GPS在线路测量中坐标转换方法探究

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1、GPS在线路测量中坐标转换方法探究摘要：本文对WGS-84与北京54坐标系统做了简要的介绍，重点分析了WGS-84与北京54坐标系统之间转换问题，建立了平面转换模型及空间转换模型，可为公路施工测量的坐标系转换提供参考。关键词：GPS测量系统坐标转换影响因素中图分类号：0文献标识码：A文章编号：1引言改革开放以后，自国家测绘局等单位进口了第一批GPS接收机以来，GPS在公路勘测设计单位也逐渐普及，其精度高、操作简便、观测时间相对较短、可以全天候作业等优点是其被普遍应用的关键所在。不过随着测线距离的加长，测区常常遇到跨带等问题，而如何建立一个比较合适的坐标体系从而减小误差，能够使控制变形值达到最

2、小，为之后的施工放样提供精确的控制点，成为众多施工技术人员普遍关注的问题。2WGS-84及北京54测量系统简介WGS-84坐标系是目前GPS经常采用的坐标系统，它是由美国国防部制图局建立，其全称为世界大地坐标系-84(WorldGeodiealSystem-84),坐标原点为地球质心，Z轴指向BIH1984.0定义的协议地球极方向,X指向BIH1984.0的起始子午面和赤道的交点，Y、X及Z轴遵守右手坐标系。WGS-84系所采用椭球参数为：。1954年北京坐标系简称北京54坐标，它是目前在我国应用最广泛的坐标系统，参考系为大地测量参考坐标系，它将克拉索夫斯基椭球作为参考椭球，其椭球参数为：，

3、并将1956年在青岛验潮站测得的黄海平均海水面作为基准高程。3、坐标系统的转换问题分析3.1平面转换模型的建立假设北京54与WGS-84的椭球中心及坐标轴方向一致，便可以将GPS定位的大地经纬度和大地高通过平面模型转换成平面坐标。具体转换过程如下：(1)将WGS-84的椭球长半径和扁率代入，把转化成空间直接坐标系。(3.1)式中：(2)通过北京54坐标系的椭球参数，把空间坐标系(X,Y,Z)T转换成形式为的大地坐标。(3.2)(3)依据实际工程参数，确定北向平移量、东向平移量以及中央子午线和投影高程等等参数，把高斯投影，得到其Gauss坐标。(3.3)(1)由于以上公式都是基于两个坐标系的椭

4、球中心与坐标轴相同的基础上的，但是在实际工程中，旋转平移缩放的问题还需要被考虑，这样才能保证其测量的精确，设已知点的平面坐标为，则它们和其平面坐标的关系为：(3.4)式中：平面转换模型只适合应用于较小区域的工程中，而在大区域范围中，它无法满足工程精度，故应使用空间转换模型。3.2空间转换模型的建立(2)将(由GPS测定)，按3.1式把WGS-84的椭球参数代入，即可转化为空间坐标；(3)把代入下面的公式(3.5)转换成；=+(l+k)(3.5)式中：空间转换坐标平移量；k缩放参数；旋转参数。(4)把代入式3.2将其转化为大地坐标。(5)由公式3.3求得其高斯投影得到平面坐标。虽然大区域的GP

5、S比较适用于空间转换模型，但是在具体的工程施工中，随着施工精度的要求不同，它又被分为3种情况：在式3.5中，共有7个未知数，所以称为7参数转换模型；如果k不变，则为6参数转换；如果k和、、都不变，则为3参数转换。不同的参数转换模型需要不同的公共点，对于7、6、3参数转化模型分别需要3、3、1个公共点。4结论对于平面转化模型，其精度只能满足于小区域GPS测量;空间转换模型则交适用于大区域GPS测量，但是对于北京54坐标系统的椭球，点的大地高程的精度往往不尽人意，也很难精确得到，在实际工程的空间转换中需要特别注意，并且其对平面坐标的精度影响很大。参考文献(1)王文彬.线路工程测量坐标系的建立方法

6、及精度分析[D].长安大学，2011(2)吕志平，朱华统.坐标转换模型的检验及统一表示[J].测绘学报,1993,22(3):161-167(3)JTJ061-99,公路勘测规范[s].(4)孔祥元，梅是义•控制测量学[M].武汉：武汉大学出版社，2002.