四川拓圖偉業(yè)測(cè)繪科技有限公司
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閱讀：1621發(fā)布時(shí)間：2021-9-23
目前，手持GPS的定位精度較之以前已經(jīng)有了很大的提高，多數(shù)已達(dá)到10米以內(nèi)，有的甚至達(dá)到5米以內(nèi)，其在地質(zhì)勘查中的應(yīng)用也已經(jīng)十分普遍。手持GPS所使用的坐標(biāo)系統(tǒng)基本都是WGS-84坐標(biāo)系統(tǒng)，而我們使用的地圖資源大部分都屬于1954年北京坐標(biāo)系（北京54）或1980年西安國(guó)家大地坐標(biāo)系（西安80），如不對(duì)手持GPS進(jìn)行相應(yīng)參數(shù)設(shè)置，就會(huì)使其的定位數(shù)據(jù)產(chǎn)生較大誤差，在我國(guó)，其誤差范圍為50-100米，此誤差范圍無法滿足當(dāng)前地勘工作的需要。
所謂參數(shù)，就是運(yùn)用于轉(zhuǎn)換同一地點(diǎn)不同橢球坐標(biāo)系的坐標(biāo)值的一組數(shù)據(jù)。嚴(yán)密的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，一般是用七參數(shù)布爾莎模型（即 X 平移， Y 平移， Z 平移， X 旋轉(zhuǎn)（WX）， Y 旋轉(zhuǎn)（WY）， Z 旋轉(zhuǎn)（WZ）及尺度變化（DM ）），但手持GPS一般用五參數(shù)轉(zhuǎn)換，即dx、dy、dz、da、df。不同地點(diǎn)dx、dy、dz是不同的，da和df卻相對(duì)固定，與要進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換的兩個(gè)橢球的長(zhǎng)半軸及扁率有關(guān)。
如WGS-84轉(zhuǎn)換為北京54坐標(biāo)系時(shí)：
da=aWGS84-a北京54= -108，df=fWGS84-f北京54=0.（通常都取0.0000005）；
WGS-84轉(zhuǎn)換為西安80坐標(biāo)系時(shí)：
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坐標(biāo)系的長(zhǎng)半軸和扁率主要參數(shù)見表1。
表1 WGS-84、北京54和西安80坐標(biāo)系主要參數(shù)
| 坐標(biāo)系 | 橢球體 | 長(zhǎng)半軸a | 短半軸b | 扁率f |
| 北京54 | Krassovsky | 6378245 | 6356863.018773 | 1/298.3 |
| 西安80 | IAG1975 | 6378140 | 6356755.2881575 | 1/298.257 |
| WGS-84 | WGS-84 | 6378137 | 6356752.3142451 | 1/298.257223563 |
因此，手持GPS實(shí)際需要計(jì)算的只有dx、dy和dz。這三個(gè)參數(shù)可以到測(cè)繪部門收集，若收集不到，則需要在已知坐標(biāo)點(diǎn)（如三角點(diǎn)、四等點(diǎn)等）上進(jìn)行調(diào)試測(cè)算。下面介紹在兩個(gè)不同坐標(biāo)系的已知點(diǎn)上進(jìn)行的三參數(shù)計(jì)算，兩個(gè)已知點(diǎn)坐標(biāo)見表2。
表2 A和B點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)
| 已知點(diǎn) | 坐標(biāo)系 | X（m） | Y（m） | h（m） | 經(jīng)線 |
| A | 北京54 | 2520287.502 | .16 | 144.6 | 111 |
| B | 西安80 | 2557540.317 | .46 | 838.885 | 108 |
首先把手持GPS坐標(biāo)格式調(diào)整為度分秒格式，坐標(biāo)系統(tǒng)調(diào)到WGS-84，如圖1。若GPS長(zhǎng)期不開機(jī)使用，應(yīng)*行初始化。
圖1 調(diào)整GPS坐標(biāo)系統(tǒng)為WGS84
第二步將GPS放在已知點(diǎn)上，待精度顯示或接近機(jī)器本身能達(dá)到的水平時(shí)，記錄下該點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)和高程。
第三步則根據(jù)已知點(diǎn)的已知坐標(biāo)和該點(diǎn)上GPS記錄的經(jīng)緯度來計(jì)算該點(diǎn)處GPS的三參數(shù)。
目前已有許多網(wǎng)友編制了有關(guān)軟件來計(jì)算這三參數(shù)，并提供免費(fèi)分享。A和B點(diǎn)的參數(shù)計(jì)算過程見圖2和圖3。
打開該軟件后在左邊輸入GPS在已知點(diǎn)上記錄的緯度、經(jīng)度和高程（高程并不十分重要，也可輸入已知點(diǎn)的已知高程）。該軟件提示也可以輸入rinex o文件的地心坐標(biāo)，指的是改已知點(diǎn)WGS84坐標(biāo)格式下精確的經(jīng)緯度坐標(biāo)，這個(gè)一般也比較難收集到，因此才用手持GPS在改點(diǎn)記錄的經(jīng)緯度代替，只要手持GPS的精度可以，兩種方式輸入的坐標(biāo)對(duì)結(jié)果影響差別不大。但要注意經(jīng)緯度的輸入方式，比如圖1中的22.45278代表的是22°45′27.8″。
在中間選擇已知點(diǎn)已知坐標(biāo)的坐標(biāo)系（A點(diǎn)為北京54，B點(diǎn)位西安80）和經(jīng)線。
在右邊輸入已知點(diǎn)的直角坐標(biāo)，單位為米，注意y坐標(biāo)輸入時(shí)不含帶號(hào)，即要到小數(shù)點(diǎn)前6位。然后點(diǎn)擊計(jì)算，結(jié)果就出來了。
圖2 A點(diǎn)GPS參數(shù)計(jì)算
圖3 B點(diǎn)GPS參數(shù)計(jì)算
最后把手持GPS坐標(biāo)格式調(diào)整為User UTM Grid，坐標(biāo)系統(tǒng)調(diào)到User，并設(shè)置好GPS參數(shù)，如圖4。圖中②一般只需修改經(jīng)線，投影比例、東西偏移和南北偏移保持跟圖中一致就行了。圖4是在計(jì)算了B點(diǎn)的參數(shù)后進(jìn)行的GPS設(shè)置，經(jīng)設(shè)置后，該GPS在B點(diǎn)測(cè)出的坐標(biāo)：X=2557541m，Y=m，h=838m，與B點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)誤差非常小。
在A點(diǎn)計(jì)算好參數(shù)并修改GPS設(shè)置后測(cè)出的坐標(biāo)：X=2520287m，Y=m，h=141m，與標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)誤差也很小。
圖4 設(shè)置GPS參數(shù)（B點(diǎn)）
需要注意的是，GPS的三參數(shù)并不是固定不變的，不同計(jì)算方法和不同地點(diǎn)計(jì)算出來的三參數(shù)都不一樣。在此只介紹了本人一直以來在使用的計(jì)算方法，實(shí)踐證明也比較可行。而在某已知點(diǎn)計(jì)算好的參數(shù)，在離該已知點(diǎn)越遠(yuǎn)處使用該參數(shù)，GPS定位的精度越差。曾有每遠(yuǎn)離已知點(diǎn)10km，GPS誤差就增加1m的經(jīng)驗(yàn)之說，也有人建議根據(jù)GPS數(shù)據(jù)內(nèi)部取整修約規(guī)則，每50km就更換三參數(shù)。使用者應(yīng)根據(jù)具體情況和工作需要，隨時(shí)調(diào)整GPS的參數(shù)。
當(dāng)然影響GPS定位精度的因素還有很多，比如槽糕的天氣、林立的高樓大廈和濃密的森林等，都會(huì)使GPS搜到的衛(wèi)星數(shù)太少而定位精度變差，但這些都是人力無法改變的外部因素。
PS：目前網(wǎng)上還有不少可以計(jì)算三參數(shù)的軟件，但有的編制者為維護(hù)軟件要收取費(fèi)用，有的功能不夠全（如Easypar只能計(jì)算WGS84轉(zhuǎn)北京54的參數(shù)）。本文使用的是功能較全且免費(fèi)的一款，編制的網(wǎng)友并沒有對(duì)其取名，我們暫且把它定為“GPS三參數(shù)計(jì)算器”吧，感謝編制者的無償共享。還有一款同樣免費(fèi)的軟件叫“GPS 幫幫”，其不但可以計(jì)算三參數(shù)，還可以生成GPS可認(rèn)的gpx文件，實(shí)現(xiàn)精確地向手持GPS批量輸入導(dǎo)航點(diǎn)（如化探采樣預(yù)布點(diǎn)等）。這些軟件都可以在“華夏土地論壇”收集得到，本人也收藏有，可以隨時(shí)共享。（來源：廣西地質(zhì)勘察總院）
信息標(biāo)題：手持GPS參數(shù)計(jì)算
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