用七参数转换坐系

1、作者:日期:GPS卫星星历是以 WGS-84大地坐标系为根据而建立的，所以手持GPS使用 的坐标系统是 WGS-84坐标系统。我国目前使用的是1954年北京坐标系或1980 年国家大地坐标系，因此必须求出 WGS-84坐标转换到54北京坐标系或80国家 坐标系的参数。本文介绍的就是我们在实际工作中求解该参数的方法。手持GPS坐标系统 转换参数 概述概述概述概述目前，市面上出售的手持GPS所使用的坐标系统基本都是 WGS-84坐标系统，而我们使用的地图资料 大部分都属于1954年北京坐标系或1980年西安国家大地坐标系。不同的坐标系 统给我们的使用带来了困难，于是就出现了如何把WGS-84坐标转

2、换到1954北京坐标系或1980西安国家大地坐标系上来的问题。大家知道，不同坐标系之间 存在着平移和旋转的关系，要使手持GPS所测量的数据转换为自己需要的坐标， 必须求出两个坐标系（WGS-84和北京54坐标系或西安80坐标系）之间的转换 参数。两坐标系之间的转换有七参数法、五参数法、和三参数法。七参数法一般 用于转换精度要求较高的计算，而手持GPS接收机内部设置的是五参数法，因此只要用户计算出五个参数（DX、DY、DZ、DA、DF）并按提示输入即可在仪 器上进行坐标转换。下面以1954北京坐标系为例，求手持 GPS接收机坐标转换五个参数的方法。计算流程见下计算流程见下计算流程见下计算流程见下

3、图：一 收集测区高等级控制点资料在应用手持GPS接收机观测的区域内找出三个以上分布均匀的等级点（精度越高越好）或 GPS “B”级网网点，点位最 好是周围无电磁波干扰，视野开阔，卫星信号强。并到测绘管理部门抄取这些点 的54北京坐标系的高斯平面直角坐标（x、y），大地经纬度（B、L），高程h， 高程异常值E和 WGS-84坐标系的大地经纬度（B、L ），大地高H。二.直接用手持GPS测定已知点B、L、H值 若同时收集到北京坐标系x、y、B、L、h、E值和 WGS-84坐标系B、L、H值，则不需此步骤。用户如果收集到的只是54北京坐标，必须进行此步工作。由于 WGS-84坐标系与我国坐 标系之间

4、的平面差异较大，要消除这个误差，应借助收集到的控制点坐标进行转 换参数的计算，此时应在收集到的高等级控制点上分别测量B、L、H值（即WGS-84坐标），供计算转换参数时使用。三计算三维直角坐标X、丫、Z大地坐标系与空间直角坐标系之间的关系如下图。对于同一空间点，大地坐标系与空间直角坐标系有下列转换关系式：（3-1） 其中，N=A/ （1-E2sin2B） 1/2, 1954北京坐标系的大地高 H=h+ E，X、Y、Z为大地坐标系中的三维直角坐标， A为大地坐标系对应椭球之长 半轴，E为大地坐标系对应第一偏心率，F为大地坐标系对应之扁率，N为该点 的卯酉圈曲率半径。根据测量到的大地坐标值 BWG

5、S84、L WGS84、H WGS84和收集到的BBJ54、LBJ54、HBJ54分别代入公式（3-1）求得三维直角坐标X1、 Y1、Z1和X2、Y2、Z2。如果收集到的只是高斯平面直角坐标（x,y），则应把平面直角坐标（x,y）代入高斯投影反算公式（3-2）求出大地坐标值（B，L） 再代入式（3-1 ）求X2、Y2、Z2，此时（ 3-2）式中不同坐标系对应的椭球参数见下表： 项目 WGS-84北京54西安80长半轴A 6378137 M 6378245M 6378140 M 第一偏心率平方 E2 0.00669437999013 0.006693427 0.006694385扁率 F 1/2

6、98.257223563 1/298.3 1/298.257四.求五个转换参数 DX、DY、DZ、DA、DF (4-1) 上述函数 模型是把WGS-84坐标系的空间直角坐标原点平移到 1954北京坐标系的原点， 用1954北京坐标系的椭球参数重算以达到两坐标系转换的方法。(注：手持GPS存储的是WGS-84大地坐标，转换到用户坐标系后显示的是经过转换后的坐标值 ) 把第三步求得的两组三维直角坐标值分别代入(4-1 )式，求出DX、DY、DZ、 DA、DF值。一旦需转换的两个坐标系统确定以后，DA、DF是常值，但是DX、DY、DZ对于不同地区有不同的值。五.参数检验DX、DY、DZ、DA、DF五

7、个转换参数求出后，必须按提示分别输入手持GPS,同时输入测区中央子午线经度。E代表东经，投影比例参 数为1.00000,东西偏差为500000m,南北偏差为0,并设单位为米。输入这些 参数后，应拿到实地检测，检验这五个参数是否正确。方法是，在野外选定视野 开阔、GPS接收信号强的特征点(如线状地物交*点、独立地物等)，最好是埋石 控制点进行测量，然后找出这些点的理论坐标与之比较。 如比较结果超过仪器标 称精度，则应重新测算转换参数。下面是我们在河池市国际疫苗研究所“DOMI伤寒Vi疫苗国际合作项目研究”项目中，测量GIS基础数据图时，对手持GPS进行坐标转换后，进行实地检测的结果。检测坐标比较

8、表：特征点实测Y已知¥已知KAYAXVaa130511948305219461.0-2.02.222195630也19540.0-2.02.033039195230381949-1.0-3.03.2430451942304719422,00.02(5319620S8320020534.0巧.06.4630012232310322292,0*3.03.6731392196314221933.0£.04.2从上表可以看出，最大点位误差 6.4m，最小点位误差2.0m，点位误差并不大， 以目前市面上出售的手持 GPS (标称的单机定位精度一般为10-15米)来说，在 没有进行差分的情况下，达到这种精度，应该说还是比较高的。而我们上述转换 参数的求解结果仅是在图根点上进行，如果在GPS B级网点上进行求解，相信精度会更高。主要参考文献主要参考文献主要参考文献主要参考文献1 GA