gps定位坐標系轉(zhuǎn)換問題

對于坐標系的轉(zhuǎn)換，給很多GPS的使用者造成一些迷惑，尤其是對于剛剛接觸的人，搞不明白到底是怎么一回事。我對坐標系的轉(zhuǎn)換問題，也是一知半解，對于沒學過測量專業(yè)的人來說，各種參數(shù)的搞來搞去實在讓人迷糊。在我有限的理解范圍內(nèi)，我想在這里簡單介紹一下，主要是拋磚引玉，希望能引出更多的高手來指點迷津。
我們常見的坐標轉(zhuǎn)換問題，多數(shù)為WGS84轉(zhuǎn)換成北京54或西安80坐標系。其中WGS84坐標系屬于大地坐標，就是我們常說的經(jīng)緯度坐標，而北京54或者西安80屬于平面直角坐標。對于什么是大地坐標，什么是平面直角坐標，以及他們?nèi)绾谓ⅲ覀兛梢粤硗庥懻摗＿@里不多羅嗦。
那么，為什么要做這樣的坐標轉(zhuǎn)換呢？
因為GPS衛(wèi)星星歷是以WGS84坐標系為根據(jù)而建立的，我國目前應用的地形圖卻屬于1954年北京坐標系或1980年國家大地坐標系；因為不同坐標系之間存在著平移和旋轉(zhuǎn)關(guān)系（WGS84坐標系與我國應用的坐標系之間的誤差約為80），所以在我國應用GPS進行絕對定位必須進行坐標轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的絕對定位精度可由80提高到5-10米。簡單的來說，就一句話，減小誤差，提高精度。
下面要說到的，才是我們要討論的根本問題：如何在WGS84坐標系和北京54坐標系之間進行轉(zhuǎn)換。
說到坐標系轉(zhuǎn)換，還要羅嗦兩句，就是上面提到過的橢球模型。我們都知道，地球是一個近似的橢球體。因此為了研究方便，科學家們根據(jù)各自的理論建立了不同的橢球模型來模擬地球的形狀。而且我們剛才討論了半天的各種坐標系也是建立在這些橢球基準之上的。比如北京54坐標系采用的就是克拉索夫斯基橢球模型。而對應于 WGS84坐標系有一個WGS84橢球，其常數(shù)采用 IUGG第17屆大會大地測量常數(shù)的推薦值。WGS84橢球兩個最常用的幾何常數(shù)：長半軸：6378137±2(m)；扁率：1：298.257223563
之所以說到半長軸和扁率倒數(shù)是因為要在不同的坐標系之間轉(zhuǎn)換，就需要轉(zhuǎn)換不同的橢球基準。這就需要兩個很重要的轉(zhuǎn)換參數(shù)dA、dF。
dA的含義是兩個橢球基準之間半長軸的差；dF的含義是兩個橢球基準之間扁率倒數(shù)的差。
在進行坐標轉(zhuǎn)換時，這兩個轉(zhuǎn)換參數(shù)是固定的，這里，我們給出在進行84—〉54，84—〉80坐標轉(zhuǎn)換時候的這兩個參數(shù)如下：
WGS84>北京54：DA:-108；DF:0.0000005
WGS84>西安80：DA: -3 ；DF: 0
橢球的基準轉(zhuǎn)換過來了，那么由于建立橢球的原點還是不一致的，還需要在dXdYdZ這三個空間平移參量，來將兩個不同的橢球原點重合，這樣一來才能使兩個坐標系的橢球完全轉(zhuǎn)換過來。而由于各地的地理位置不同，所以在各個地方的這三個坐標軸平移參量也是不同的，因此需要用當?shù)氐囊阎c來計算這三個參數(shù)。具體的計算方法是：
第一步：搜集應用區(qū)域內(nèi)GPS“B”級網(wǎng)三個以上網(wǎng)點WGS84坐標系B、L、H值及我國坐標系（BJ54或西安80）B、L、h、x值。（注：B、L、H分別為大地坐標系中的大地緯度、大地經(jīng)度及大地高，h、x分別為大地坐標系中的高程及高程異常。各參數(shù)可以通過各省級測繪局或測繪院具有“A”級、“B”級網(wǎng)的單位獲得。）
第二步：計算不同坐標系三維直角坐標值。計算公式如下：
X=（N+H）cosBcosL
Y=（N+H）cosBsinL
Z=[N（1-e²）+H]sinB
不同坐標系對應橢球的有關(guān)常數(shù)詳見下表：

（注：X、Y、Z為大地坐標系中的三維直角坐標；A為大地坐標系對應橢球之長半軸；e²為大地坐標系對應橢球第一偏心率； N為該點的卯酉圈曲率半徑，N=A/(1-e²sin²B)^1/2；H=h+x，該處H為BJ54或西安80坐標系中的大地高）
第三步：求出DX，DY，DZ。即利用WGS84坐標系的X、Y、Z值，減去我國坐標系的對應值，得出實現(xiàn)坐標系統(tǒng)轉(zhuǎn)換的三個參數(shù)。（應算出WGS84與北京和西安坐標系兩套參數(shù)。）
第四步：參數(shù)驗證。參數(shù)計算之后必須對其進行驗證。驗證的方法是在應用區(qū)域內(nèi)選擇5個以上水準點進行實測，實測值與測繪部門提供的理論值對比，如果最大誤差不大于15米，平均誤差不大于10米，則計算出的參數(shù)可以使用，否則要重新計算或查找出現(xiàn)問題的原因。
對了，還有一個很重要的事情，要在位置格式的地方，選擇用戶自定義方式，輸入如下參數(shù)：
中央經(jīng)線：視當?shù)亟?jīng)度確定；
投影比例：1；
東西偏差：500000；
南北偏差：0
在這里面中央經(jīng)線的確定很重要，根據(jù)實際所在地不同而有所和差異。至于投影比例、東西偏差這些參數(shù)的實際意義么，還是另外開題寫吧，那也是不少的內(nèi)容呢。
到此為止，進行坐標轉(zhuǎn)換的五個參數(shù)都已經(jīng)得到了，那么可以將這些參數(shù)輸入到手持機中，進行測量了。
上面所說的，是坐標系轉(zhuǎn)換參數(shù)的原理，根據(jù)這些公式可以計算出參數(shù)。但是計算的工作量就比較大了。目前來說都是使用求轉(zhuǎn)換參數(shù)的程序來進行計算的，方便快捷。但是沒辦法法在這里，如果有需要這個轉(zhuǎn)換程序的，可以留下郵件地址，我可以免費大放送，條件只有一個：上面這些東西，我斷斷續(xù)續(xù)的花費了不少時間，要是有人要轉(zhuǎn)貼的話，別忘了注明出處啊！

AKA
另附：由于工作原因，已經(jīng)調(diào)離原崗位，很久沒有登錄論壇了。如果還有需要程序的朋友請直接給我發(fā)郵件索取吧，只要我收到郵件就會第一時間回復。