利用简化模型进行gps坐标成果转换及精度研究

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1、利用简化模型进行GPS坐标成果转换及精度研究摘要：GPS测量成果是WGS-84空间直角坐标或大地坐标，而我国在工程实际中使用的是工程坐标（地方坐标）或北京54坐标、西安80坐标，因而GPS测量成果需经转换才能在工程实际中使用。论文介绍了坐标转换的常用模型和方法，推导出了其详细的求解方法，通过对Bursa-Wolf公式进行简化，得到三种简化的Bursa-Wolf模型。利用简化的模型对实测GPS网的处理成果进行坐标转换，得到工程实用成果，对影响转换结果精度的因素进行了分析，对转换结果的精度进行了评价。关键词：GPS；坐标转换；简化的布尔莎公

2、式；精度分析；工程测量中图分类号：P228文献标识码：A前言坐标系统之间的转换包括不同参心大地坐标系统之间的转换、参心大地坐标系与地心大地坐标系之间的转换以及大地坐标系与高斯平面坐标之间的转换等等。实际应用中需要将GPS点的WGS-84坐标转换为地面网的坐标。在GPS观测中，所获得的测量成果为WGS-84地心空间直角坐标系下的成果，而在大多数情况下，使用的坐标为高斯平面直角坐标，因此必须将GPS观测成果转换为所需要的高斯平面直角坐标。在GPS技术实际应用中，一些地区的高级控制点破坏严重，找3个以上的高级控制点非常困难，如果联测离测区很远

3、的高级控制点，将增加测绘的费用。而一些测量工程要求的精度并不太高，如地块测量、勘界测量、交通工具的导航测量等。在这样的情况下，能否联测1或2个高级控制点，求出坐标系统之间的转换参数，对GPS观测成果进行坐标转换，求出地方或国家坐标系下的实用坐标，满足测量工作的需要，具有实际的指导意义。GPS定位系统和我国常用的坐标系统简述1、GPS定位系统概述是英文NavigationSatelliteTimingandRanging/GlobalPositioningSystem的字头缩写词NAVSTAR/GPS的简称，它的含义是利用导航卫星进行测时

4、和测距，以构成全球定位系统。它是美军70年代初在“子午卫星导航定位系统一一丽SS系统”的技术上发展而起的具有全球性、全能性（陆地、海洋、航空与航天）、全天候性优势的导航定位、定时、测速系统。整套GPS定位系统由三个部分组成的，即由GPS卫星组成的空中部分、由若干地面站组成的地面监控系统、以接收机为主体的用户设备。三者有各自独立的功能和作用，但又是有机地配合而缺一不可的整体系统。2、我国常用的坐标参照系2.11954年北京坐标系新中国成立前，我国没有统一的大地坐标系统。新中国成立初期，在前苏联专家的建议下，我国根据当时的具体情况，建立起了

5、全国统一的1954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。2.21980年西安坐标系为了适应大地测量发展的需要，我国于1978年决定建立我国新的坐标系。新的大地原点设在我国中部的西安市附近，简称西安原点.相应的坐标系称为1980年西安坐标系。2.3新1954年北京坐标系由于原1954年北京坐标系与1980年西安坐标系相应的椭球参数和定位不同，且前者是分区局部平差，后者是整体平差，所以大地控制点在两个坐标系中的坐标存在着较大的差异，为了暂时避免这种变化所产生的问题，形成了一个所谓“新1954年北京坐标系”。大地

6、点在“新1954北京坐标系”中坐标值的精度，也与它在1980年西安坐标系中的坐标精度相同。2.4地方独立坐标系我国采用高斯投影，规定采用60带或30带进行分带投影，但是在城市、工矿等工程测量中，若直接在国家坐标系中建立控制网，有时会使地面长度的投影变形较大。当投影长度变形大于2.5cm/km时，就难以满足工程上的要求，因此为满足大比例尺侧图和进行施工放样的要求，基于实用、方便和科学的目的，通常采用自选的中央子午线，自选的计算基准面，即独立平面坐标系。三、GPS坐标转换在我国，工程应用主要采用1954年北京坐标系、1980年西安坐标系和地

7、方独立坐标系。因此，我国坐标转换的问题可以归结为WGS-84坐标系向上述三种坐标系转换的问题，以及这三个坐标系之间的相互转换问题。采用不用的参考椭球和定位定向建立的坐标系，均可以转换为空间直角坐标系。因此不同的参心坐标系之间的转换，以及地心坐标系和参心坐标系之间的坐标转换，归根到底都是不同的空间直角坐标系之间的换算。目前比较成熟的转换模型有布尔莎-沃尔夫(Bursa-Wolf)模型、莫洛金斯基(Molodensky)模和武测模型等。这些模型从形式上看略有差别，但从坐标转换的最终结果来看，它们都是等价的。这类模型共有7个转换参数，即三个平

8、移参数、三个旋转参数和一个尺度参数，所以也统称为七参数法。在某些情况下，一些参数对坐标转换的最终结果并不产生显著影响，可以根据具体情况对这些参数进行剔除以简化转换计算，这样就产生了三参数法、四参数法、五参数