手持GPS坐标系转换

1、手持GPS坐标系转换(2010-12-31 01:04:33) 转载标签： 杂谈分类： 关于地理信息系统 手持GPS坐标系转换山寨蚂蚁手持GPS基本都采用WGS1984坐标系统，而在工程实际中我们常用的是投影坐标系，如北京54坐标或西安80，以及最新的国家大地坐标系CGCS2000等等。不同坐标系之间主要存在平移和旋转的关系。在进行坐标系之间的转换时，首先需要求出它们之间的转换参数。两种坐标系之间的转换常用有七参数法、五参数法和三参数法。手持GPS一般采用五参数法，即需要用户输入五个参数（DX、DY、DZ、DA、DF）（分别为X偏差值、Y偏差值、Z偏差值、长半轴偏差值和扁率偏差值），这五个参数

2、可以通过反算来获取。在一个地域比较开阔、卫星信号强、无电磁波干扰的位置找一个控制点，该控制点的高斯平面坐标（x,y）已知。如果是进行北京54与WGS1984间的转换，则需要知道该点在54坐标系下的平面坐标（x,y）；如果是进行西安80与WGS1984间的转换，则需要知道该点在80坐标系下的平面坐标（x,y）。此外，还需要确定该点的高程h及高程异常值（如果不知道可以取0）。利用手持GPS在该点测得该点的经度L、纬度B和高程H，在手持GPS中如果默认采用WGS1984坐标系则此处测得的经纬度及高程都是指WGS1984坐标系下的值（手持GPS一般都内置了该坐标系）。对于空间中同一点，大地坐标系与空间

3、直角坐标系存在下列关系：三种坐标系的椭球参数如下：坐标系长半轴A(m)第一偏心率平方E2扁率FWGS198463781370.006694379990131/298.257223563北京5463782450.0066934271/298.3西安8063781400.0066943851/298.257根据WGS1984坐标系下测得的经纬度及高程（L，B，H）及采用的椭球参数，利用前面的公式即可求得x1、y1、z1、A1、F1。其中A1和F1即WGS1984坐标系采用的椭球参数中长半轴A和扁率F。如果已知控制点的坐标只是高斯平面直角坐标(x，y)，则应把平面直角坐标(x，y)代人高斯投影反算公

4、式，求出大地坐标值(B，L)，然后再代入式（1）求得该点的三维直角坐标（x2，y2，z2）。通过高斯反算计算出B、L后，在代人式（1）求得三维直角坐标（x2，y2，z2）。已知该点的三维直角坐标（x2，y2，z2），以及该点的平面坐标系采用的椭球参数长半轴A2和扁率F2。五参数即可通过下式求得：DX=x1-x2DY=y1-y2DZ=z1-z2DA=A1-A2DF=F1-F2一般DA、DF都是常数，DX、DY、DZ对于不同地区值也不相同。在五参数求出后，输入手持GPS中（采用自定义坐标系），同时输入测区中央子午经度、东西偏差、南北偏差。其中关于中央子午线经度设置需要考虑是3度带还是6度带，对于3

5、度带，中央子午线经度为3的倍数，其适用范围从中央子午线经度左侧1.5°到右侧1.5°之间，举例说明，如果现在某点位置在东经112°32，即112.5333°（将分秒单位转换成°）除以3等于37.51，37.51大于37.5，即表示该点不在37号带范围内（因为37号带的适用范围是从109°30至112°30），该点在38号带范围内（38号带的范围是从112°30至115°30），38号带的中央子午经度为38*3°=114°。对于六度带也是类似，其适用范围从中央子午经线左侧3°至

6、右侧3°。设置东西偏差的原因主要是为避免在横向坐标值中出现负值，一般东西偏差为500 000m。另外，由于我国在北半球，所以在纵向坐标中不会出现负值，所以南北偏差为0。在进行五参数设置后，可以到实地进行一下控制点坐标的测量，已检验参数是否正确。对于目前市场上的手持GPS，主要为单点定位，其平面精度一般都优于10米，在野外大比例尺的数据采集中精度已足够。另外，许多情况下只知道椭球的长半轴和短半轴，还需要采用下式来求得扁率、第一偏心率、第二偏心率。已知椭球长半轴为A，短半轴为B，则有：五参数计算程序参考如下：/计算投影坐标下的高斯反算    

7、60;           double x, y;                x = X2; y = Y2-500000;                doubl

8、e E = k0 * x;                double sinE=Math.Sin(E);                double Bf = E + Math.Cos(E) * (k1 * sinE - k2 * sinE * sinE * sinE + k3

9、 * sinE * sinE * sinE * sinE * sinE -                    k4 * sinE * sinE * sinE * sinE * sinE * sinE * sinE);               

10、 double t = Math.Tan(Bf);                double g2 = e12 * Math.Pow(Math.Cos(Bf), 2);                double V2 = 1 + g2;  

11、60;             double l0 = y * Math.Sqrt(V2) / c;                double _B1 = -V2 * t * l0 * l0 * 0.5d;        

12、60;       double _B2 = (5 + 3 * t * t + g2 - 9 * g2 * t * t) * V2 * t * l0 * l0 * l0 * l0 / 24d;                double _B3 = -(6 * 1 + 90 * t * t + 45 * t * t * t * t) * V2 * t * l0 * l

13、0 * l0 * l0 * l0 * l0 / 720d;                double _B = Bf + _B1 + _B2 + _B3;                double _L = (l0 - (1 + 2 * t * t + g2) / 6 * l

14、0 * l0 * l0 + (5 + 28 * t * t + 24 * t * t * t * t + 6 * g2 + 8 * t * t * g2) * l0 * l0 * l0 * l0 * l0 / 120) / Math.Cos(Bf);                double centerL = 0;          

15、      if (splitcomboBox1.Text != "")                                    double t

16、empL = L * 180d / Math.PI;                    if (splitcomboBox1.Text = "三度带")                  

17、0;                         centerL = (int)(tempL / 3) * 3;                   

18、60;                    else if (splitcomboBox1.Text = "六度带")                     

19、0;                      centerL = (int)(tempL / 6) * 6;                      

20、60;                             double L0 = centerL * Math.PI / 180; ;              &

21、#160; _L += L0;                /根据高斯投影反算结果去求直角坐标值                tempESinB = e2 * Math.Pow(Math.Sin(_B), 2);    

22、60;           N = A2 / Math.Sqrt(1 - tempESinB);                double H2 = Z2;              &#

23、160; X2 = (N + H2) * Math.Cos(_B) * Math.Cos(_L);                Y2 = (N + H2) * Math.Cos(_B) * Math.Sin(_L);                Z2 = (N *

24、(1 - e2) + H2) * Math.Sin(_B);                /计算五参数                DX = X1 - X2;          

25、;      DY = Y1 - Y2;                DZ = Z1 - Z2;                DA = A1 - A2;                DF = F1 - F2;                string tempString = "五参数计算结果：n"