GPS高程转换实例

GPS测量仪坐标系转换引言全球定位系统（GPS）已经成为现代导航和地理信息系统中不可或缺的工具。

GPS测量仪是一种用于测量地球上任意位置坐标的设备。

由于不同的应用场景可能采用不同的坐标系，因此进行坐标系转换是十分重要的。

本文将介绍GPS测量仪坐标系的基本概念，并详细解释如何进行坐标系转换。

GPS测量仪坐标系GPS测量仪使用的坐标系是地理坐标系（WGS84坐标系）。

地理坐标系是一个以地球椭球体为基准的三维坐标系，用于描述地球上任意点的位置。

在地理坐标系中，经度用角度表示地球表面上的东西方位置，纬度用角度表示地球表面上的南北方位置，高程用米表示。

然而，实际应用中，我们可能需要将GPS测量仪的坐标转换到其他坐标系，比如在地图上显示。

坐标系转换方法进行GPS测量仪坐标系转换，需要使用一些数学公式和算法。

以下是一种常用的坐标系转换方法：1.将GPS测量仪的地理坐标系坐标转换为空间直角坐标系坐标：–首先，将经度和纬度转换为弧度表示。

–使用大地测量学的球体模型，根据经度、纬度和高程计算空间直角坐标系坐标。

2.将空间直角坐标系坐标转换为其他坐标系：–如果需要将坐标转换到平面坐标系（如高斯-克吕格投影），可以使用相应的投影算法进行转换。

–如果需要将坐标转换到其他地理坐标系（如北京54坐标系），可以使用坐标转换参数进行转换。

3.进行坐标精度处理：–针对具体应用场景，根据精度要求对转换后的坐标进行处理，如四舍五入或截断小数位数。

实际应用举例下面我们以将GPS测量仪坐标转换为高斯-克吕格投影坐标系为例进行示范。

假设我们有一个GPS测量仪获取到的地理坐标为：经度为118.8077°，纬度为31.8885°，高程为20.5米。

现在我们需要将其转换为高斯-克吕格投影坐标，可以按照以下步骤进行坐标系转换：1.将经度和纬度转换为弧度。

在计算中，需要将角度转换为弧度表示。

换算公式为：弧度 = 角度* (π/180)。

GPS测量中的坐标系转换第一章绪论1.1概述坐标转化并不是一个新的课题,随着测绘事业的发展,全球一体化的形成,越来越要求全球测绘资料的统一。

尤其是在坐标系统的统一方面.原始的大地测量工作主要是依靠光学仪器进行,这样不免受到近地面大气的影响,同时受地球曲率的影响很大,在通视条件上受到很大的限制,从而对全球测绘资料的一体化产生巨大的约束性。

另外由于每一个国家的大地坐标系的建立和发展具有一定的历史特性,仅常用的大地坐标系就有150余个。

在同一个国家,在不同的历史时期由于习惯的改变或经济的发展变化也会采用不同的坐标系统。

例如:在我国建国之后,为了尽快搞好基础建设,我国采用了应用克氏椭球与我国实际相结合的北京54坐标系;随着经济的发展北京54坐标系的缺陷也随之被表露的越来越明显,特别是对我国经济较发达的东南沿海地区的影响表现得更为明显,进而我国开始研究并使用国家80坐标系。

在实际生活中,在一些地区由于国家建设的急需,来不及布设国家统一的大地控制网,而建立局部的独立坐标系。

而后,再将其转换到国家统一的大地控制网中,这些坐标系的变换都离不开坐标值的转化.在国际上,随着1964年美国海军武器实验室对第一代卫星导航系统─NNSS的研制成功,为测绘资料的全球一体化提供了可能。

到1972年,经过美国国防部的批准,开始了第二代卫星导航系统的开发研究工作,即为现在所说的GPS。

此套卫星导航系统满足了全球范围、全天候、连续实时以及三维导航和定位的要求.正是由于GPS卫星的这些特性,这种技术就很快被广大测绘工作者接受。

是由于坐标系统的不同,对GPS技术的推广使用造成了一定的障碍。

这样坐标转换的问题再一次被提到了重要的位置。

为了描述卫星运动,处理观测数据和表示测站位置,需要建立与之相应的坐标系统。

在GPS测量中,通常采用两种坐标系统,即协议天球坐标系和协议地球坐标系。

其中协议地球坐标系采用的是1984年世界大地坐标系(Word Geodetic System 1984─WGS-84)其主要参数为:长半轴 a=6378137; 扁率 f=1:298.257223563.而我国采用的坐标系并不是WGS-84坐标系而是BJ-54坐标系,这个坐标系是与前苏联的1942年普耳科沃坐标系有关的,其主要参数为: 长半轴 a=6378245; 扁率 f=1:298.3.这就使得同一点在不同的坐标系下有不同的坐标值,这样使测绘资料的使用范围受到很大的限制,并且对GPS系统在我国的广泛使用造成了一定的约束性,对我国的测绘事业的发展不利。

gps高程转换的方法GPS高程转换是一项基本而重要的技能，它在地理信息系统、工程测量和电子导航等领域都有着广泛的应用。

它是将GPS定位坐标转换成对应高程的过程。

在该过程中，为了得到可靠的结果，需要对GPS 高程转换方法有一个清晰的了解。

下面将逐步介绍GPS高程转换的步骤和方法。

第一步：获取GPS坐标数据首先需要获取GPS定位数据，包括经度、纬度和椭球高程。

椭球高程也被称为天球面高程，是指从GPS卫星到地球表面上的点所在的椭球体的中心点（地球质心）的距离。

椭球高程很难被直接应用于实际工程和测量中，因此需要进行高程转换。

第二步：确定大地高程接下来需要确定大地高程。

大地高程是从地球表面到一个特定的水平参考面的垂直距离。

它可以通过测量地球表面上的高程点和水平参考面之间的垂直距离来获得。

通常，大地高程采用海平面作为参考面，即平均海平面。

第三步：计算椭球高程和大地高程的差异一旦测量了大地高程和GPS坐标数据，就可以通过计算椭球高程和大地高程之间的差异来获得高程转换结果。

这个过程被称为高程的正常高差或高差变换。

这些高差数据可以通过使用特定的高程转换模型来进行计算。

第四步：应用高程转换模型现在，需要使用特定的高程转换模型将椭球高程转换为大地高程。

这些模型通常基于椭球体长轴的长度以及地球的极半径和赤道半径。

例如，欧洲和北美采用的高程转换模型是EGM96（Earth Gravitational Model 1996），该模型基于WGS84椭球体。

第五步：校准结果最后需要校准高程转换的结果。

为了保证高程转换的精度，需要采用校准点进行校准。

这些校准点通常是相对于大地高程确定的。

通过校准，可以更准确地将椭球高程转换为大地高程。

综上所述，GPS高程转换是一个复杂的过程，需要严谨的方法和流程。

正确的GPS高程转换方法是确保测量结果准确度和可靠性的关键。

熟悉这些步骤和方法可以使高程转换计算更具准确性。

带状区域内GPS的高程转换【摘要】GPS高程为椭球高，非我们所需的正常高（水准高程）。

针对公路的带状特点，提出了通过三次样条曲线和多项式曲线拟合将GPS高程转化为正常高的原理和计算方法，为公路测量提供了一套实用和高效的新途径。

【关键词】大地高程；正常高；高程异常值；似大地水准面；控制点；拟合方法；三次样条曲线；公路测量；多项式曲线拟合；水准高程地形测图是为城市、矿区以及为各种工程提供不同比例尺的地形图，以满足城镇规划和各种经济建设的需要。

GPS（全球卫星定位系统）自八十年代中叶投入民用后，已广泛地在导航、定位等各领域应用，尤其在测量界的控制测量中起了划时代的作用。

随着科学技术突飞猛进的发展，全球定位系统（GPS）在国民经济建设中，尤其在测量界所起的作用越来越大。

通过对GPS的广泛应用，人们也从早期的对其精度的怀疑，逐步过渡到对它的认可。

目前，GPS的定位技术以其经济、高效、高精度、易掌握、全天候、不需通视、好操作的特点在测量界得以迅速推广。

使人们普遍采用其来代替（逐渐地）常规的三角、三边、边角等方法，并在理论、实践中取得了可喜的成果。

但是，其高程问题一直是一个困扰人们的主要课题，如何采用某种数学模型来解决各种情况下的GPS 高程转换问题，是业内人士最为关心的问题，该问题一旦解决，那么GPS 技术将有可能代替水准测量，成为测量界的全能型控制测量仪器。

但是截止目前为止，人们推出各种利用GPS大地高拟合正常高程的数学模型，但仅局限于某一局部区域内的高程拟合，对于范围较大的区域，单一的模型仍难以满足高程拟合精度的需要，需人为的将其分为几个稍小的区域，并选取必要的重合点进行分区拟合。

近些年来，国土部门、交通部门、水利部门在诸如高速公路以及河流河道的测量重要越来越多地采用了GPS定位技术，如何解决GPS在带状区域内的正高转换问题显得越来越突出。

笔者根据多年的实际经验总结出了几种情况下的解决办法和大家一起进行探讨。

GPS高程转换常用方法评价及精度分析摘要：GPS高程既有优点也有缺点，优点是实时，快速，需要较少的人力，缺点是不能直接应用于实际应用中。

但随着社会的高速发展，测量技术的日益进步，软件的更新，GPS 高程也受到了越来越多的关注。

GPS高程转换是指由GPS 所测得的大地高转换为正常高。

国内外在GPS高程转换的方法上做出了比较成熟研究成果。

本文就是在此基础上对GPS高程转换的方法及精度进行了分析，以供同行参考。

关键词：GPS；高程转换；常用方法评价；精度分析；引言GPS高程测量具有高效性和实时性，使其逐渐替代经典的精密水准测量成为当前研究的热点，可满足当前测量动态化和现代化技术的要求。

本文主要在国内外GPS高程转换研究的基础上，结合实测数据对现有方法进行讨论。

在现阶段，国内外学者进行GPS高程转换可用的方法有重力法和数值逼近法，但在实际应用中，由于重力施测的困难性，相对成本较高，加之一般生产单位由于保密等原因无法获取重力数据，使利用重力法进行GPS高程转换成为一种难以推广的方法，较为常用的方法仍然是数值逼近法。

其中，数值逼近法主要分为几何逼近法和神经网络法。

1.GPS高程转换的重要意义GPS 定位系统由于它具有明显的优势，对传统的测量高程的技术显然是一次强有力的冲击。

GPS在平面坐标的测量方面的优势是显而易见的，它的弱点就在于高程方面，若测绘工程中不需要正常高，比如在沉降监测等工程应用中，那么这个弱点就不那么明显，我们可以直接利用GPS高程。

但往往我们在一般的测量中需要使用我国的高程系统，也就是正常高系统，这时候GPS的不足就显现出来了，这点大大降低了它的在测绘领域的广泛应用，因而也掩盖了它在效率、经济性、实时性、三维性等优势。

这时就需要有一定的方法进行GPS高程和正常高之间的转换，可以的得到正常高，其次，在得到大地高的同时还要保证其精度的要求。

我国所采用的高程是正常高系统，正常高是以似大地水准面为参考面，大地高和正常高之间存在着高程异常值，所以就要把GPS测量的大地高和正常高做出转换才能进行实际应用，在转换过程中求出高程异常值，然后根据拟合模型求出所有GPS点的正常高，也就是如何在拟合GPS高程点时能更迅速，更准确的求出相应的正常高。