手持GPS三参数计算及各地坐标转换经验参数

-.z.一、如何设置手持GPS相关参数〔一〕手持GPS的主要功能手持GPS，指全球移动定位系统，是以移动互联网为支撑、以GPS智能手机为终端的GIS系统，是继桌面Gis、WebGis之后又一新的技术热点。目前功能最强的手持GPS，其集成GPRS通讯、蓝牙技术、数码相机、麦克风、海量数据存储、USB/RS232端口于一身，能全面满足您的使用需求。主要功能：移动GIS数据采集、野外制图、航点存储坐标、计算长度、面积角度〔测量经纬度，海拔高度〕等各种野外数据测量；有些具有双坐标系一键转换功能；有些置全国交通详图，配各地区地理详图，详细至乡镇村落，可升级细化。〔二〕手持GPS的技术参数因为GPS卫星星历是以WGS84坐标系为根据建立的，手持GPS单点定位的坐标属于WGS84坐标系。WGS84坐标系所采用的椭球根本常数为：地球长半轴a=6378137m；扁率F=1／298.257223563。常用的54、80及国家2000公里网坐标系，属于平面高斯投影坐标系统。54坐标系，采用的参考椭球是克拉索夫斯基椭球，该椭球的参数为：地球长半轴a=6378245m；扁率F=1／298.2。80坐标系，其椭球的参数为：地球长半轴a=6378140m；扁率F=1／298.257。国家2000坐标系，其椭球的参数为：地球长半轴a=6378137m；扁率F=1／298.298.257222101。〔三〕手持GPS的参数设置要想测量点位的54、80及国家2000公里网高精度坐标数据，必须学习坐标转换的根底知识，并分别科学设置手持GPS的各项参数。首先，在手持式GPS接收机应用的区域(该区域不宜过大)，从当地测绘部门收集1至两个点的54、80或国家2000坐标系统的坐标值；然后在对应的点位上读取WGS84坐标系的坐标值；之后采用"万能坐标转换"软件，可计算出D*、DY、DZ的值。将计算出的D*、DY、DZ三个参数与DA、DF、中央经线、投影比例、东西偏差、南北偏差等六个常数值输入GPS接收机。将GPS接收机的网格转换为“UserGrid〞格式，实际测量点的公里网纵、横坐标值，并与对应的公里网纵、横坐标值进展比拟，二者相差较大时要重新计算或查找出现问题的原因。详细过程可查看"万能坐标转换"软件的【手持GPS参数设置】界面。〔四〕自定义坐标系统〔User〕投影参数确实定1、自己观测计算新机拿到手之后，供给商都给提供一个投影参数，这对于要求不高的一般用户来说根本可以满足工作需要，而对于一些专业用户来说，就要自己来测算参数。一般型号的导航型手持GPS自定义坐标系统〔User〕投影参数设置界面都提供了五个变量〔△*、△Y、△Z、△A、△F〕需要设置，而实际工作中，后两个参数〔△A、△F〕针对*一坐标系统来说为固定参数〔54坐标系△A=-108、△F=0.0000005〕，无需改动，需要自己测算的参数主要为前三个〔△*、△Y、△Z〕，一般称为三参数。手持GPS三参数计算目前，手持GPS的定位精度较之以前已经有了很大的提高，多数已到达10米以，有的甚至到达5米以，其在地质勘查中的应用也已经十分普遍。手持GPS所使用的坐标系统根本都是WGS-84坐标系统，而我们使用的地图资源大局部都属于1954年坐标系〔54〕或1980年国家坐标系〔80〕，如不对手持GPS进展相应参数设置，就会使其的定位数据产生较大误差，在我国，其误差围为50-100米，此误差围无法满足当前地勘工作的需要。所谓参数，就是运用于转换同一地点不同椭球坐标系的坐标值的一组数据。严密的坐标转换，一般是用七参数布尔莎模型〔即*平移，Y平移，Z平移，*旋转〔W*〕，Y旋转〔WY〕，Z旋转〔WZ〕及尺度变化〔DM〕〕，但手持GPS一般用五参数转换，即d*、dy、dz、da、df。不同地点d*、dy、dz是不同的，da和df却相对固定，与要进展相互转换的两个椭球的长半轴及扁率有关。DA，DF是两个参考椭球长半轴长度的偏导数，简单的理解就是数值之差。WGS-84转换为54坐标系时：da=aWGS84-a54=-108，df=fWGS84-f54=0.00000048〔通常都取0.0000005〕；<Ahref=".corewise./">手持终端</A>WGS-84转换为80坐标系时：da=aWGS84-a80=-3，df=fWGS84-f80=-0.000000003〔通常都取0〕。WGS-84、54和80坐标系的长半轴和扁率主要参数见表1。表1WGS-84、54和80坐标系主要参数坐标系椭球体长半轴a短半轴b扁率f54Krassovsky63782456356863.0187731/298.380IAG197563781406356755.28815751/298.257WGS-84WGS-8463781376356752.31424511/298.257223563因此，手持GPS实际需要计算的只有d*、dy和dz。这三个参数可以到测绘部门收集，假设收集不到，则需要在坐标点〔如三角点、四等点等〕上进展调试测算。下面介绍在两个不同坐标系的点上进展的三参数计算，两个点坐标见表2。表2A点标准坐标点坐标系*〔m〕Y〔m〕h〔m〕中央经线A802557540.31736361247.46838.885108首先把手持GPS坐标格式调整为度分秒格式，坐标系统调到WGS-84，如图1。假设GPS长期不开机使用，应先进展初始化。第二步将GPS放在点上，待精度显示或接近机器本身能到达的最优水平时，记录下该点的经纬度坐标和高程。第三步则根据点的坐标和该点上GPS记录的经纬度来计算该点处GPS的三参数。图1调整GPS坐标系统为WGS84目前已有许多网友编制了有关软件来计算这三参数，并提供免费分享。如软件。我们使用COORD4.1(在此，感软件的Jerry,注意网上有其它版本的软件，*些功能可能有错误,如4.2版本)软件来自己求三参数。翻开软件如图1.设置投影参数坐标转换->投影参数输入当地的中央子午线，不确定或不知如何判断时可咨询南方测绘当地技术人员,其它可根据忽略。2.计算转换参数坐标转换->计算三参数在软件下方选择好椭球基准，左为WGS84坐标系，右为我们实际使用的坐标系。3.查看转换参数坐标转换->七参数设置上一次的计算结果就保存在此界面中的，前三项即为所求出△*、△Y、△Z。4.设置手持机GPS最后把手持GPS坐标格式调整为UserUTMGrid，坐标系统调到User，并设置好GPS参数，显示格式：坐标格式(*yz)，如图4。图中②一般只需修改中央经线，投影比例、东西偏移和南北偏移保持跟图中一致就行了。<Ahref=".corewise./">手持机</A>图4是在计算了A点的参数后进展的GPS设置，经设置后，该GPS在B点测出的坐标：*=2557541m，Y=36361247m，h=838m，与B点标准坐标误差非常小。图4设置GPS参数〔A点〕三、总结一般新购置的手持机或到新测区使用时，都需要重新求取转换参数，需要注意的是，GPS的三参数并不是固定不变的，不同计算方法和不同地点计算出来的三参数都不一样。当需要尽可能高的精度的时候，就必需求取此转换参数。在此只介绍了本人一直以来在使用的计算方法，实践证明也比拟可行。而在*点计算好的参数，在离该点越远处使用该参数，GPS定位的精度越差。<Ahref=".corewise./">工业PDA</A>曾有每远离点10km，GPS误差就增加1m的经历之说，也有人建议根据GPS数据部取整修约规则，每50km就更换三参数。使用者应根据具体情况和工作需要，随时调整GPS的参数。此种方法只适用于简宜型手持机或低精度手持机使用，在*此手持机中要求输入七参数，利用这个软件也是可以求取的，只不过求取七参数需要用到三个以上的点而也。当然影响GPS定位精度的因素还有很多，比方槽糕的天气、林立的高楼大厦和浓密的森林等，都会使GPS搜到的卫星数太少而定位精度变差，但这些都是人力无法改变的外部因素。2、经历坐标三参数对于非专业人员大多采用经历坐标，可别人的成果。用户自定义的格网属性(水城)手持GPS参数设置中央经E105.0000度数比例系1东西偏差假定500000米南北偏差假定0米用户自定义的地图基准属性(水城)Delta*-14.1米DeltaY-103.8米DeltaZ-49.2米Delta半长-108米Delta扁0.0000005米二、〔一〕各地州GPS6度带转换参数地州D*DYDZDADF说明怒江州0.60-97.20-40.30-1080.000000517带E=99°临昌地区-2.80-93.90-53.00-1080.000000517带E=99°地区-7.10-100.40-46.70-1080.000000518带E=105°(17带)-5.00-100.60-53.30-1080.000000517带E=99°(18带)-8.40-95.70-42.20-1080.000000518带E=105°地区-5.80-98.70-40.80-1080.000000517带E=99°州-3.00-89.80-47.40-1080.000000517带E=99°市-6.10-102.10-37.70-1080.000000518带E=105°西双版纳-4.40-94.40-54.10-1080.000000517带E=99°-4.70-90.00-44.00-1080.000000517带E=99°(17带)-2.20-91.40-41.00-1080.000000517带E=99°(18带)8.70-107.50-23.90-1080.000000518带E=105°地区(17带)-5.00-100.60-53.30-1080.000000517带E=99°地区(18带)-7.90-100.90-51.40-1080.000000518带E=105°市-8.70-107.50-23.90-1080.000000518带E=105°德宏州-1.50-95.80-46.10-1080.000000517带E=99°迪庆州4.41-96.19-43.19-1080.000000517带E=99°州-6.50-101.80-54.60-1080.000000518带E=105°红河州(17带)-5.00-100.60-53.30-1080.000000517带E=99°红河州(18带)-7.90-100.90-51.40-1080.000000518带E=105°中央经度=当地经度除6,取商的整数+1,结果*6再-3局部地州GPS3度带转换参数28.00-123.00-61.00-1080.0000005102°个旧26.00-117.00-50.00-1080.0000005105°29.00-112.00-56.00-1080.0000005102°33.00-122.00-57.00-1080.0000005105°17.00-78.00-38.00-1080.0000005102°18.00-72.00-39.00-1080.0000005105°德宏12.00-79.00-38.00-1080.000000599°21.00-97.00-42.00-1080.0000005102°大勐龙22.00-117.00-48.00-1080.000000599°15.00-79.00-36.00-1080.000000599°其它工作点参考兰坪营盘-88.60-150.20-1080.000000599°景谷半坡-35.00800-1080.000000599°巧家茂租-26.00-9-1-1080.0000005102°龙陵勐兴-4.00-90-44-1080.000000599°铁架山-27.00-120-1080.0000005102°〔二〕省GPS三参数提供表：地名Δ*ΔYΔZΔAΔF水城-14.1-103.8-49.2-108.00.0000005-13.5-105.2-52.3仁怀-10.3-103.8-47.6-8.9-103.2-46.4纳雍-9.8-103.1-46.2黔西-12.8-104.2-50.3-10.5-108.2-51.1-13.8-106.1-50.2盘县-13.8-106.4-48.8都匀-9.0-97.0-49.0〔三〕省省中央经线129度D*:21DY:-155DZ:-78市大兴安岭中央经线129度中央经线123度D*:-98D*:9DY:-154DY:-133DZ:-78D*:-39林西嫩江市中央经线117度中央经线126度D*:16D*:-16DY:-147DY:-64DZ:-77DZ:-554系统1组"中央经线"变量；"投影比例1；东西偏差500000；南北偏差0"常量；2组"D*;DY;DZ"变量；"DA:-108；DF:0.0000005"常量80系统其他同上；另：DA:-3；DF:0〔四〕省市/市市中央经线129度中央经线129度D*:1D*:1DY:-129DY:-129.4DZ:-48DZ:-48.2松源市市中央经线123度中央经线126度D*:-151D*:1DY:-80DY:-129.4DZ:-52DZ:-48.2盘石市中央经线：126度D*:-1DY:-128.4DZ:-5054系统1组"中央经线"变量；"投影比例1；东西偏差500000；南北偏差0"常量；2组"D*;DY;DZ"变量；"DA:-108；DF:0.0000005"常量80系统其他同上；另：DA:-3；DF:0〔五〕省市市市中央经123度中央经120度中央经线123度D*:-16.3D*:-21D*:-3DY:-109.4DY:-157DY:-126DZ:-27.8DZ:-73DZ:-45市市市中央经线123度中央经120度中央经线120度D*:-11.2D*:-41D*:-2.7DY:-116.7DY:-69DY:-126.5DZ:-29.6DZ:-74DZ:-46.3大石桥市市市中央经线123度中央经线123度中央经线123度D*:-28.8D*:-24.4D*:44DY:-99.9DY:-99.9DY:414DZ:-16.5DZ:-15.5DZ:-6054系统1组"中央经线"变量；"投影比例1；东西偏差500000；南北偏差0"常量；2组"D*;DY;DZ"变量；"DA:-108；DF:0.0000005"常量80系统其他同上；另：DA:-3；DF:0〔六〕中央经线：(各地市中心经度：114度；117度；114度；江门114度；111度；111度；111度；114度；117度；114；114；111：111；揭阳117)投影比例：+1.0000000东西偏差：+500000.0南北偏差：0.0WGS-84转54坐标参数：序号D*DYDZDADF适宜地区1-14-110-52-1080.0000005、、江门、、、、、2-8-103-61-1080.0000005、3-9-98-71-1080.0000005、、、4-19-112-55-1080.0000005、、、5-30-119-58-1080.0000005揭阳、、、6-16-114-53-1080.0000005WGS-84转80坐标参数：序号D*DYDZDADF适宜地区1-96-5112-30省〔七〕一、公矶〔赣北地区可用〕[G－50－66－〔54～53〕，泽县北东的华阳镇附近]WGS－54D*-14.37415178DY-119.5187393DZ-52.2054466DA-108.00DF0.000000481二、家山〔地区可用〕［Ｈ－49－5－〔14~15〕,抚州市东南角］WGS－54D*-16.4810437DY-116.1082428DZ-52.59549003DA-108.00DF0.000000481三、瑞金基南［Ｈ－49－77－〔9~10〕,瑞金市东北角］WGS－54D*-17.56440391DY-114.3451811DZ-54.9794437DA-108.00DF0.000000481四、鸡公尖矿区GPS参数中央经线117.00D*-16DY-126DZ-52DA-108偏差-0.0000005〔八〕d*=-9.8dy=-114.6dz=-62.7da=-108.0df=0.0000005中央子午线：111〔九〕**乌鲁木齐地区D*=19DY=-33DZ=5DA=-108；DF=0.0000005中央子午经度：87