如何设置手持GPS相关参数及全国各地坐标转换参数一、如何设置手持GPS相关参数(一)手持GPS的主要功能手持GPS,指全球移动定位系统,是以移动互联网为支撑、以GPS智能手机为终端的GIS系统,是继桌面Gis、WebGis之后又一新的技术热点。
目前功能最强的手持GPS,其集成GPRS通讯、蓝牙技术、数码相机、麦克风、海量数据存储、USB/RS232端口于一身,能全面满足您的使用需求。
主要功能:移动GIS数据采集、野外制图、航点存储坐标、计算长度、面积角度(测量经纬度,海拔高度)等各种野外数据测量;有些具有双坐标系一键转换功能;有些内置全国交通详图,配各地区地理详图,详细至乡镇村落,可升级细化。
(二)手持GPS的技术参数因为GPS卫星星历是以WGS84大地坐标系为根据建立的,手持GPS单点定位的坐标属于WGS84大地坐标系。
WGS84坐标系所采用的椭球基本常数为:地球长半轴a=6378137m;扁率F=1/298.257223563。
常用的北京54、西安80及国家2000公里网坐标系,属于平面高斯投影坐标系统。
北京54坐标系,采用的参考椭球是克拉索夫斯基椭球,该椭球的参数为:地球长半轴a=6378245m;扁率F=1/298.2。
西安80坐标系,其椭球的参数为:地球长半轴a=6378140m;扁率F=1/298.257。
国家2000坐标系,其椭球的参数为:地球长半轴a=6378137m;扁率F=1/298.298.257222101。
(三)手持GPS的参数设置要想测量点位的北京54、西安80及国家2000公里网高精度坐标数据,必须学习坐标转换的基础知识,并分别科学设置手持GPS的各项参数。
首先,在手持式GPS接收机应用的区域内(该区域不宜过大),从当地测绘部门收集1至两个已知点的北京54、西安80或国家2000坐标系统的坐标值;然后在对应的点位上读取WGS84坐标系的坐标值;之后采用《万能坐标转换》软件,可计算出DX、DY、DZ的值。
将计算出的DX、DY、DZ三个参数与DA、DF、中央经线、投影比例、东西偏差、南北偏差等六个常数值输入GPS接收机。
将GPS接收机的网格转换为“UserGrid”格式,实际测量已知点的公里网纵、横坐标值,并与对应的公里网纵、横坐标已知值进行比较,二者相差较大时要重新计算或查找出现问题的原因。
详细过程可查看《万能坐标转换》软件的【手持GPS参数设置】界面。
(四)自定义坐标系统(User)投影参数的确定1、自己观测计算新机拿到手之后,供应商都给提供一个投影参数,这对于要求不高的一般用户来说基本可以满足工作需要,而对于一些专业用户来说,就要自己来测算参数。
一般型号的导航型手持GPS自定义坐标系统(User)投影参数设置界面都提供了五个变量(△X、△Y、△Z、△A、△F)需要设置,而实际工作中,后两个参数(△A、△F)针对某一坐标系统来说为固定参数(北京54坐标系△A=-108、△F=0.0000005),无需改动,需要自己测算的参数主要为前三个(△X、△Y、△Z),一般称为三参数。
手持GPS三参数计算目前,手持GPS的定位精度较之以前已经有了很大的提高,多数已达到10米以内,有的甚至达到5米以内,其在地质勘查中的应用也已经十分普遍。
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源大部分都属于1954年北京坐标系(北京54)或1980年西安国家大地坐标系(西安80),如不对手持GPS进行相应参数设置,就会使其的定位数据产生较大误差,在我国,其误差范围为50-100米,此误差范围无法满足当前地勘工作的需要。
所谓参数,就是运用于转换同一地点不同椭球坐标系的坐标值的一组数据。
严密的坐标转换,一般是用七参数布尔莎模型(即X平移,Y平移,Z平移,X 旋转(WX),Y旋转(WY),Z旋转(WZ)及尺度变化(DM)),但手持GPS 一般用五参数转换,即dx、dy、dz、da、df。
不同地点dx、dy、dz是不同的,da和df却相对固定,与要进行相互转换的两个椭球的长半轴及扁率有关。
DA,DF是两个参考椭球长半轴长度的偏导数,简单的理解就是数值之差。
WGS-84转换为北京54坐标系时:da=a WGS84-a北京54=-108,df=f WGS84-f北京54=0.00000048(通常都取0.0000005);WGS-84转换为西安80坐标系时:da=a WGS84-a西安80=-3,df=f WGS84-f西安80=-0.000000003(通常都取0)。
WGS-84、北京54和西安80坐标系的长半轴和扁率主要参数见表1。
表1WGS-84、北京54和西安80坐标系主要参数因此,手持GPS实际需要计算的只有dx、dy和dz。
这三个参数可以到测绘部门收集,若收集不到,则需要在已知坐标点(如三角点、四等点等)上进行调试测算。
下面介绍在两个不同坐标系的已知点上进行的三参数计算,两个已知点坐标见表2。
表2 A点标准坐标首先把手持GPS坐标格式调整为度分秒格式,坐标系统调到WGS-84,如图1。
若GPS长期不开机使用,应先进行初始化。
第二步将GPS放在已知点上,待精度显示或接近机器本身能达到的最优水平时,记录下该点的经纬度坐标和高程。
第三步则根据已知点的已知坐标和该点上GPS记录的经纬度来计算该点处GPS的三参数。
目前已有许多网友编制了有关软件来计算这三参数,并提供免费分享。
如软件。
我们使用COORD4.1(在此,感谢软件的作者:Jerry,注意网上有其它版本的软件,某些功能可能有错误,如4.2版本)软件来自己求三参数。
打开软件如图1.设置投影参数坐标转换->投影参数输入当地的中央子午线,不确定或不知如何判断时可咨询南方测绘当地技术人员,其它可根据忽略。
2.计算转换参数坐标转换->计算三参数在软件下方选择好椭球基准,左为WGS84坐标系,右为我们实际使用的坐标系。
3.查看转换参数坐标转换->七参数设置上一次的计算结果就保存在此界面中的,前三项即为所求出△X、△Y、△Z。
4.设置手持机GPS最后把手持GPS坐标格式调整为UserUTMGrid,坐标系统调到User,并设置好GPS参数,显示格式:坐标格式(xyz),如图4。
图中②一般只需修改中央经线,投影比例、东西偏移和南北偏移保持跟图中一致就行了。
图4是在计算了A点的参数后进行的GPS设置,经设置后,该GPS在B点测出的坐标:X=2557541m,Y=36361247m,h=838m,与B点标准坐标误差非常小。
图4设置GPS参数(A点)三、总结一般新购买的手持机或到新测区使用时,都需要重新求取转换参数,需要注意的是,GPS的三参数并不是固定不变的,不同计算方法和不同地点计算出来的三参数都不一样。
当需要尽可能高的精度的时候,就必需求取此转换参数。
在此只介绍了本人一直以来在使用的计算方法,实践证明也比较可行。
而在某已知点计算好的参数,在离该已知点越远处使用该参数,GPS定位的精度越差。
曾有每远离已知点10km,GPS误差就增加1m的经验之说,也有人建议根据GPS数据内部取整修约规则,每50km就更换三参数。
使用者应根据具体情况和工作需要,随时调整GPS的参数。
此种方法只适用于简宜型手持机或低精度手持机使用,在某此手持机中要求输入七参数,利用这个软件也是可以求取的,只不过求取七参数需要用到三个以上的已知点而也。
当然影响GPS定位精度的因素还有很多,比如槽糕的天气、林立的高楼大厦和浓密的森林等,都会使GPS搜到的卫星数太少而定位精度变差,但这些都是人力无法改变的外部因素。
2、经验坐标三参数对于非专业人员大多采用经验坐标,可别人的成果。
二、全国各地坐标转换参数(一)云南(二)贵州(三)黑龙江(四)吉林(五)辽宁(六)广东中央经线:(广东各地市中心经度:佛山114度;梅州117度;汕尾114度;江门114度;湛江111度;茂名111度;肇庆111度;清远114度;潮州117度;韶关114;河源114;阳江111:云浮111;揭阳117)投影比例:+1.0000000东西偏差:+500000.0南北偏差:0.0WGS-84转北京54坐标参数:WGS-84转西安80坐标参数:(七)江西一、张公矶(赣北地区可用)[G-50-66-(54~53),彭泽县北东的华阳镇附近] WGS-北京54DX-14.37415178DY-119.5187393DZ-52.2054466DA-108.00DF0.000000481二、陈家山(南昌地区可用)[H-49-5-(14~15),抚州市东南角]WGS-北京54DX-16.4810437DY-116.1082428DZ-52.59549003DA-108.00DF0.000000481三、瑞金基南[H-49-77-(9~10),瑞金市东北角]WGS-北京54DX-17.56440391DY-114.3451811DZ-54.9794437DA-108.00DF0.000000481四、鸡公尖矿区GPS参数中央经线117.00DX-16DY-126DZ-52DA-108偏差-0.0000005(八)海南dx=-9.8dy=-114.6dz=-62.7da=-108.0df=0.0000005中央子午线:111(九)新疆乌鲁木齐地区DX=19DY=-33DZ=5DA=-108;DF=0.0000005中央子午经度:87(十)四川盆地Dx=-4Dy=-104Dz=-45Da=-108Df=+0.0000005中央子午经度:105(十一)其它各地以下为包头地区坐标系转换参数Dx=-92Dy=-49Dz=-4Da=-108Df=+0.0000005中央子午经度:114安徽省坐标转换区域化参数:DX=-15DY=-120DZ=-48DA=-108;DF=0.0000005中央子午经度:117鄂尔多斯市省坐标转换区域化参数:DX=16DY=-147DZ=-77DF=0.0000005中央子午经度:111新疆阿克苏地区坐标转换参数:DX=18DY=-152DZ=-76DA=-108;DF=0.0000005中央子午经度:81西藏坐标转换区域化参数:DX=11.9DY=-120.8DZ=-62.4DA=-108;DF=0.0000005中央子午经度:93赤峰地区坐标转换参数:DX=-18DZ=-57.5DA=-108;DF=0.0000005中央子午经度:117或123(东为123,西为117)注:以下参数仅供参考!!以下为四川盆地坐标系转换参数Dx=-4Dy=-104Dz=-45Da=-108Df=+0.0000005中央子午经度:105安徽省坐标转换区域化参数:DX=-15DY=-120DZ=-48DA=-108;DF=0.0000005中央子午经度:117鄂尔多斯市省坐标转换区域化参数:DX=16DY=-147DZ=-77DA=-108;DF=0.0000005中央子午经度:111新疆阿克苏地区坐标转换参数:DX=18DY=-152DZ=-76DA=-108;DF=0.0000005中央子午经度:81西藏坐标转换区域化参数:DX=11.9DY=-120.8DZ=-62.4DA=-108;DF=0.0000005中央子午经度:93。