1、手持GPS坐標系統轉換參數的求解方法【摘 要】 GPS衛星星歷是以WGS-84大地坐標系為根據而建立的，所以手持GPS使用的坐標系統是WGS-84坐標系統。我國目前使用的是1954年北京坐標系或1980年國家大地坐標系，因此必須求出WGS-84坐標轉換到54北京坐標系或80國家坐標系的參數。本文介紹的就是我們在實際工作中求解該參數的方法。【關鍵詞】 手持GPS 坐標系統 轉換參數概述目前，市面上出售的手持GPS所使用的坐標系統基本都是WGS-84坐標系統，而我們使用的地圖資料大部分都屬于1954年北京坐標系或1980年西安國家大地坐標系。不同的坐標系統給我們的使用帶來了困難，于是就出現了如何把

2、WGS-84坐標轉換到1954北京坐標系或1980西安國家大地坐標系上來的問題。大家知道，不同坐標系之間存在著平移和旋轉的關系，要使手持GPS所測量的數據轉換為自己需要的坐標，必須求出兩個坐標系（WGS-84和北京54坐標系或西安80坐標系）之間的轉換參數。兩坐標系之間的轉換有七參數法、五參數法、和三參數法。七參數法一般用于轉換精度要求較高的計算，而手持GPS接收機內部設置的是五參數法，因此只要用戶計算出五個參數（DX、DY、DZ、DA、DF）并按提示輸入即可在儀器上進行坐標轉換。下面以1954北京坐標系為例，求手持GPS接收機坐標轉換五個參數的方法。計算流程見下圖：一收集測區高等級控制點資料

3、在應用手持GPS接收機觀測的區域內找出三個以上分布均勻的等級點（精度越高越好）或GPS“B”級網網點，點位最好是周圍無電磁波干擾，視野開闊，衛星信號強。并到測繪管理部門抄取這些點的54北京坐標系的高斯平面直角坐標（x、y），大地經緯度（B、L），高程h ，高程異常值和WGS-84坐標系的大地經緯度（B、L），大地高H。二直接用手持GPS測定已知點B、L、H值若同時收集到北京坐標系x、y、B、L、h、值和WGS-84坐標系B、L、H值，則不需此步驟。用戶如果收集到的只是54北京坐標，必須進行此步工作。由于WGS-84坐標系與我國坐標系之間的平面差異較大，要消除這個誤差，應借助收集到的控制點坐標進

4、行轉換參數的計算，此時應在收集到的高等級控制點上分別測量B、L、H值（即WGS-84坐標），供計算轉換參數時使用。三計算三維直角坐標X、Y、Z大地坐標系與空間直角坐標系之間的關系如下圖。對于同一空間點，大地坐標系與空間直角坐標系有下列轉換關系式：（3-1） 其中，N=A/（1-E2sin2B）1/2，1954北京坐標系的大地高H=h+，X、Y、Z為大地坐標系中的三維直角坐標，A為大地坐標系對應橢球之長半軸，E為大地坐標系對應第一偏心率，F為大地坐標系對應之扁率，N為該點的卯酉圈曲率半徑。根據測量到的大地坐標值BWGS84、L WGS84、H WGS84和收集到的BBJ54、LBJ54、HBJ5

5、4分別代入公式（3-1）求得三維直角坐標X1、Y1、Z1和X2、Y2、Z2。如果收集到的只是高斯平面直角坐標（x，y），則應把平面直角坐標（x，y）代入高斯投影反算公式（3-2）求出大地坐標值（B，L）再代入式（3-1）求X2、Y2、Z2，此時（3-2）式中 不同坐標系對應的橢球參數見下表：項 目WGS-84北京54西安80長半軸A6378137 M6378245 M6378140 M第一偏心率平方E20.006694379990130.0066934270.006694385扁率F1/298.2572235631/298.31/298.257四求五個轉換參數DX、DY、DZ、DA、DF（4-

6、1）上述函數模型是把WGS-84坐標系的空間直角坐標原點平移到1954北京坐標系的原點，用1954北京坐標系的橢球參數重算以達到兩坐標系轉換的方法。（注：手持GPS存儲的是WGS-84大地坐標，轉換到用戶坐標系后顯示的是經過轉換后的坐標值）把第三步求得的兩組三維直角坐標值分別代入（4-1）式，求出DX、DY、DZ、DA、DF值。一旦需轉換的兩個坐標系統確定以后，DA、DF是常值，但是DX、DY、DZ對于不同地區有不同的值。五參數檢驗DX、DY、DZ、DA、DF五個轉換參數求出后，必須按提示分別輸入手持GPS，同時輸入測區中央子午線經度。E代表東經，投影比例參數為1.00000，東西偏差為500

7、000m，南北偏差為0，并設單位為米。輸入這些參數后，應拿到實地檢測，檢驗這五個參數是否正確。方法是，在野外選定視野開闊、GPS接收信號強的特征點（如線狀地物交叉點、獨立地物等），最好是埋石控制點進行測量，然后找出這些點的理論坐標與之比較。如比較結果超過儀器標稱精度，則應重新測算轉換參數。下面是我們在河池市國際疫苗研究所“DOMI傷寒Vi疫苗國際合作項目研究”項目中，測量GIS基礎數據圖時，對手持GPS進行坐標轉換后，進行實地檢測的結果。 檢測坐標比較表：特征點實測Y實測X已知Y已知XYX130511948305219461.0-2.02.2230441956304419540.0-2.02.033039195230381949-1.0-3.03.2430451942304719422.00.02.0531962058320020534.0-5.06.4630012232310322292.0-3.03.6731392196314221933.0-3.04.2從上表可以看出，最大點位誤差6.4m，最小點位誤差2.0m，點位誤差并不大，以目前市面上出售的手持GPS（標稱的單機定位精度一般為10-15米）來說，在沒有進行差分的情況下，達到這種精度，應該說還是比較高的。而我們上述轉換參數的求解結果僅是在圖根點上進行，如果在GPS B級網點上進行求解，相信精度會更高。主要參考文獻1 GA