浅谈GPS测量中坐标系统的转换过程.doc

1、1浅谈 GPS 测量中坐标系统的转换过程摘要：目前，GPS 在测量领域得到了广泛应用。WGS-84 是 GPS 所采用的坐标系统，而目前的测量成果普遍使用的是以北京 54、西安 80 坐标系统或是地方独立坐标系为基础的坐标数据。在实际的应用过程中，就需要我们进行坐标基准的转换和统一。目前，坐标基准转换的方法有很多种，本文介绍将 GPS 所采集到的 WGS-84 坐标转换成工程所需的坐标的过程和方法。 关键词：GPS; 大地测量;坐标系统;转换 Abstract: at present, the GPS in the field measurement to a wide range of ap

2、plications. WGS-84 GPS is the coordinate system, and the current measurement results of the commonly used in Beijing, xian 54 80 coordinate system or local independent coordinate system is the basis of coordinate data. In the actual application process, we need to coordinate the benchmark conversion

3、 and unity. At present, the coordinate datum transformation a variety of ways, this paper introduces the GPS to collect WGS-84 coordinate transformation into the coordinates of engineering process and method. Keywords: GPS; The earth measurement; Coordinate system; conversion 2中图分类号：P22 文献标识码：A 文章编号

4、： 一、概述 GPS 及其应用 GPS 即全球定位系统（Global Positioning System）是美国从本世纪 70 年代开始研制，历时 20 年，耗资 200 亿美元，于 1994 年全面建成的卫星导航定位系统。作为新一代的卫星导航定位系统经过二十多年的发展，已成为在航空、航天、军事、交通运输、资源勘探、通信气象等所有的领域中一种被广泛采用的系统。我国测绘部门使用 GPS 也近十年了，它最初主要用于高精度大地测量和控制测量，建立各种类型和等级的测量控制网，现在它除了继续在这些领域发挥着重要作用外还在测量领域的其它方面得到充分的应用，如用于各种类型的工程测量、变形观测、航空摄影测量

5、、海洋测量和地理信息系统中地理数据的采集等。GPS以测量精度高； 操作简便，仪器体积小，便于携带； 全天候操作；观测点之间无须通视；测量结果统一在 WGS84 坐标下，信息自动接收、存储，减少繁琐的中间处理环节、高效益等显著特点，赢得广大测绘工作者的信赖。 二、GPS 测量常用的坐标系统 1.WGS-84 坐标系 WGS-84 坐标系是目前 GPS 所采用的坐标系统，GPS 所发布的星历参数就是基于此坐标系统的。 WGS-84 坐标系统的全称是 World Geodical 3System-84（世界大地坐标系-84） ，它是一个地心地固坐标系统。WGS-84坐标系统由美国国防部制图局建立，于

6、 1987 年取代了当时 GPS 所采用的坐标系统?WGS-72 坐标系统而成为 GPS 的所使用的坐标系统。WGS-84 坐标系的坐标原点位于地球的质心，Z 轴指向 BIH1984.0 定义的协议地球极方向，X 轴指向 BIH1984.0 的启始子午面和赤道的交点，Y 轴与 X 轴和 Z轴构成右手系。采用椭球参数为： a = 6378137m f = 1/298.257223563 2.1954 年北京坐标系 1954 年北京坐标系是我国目前广泛采用的大地测量坐标系，是一种参心坐标系统。该坐标系源自于原苏联采用过的 1942 年普尔科夫坐标系。该坐标系采用的参考椭球是克拉索夫斯基椭球，该椭球

7、的参数为：a = 6378245m f = 1/298.3.我国地形图上的平面坐标位置都是以这个数据为基准推算的。 3.地方坐标系（任意独立坐标系） 在我们测量过程中，时常会遇到的如一些某城市坐标系、某城建坐标系、某港口坐标系等，或我们自己为了测量方便而临时建立的独立坐标系。 三、坐标系统的转换 在工程应用中使用 GPS 卫星定位系统采集到的数据是 WGS-84 坐标系数据，而目前我们测量成果普遍使用的是以 1954 年北京坐标系或是地方（任意）独立坐标系为基础的坐标数据。因此必须将 WGS-84 坐标转换到BJ-54 坐标系或地方（任意）独立坐标系。 目前一般采用布尔莎公式（七参数法）完成

8、WGS-84 坐标系到北京 544坐标系的转换，得到北京 54 坐标数据。 XBJ54=XWGS84+ KXWGS84+x+YWGS84Z/84/ YBJ54=YWGS84+ KYWGS84+Y-XWGS84Z/+84X/ ZBJ54=ZWGS84+ KZWGS84+Z+XWGS84Y/84X/ 四、坐标系的变换 同一坐标系统下坐标有多种不同的表现形式，一种形式实际上就是一种坐标系。如空间直角坐标系（X，Y，Z） 、大地坐标系（B，L） 、平面直角坐标（x，y）等。通过坐标统的转换我们得到了 BJ54 坐标系统下的空间直角坐标，我们还须在 BJ54 坐标系统下再进行各种坐标系的转换，直至得到工

9、程所需的坐标。 1.将空间直角坐标系转换成大地坐标系，得到大地坐标（B，L）： L=arctan（Y/X） B=arctan （Z+Ne2sinB）/（X2+Y2）0.5 H=（X2+Y2）0.5sinB-N 用上式采用迭代法求出大地坐标（B，L） 2.将大地坐标系转换成高斯坐标系，得到高斯坐标（x，y） 按高斯投影的方法求得高斯坐标，x=F1（B，L） ，y=F2（B，L） 3.将高斯坐标系转换成任意独立坐标系，得到独立坐标（x，y） 在小范围内测量，我们可以将地面当作平面，用简单的旋转、平移5便可将高斯坐标换成工程中所采用坐标系的坐标（x，y） ， x=xcos+ysin y=ycos-x

10、sin 五、小结 由于 GPS 测量的种种优点，GPS 定位技术现已基本上取代了常规测量手段成为了主要的技术手段，市面上出现了许多转换软件和不同型号的 GPS 数据处理配套软件（包含了怎样将 GPS 测量中所得到的 WGS-84 转换成工程中所须坐标的功能） ，万变不离其宗，只要我们明白了 WGS-84转换到独立坐标系的转换过程，便可很容易的使用该软件了，甚至可以自己编写程序，将 WGS-84 坐标转换成独立坐标系坐标。 参考文献： 1张勤，李家权.GPS 测量原理及应用M.北京:科学出版社,2008.2徐绍铨等.GPS 测量原理及应用M.武汉:武汉测绘科技大学出版社.1998. 3夏德明，陈泽民.GPS 测量中坐标的转化过程J.现代测绘.2005.05.4朱华统 等.GPS 坐标系统的变换M.北京:北京测绘出版社.1994. 5 武汉测绘学院等.控制测量学M.北京:测绘出版社.1988. 6杨德麟等.大比例尺数字测图的原理方法与应用M.北京:清华大学出版社.1998. 7胡明城，鲁福.现代大地测量学M.北京:测绘出版社.1994. 68薛迎春.WGS-84 坐标的转换J.三晋测绘.2004.11. 作者简介： 陈君（1985.12） 。 男汉族，安徽宿州人。毕业于淮南市技术职业学院，助理工程师。多次参与福建省泉州市第二次土地、地籍调查。