GPS坐标转换

2019-09-01 21:53

GPS坐标转换

1 坐标系统的介绍 1.1 WGS—84坐标系统

WGS—84坐标系是目前GPS所采用的坐标系统,是由美国国防部制图局建立,于1987年取代了当时GPS所采用的坐标系统(WGS—72坐标系统)而成为GPS目前所使用的坐标系统。

WGS—84坐标系的坐标原点位于地球的质心,Z轴指向BIHl984.0定义的协议地球极方向,X轴指向BIHl984.0的起始子午面和赤道的交点,Y轴与X轴和Z轴构成右手系。WGS—84系所采用椭球参数为:a=6378138m;f=1/298.257223563。

1.2 1954年北京坐标系

1954年北京坐标系是我国目前广泛采用的大地测量坐标系。该坐标系源自于原苏联采用过的1942年普尔科夫坐标系。建国前,我国没有统一的大地坐标系统,建国初期,在苏联专家的建议下,我国根据当时的具体情况,建立起了全国统一的1954年北京坐标系。该坐标采用的参考椭球是克拉索夫斯基椭球,该椭球的参数为:a=6378245m;f=1/298.3。该椭球并未依据当时我国的天文观测资料

进行重新定位。而是由前苏联西伯利亚地区的一等锁,经我国的东北地区传算过来的,该坐标的高程异常是以前苏联1955年大地水准面重新平差的结果为起算值,按我国天文水准路线推算出来的,而高程又是以1956年青岛验潮站的黄海平均海水面为基准。

1.3 1980年西安坐标系

1980年西安坐标系采用了全面描述椭球性质的四个基本参数a 、GM、J2、ω。四个参数的数值采用的是1975年国际大地测量与地球物理联合会16届大会的推荐值:a=6378140m;GM=3986005x108m3/s2;J2=1082.63x10-6;ω=7292115X10-11rad/s.

1980年西安坐标系的原点位于我国的中部,陕西西安市的附近。椭球的短轴平行于由地球质心指向我国地极原点JYD1968。0的方向,起始大地子午面平行与我国起始天文子午面。大地点的高程是1956年青岛验潮站的黄海平均海水面为基准。

2 坐标系统的转换

一般情况下,我们使用的是1954年北京坐标系或1980年西安坐标系,而GPS测定的坐标是WGS-84坐标系坐标,需要进行坐标系转换。对于非测量专业的工作人员来说,虽然GPS定位操作非常容易,但坐标转换则难以掌握,EXCEL是比较普及的电子表格软件,能够处理较复杂的数学运算,用它的公式编辑功能,进行GPS坐标转换,会非常轻松自如。要进行坐标系转换,离不开高斯投影换算,下面分别介绍用EXCEL进行换算的方法和GPS坐标转换方法。

2.1 用EXCEL进行高斯投影换算

从经纬度BL换算到高斯平面直角坐标XY(高斯投影正算),或从XY换算成BL(高斯投影反算),一般需要专用计算机软件完成,在目前流行的换算软件中,大都需要一个点一个点地进行,不能成批量地完成,给实际工作中带来了许多不便。但是,通过实验发现,用EXCEL可以很直观、方便地完成坐标换算工作,只需要在EXCEL的相应单元格中输入相应的公式即可。下面以54坐标系为例,介绍具体的计算方法。

完成经纬度BL到平面直角坐标XY的换算。在EXCEL中,选择输入公式的起始单元格,例如:第2行第1列(A2格)为起始单元格,各单元格的格式如下:、

单元格;单元格内容;说明

A2;输入中央子午线,以度.分秒形式输入,如115度30分则输入115.30;起算数据L0

B2

=INT(A2)+(INT(A2*100)-INT(A2)*100)/60+(A2*10000-INT(A2*100)*100)/3600;把L0化成度

C2;以度小数形式输入纬度值,如38°14′20″则输入38.1420;起算数据B

D2;以度小数形式输入经度值;起算数据L

E2;

=INT(C2)+(INT(C2*100)-INT(C2)*100)/60+(C2*10000-INT(C2*100)*100)/3600;把B化成度

F2

=INT(D2)+(INT(D2*100)-INT(D2)*100)/60+(D2*10000-INT(D2*100)*100)/3600;把L化成度

G2;=F2-B2;L-L0

H2;=G2/57.2957795130823;化作弧度 I2;=TAN(RADIANS(E2));Tan(B) J2;=COS(RADIANS(E2));COS(B) K2;=0.006738525415*J2*J2 L2;=I2*I2 M2;=1+K2

N2;=6399698.9018/SQRT(M2) O2;=H2*H2*J2*J2 P2;=I2*J2 Q2;=P2*P2

R2;=(32005.78006+Q2*(133.92133+Q2*0.7031)) S2

=6367558.49686*E2/57.29577951308-P2*J2*R2+((((L2-58)*L2+61)*

O2/30+(4*K2+5)*M2-L2)*O2/12+1)*N2*I2*O2/2 计算结果X T2

=((((L2-18)*L2-(58*L2-14)*K2+5)*O2/20+M2-L2)*O2/6+1)*N2*(H2*J2)

计算结果Y

按上面表格中的公式输入到相应单元格后,就可方便地由经纬度求得平面直角坐标。当输入完所有的经纬度后,用鼠标下拉即可得到所有的计算结果。表中的许多单元格公式为中间过程,可以用EXCEL的列隐藏功能把这些没有必要显示的列隐藏起来,表面上形成标准的计算报表,使整个计算表简单明了。从理论上讲,可计算的数据量是无限的,当第一次输入公式后,相当于自己完成了一软件的编制,可另存起来供今后重复使用。

2.2 GPS坐标转换方法

GPS所采用的坐标系是美国国防部1984世界坐标系,简称WGS-84,它是一个协议地球参考系,坐标系原点在地球质心。GPS的测量结果与我国的54系或80系坐标相差几十米至一百多米,随区域不同,差别也不同。由此可见,必须将WGS-84坐标进行坐标系转换


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