手持GPS三参数计算

田 昊，李 艳

吉林省有色金属地质勘查局研究所，吉林 长春 130000

手持GPS三参数计算

田 昊，李 艳

吉林省有色金属地质勘查局研究所，吉林 长春 130000

在野外地质测量工作中，使用手持GPS（它属于WGS-84大地坐标系）导航时，当需要尽可能高精度的测量时，需要根据已知道的当地参数，和最近的已知点坐标（1954年北京坐标系或1980西安坐标系），通过计算，求取坐标转换的3个参数。

坐标转换；手持GPS；三参数

手持式GPS单点定位的坐标属于WGS-84大地坐标系,而在实际测量和定位工作中常常采用的是1954年北京坐标系或1980西安坐标系。由于坐标系统的不同,使得同一点在不同的坐标系下有不同的坐标值,只有对GPS导航定位成果进行转换,才能满足实际工作的要求。

一般到新的工区开展野外地质测量工作采用手持GPS导航时，都需要知道当地的转换参数，因为每个地方的参数都不是一样的。当需要尽可能高的精度的时候，就必需选择最近的已知点求取此转换参数。求取三参数的软件很多，本文主要介绍实现转换的原理及实现方法。

1 获取数据

首先要找到工区内已知数据的国家控制点或满足设计要求的测量控制点，选择控制点时尽量在工作区内均匀分布。然后将GPS设置在WGS-84坐标下，读取控制点的坐标(经纬度)读数,为了获取更准确的坐标值，可以将GPS接收机放在控制点上,持续叠加观测5～10 min。至此已经获得求取参数所需要的全部数据。

WGS-84坐标:

纬度：43.169 148 6 ;

经度：130.898 798 6;

高程：487.029 907 2。

已知点北京54坐标:

X：4 783 300;

Y：654 327;

H：487;

中央子午线：129°。

2 计算过程

2.1 高斯投影的反算

根据地面一点在高斯平面上的坐标(x, y)计算该点在椭球面上的大地坐标(B、L),称为高斯投影反算。大地坐标的求解采用直接法（各椭球参数见表1）。

主要代码如下：

表1 椭球投影参数表Table 1 Ellipsoidal projection parameters list

2.2 大地坐标与空间直角坐标的转换

N为卯酉圈曲率半径,N=a /(1-e2sin2B)1/2, h为大地高,X、Y、H为大地坐标系中的三维直角坐标，a为相应大地坐标系对应椭球之长半轴, e为相应大地坐标系对应第一偏心率。

代码如下：

选择对应的坐标系统参数，本例中采用BJ54坐标系统，将2.1中理论B、L代入求得：

X1: -3 050 681.237 257 64；

Y1: 3 522 078.659 471 46；

H1: 4 341 603.345 996 9。

GPS实际观测数据均为WGS84，因此参数一定要选用WGS84的相关参数。将GPS实地观测数据代入求得：

X2: -3 050 672.971 609 36；

Y2: 3 521 942.426 975 01；

H2: 4 341 559.229 004 19。

得到两个不同的大地坐标数值之后，求得三参数：

Dx = X1- X2= 8.2；

Dy = Y1- Y2= -136.2；

Dz = Z1- Z2= -44.1。

至此我们完成了使用已知的国家级控制点，通过坐标转换求出了地心空间直角坐标系与参心空间直角坐标系之间的3个转换参数，有效地提高了手持式GPS的单点定位精度，对于使用手持式GPS进行相关研究和生产工作具有重要的现实意义。

[1] 张玉海，李明泽，范文义.手持式GPS三参数的确定[J].东北林业大学学报,2006,（2）.

Three parameter calculation of handheld GPS

TIAN Hao, LI Yan
Research Institute,Bureau of Nonferrous Metal Geological Exploration of Jilin Province

In the geological survey work of f eld, using the handheld GPS (that belongs to WGS-84 Geodetic coordinate system), when need for high-precision measurement as far as possible, we should need known local parameters, and known coordinate of recent points (Beijing coordinate system 1954 or Xi’an coordinate system 1980). By the calculation, we get the three parameters of coordinate transformation.

coordinate transformation; handheld GPS; three parameters

P228.4

B

1001—2427（2014）01 - 138 -3

2013-05-05;

2014-03-17

田 昊（1982—），男，吉林四平人，吉林省有色金属地质勘查局研究所助理工程师.