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《畢業(yè)論文-gps坐標轉(zhuǎn)換論文》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、GPS的坐標轉(zhuǎn)換()摘要隨著科學技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展?GPS越來越多的應(yīng)用于各種測量。GPS定位技術(shù)在繪制大比例地形圖?工程控制測量?公路中線測設(shè)?縱、橫斷面測量?施工測量及變形觀測等測量工作中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。本文論述了地球形狀及常用坐標系?研究了坐標系之間的坐標轉(zhuǎn)換方法?特別是不同坐標系的空間直角坐標間、同一坐標系的空間直角坐標與其相應(yīng)的地理坐標系坐標、以及地理坐標系與地圖?平面?坐標系間坐標轉(zhuǎn)換算法。深入研究了GPS的WGS-84與中國制圖長期采用的BJ-54兩種地球模型之間的空間直角坐標系、地理坐標系與地圖?平面?坐標系間的轉(zhuǎn)換
2、模型及其應(yīng)用。這里還進一步以唐山地區(qū)為例?給出了局部區(qū)域內(nèi)的GPS坐標?通過自己編寫VB程序并對坐標進行換算?與中海達坐標轉(zhuǎn)換程序的轉(zhuǎn)換結(jié)果進行分析比對。關(guān)鍵詞GPS,坐標系轉(zhuǎn)換,程序說明1引言隨著科學技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展?GPS越來越多的應(yīng)用于各種測量。利用GPS定位技術(shù)將測量工作的外業(yè)工作完成后?我們會將GPS接收機內(nèi)的觀測數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C內(nèi)部進行點位坐標的解算?而首先面臨的就是坐標系的定義與坐標系間的轉(zhuǎn)換問題?因為GPS所觀測的點的坐標均為國際WGS-84坐標?它是以經(jīng)度、緯度與大地高來表示地球上某一點的坐標的?而在我國的工程測量中采用
3、的坐標系是1954北京坐標系、1980西安坐標系或地方坐標系。因此?如何將WGS-84坐標轉(zhuǎn)換為1954北京坐標系、1980西安坐標系或地方坐標系就成為一個關(guān)鍵問題。2文獻綜述2.1坐標2.2轉(zhuǎn)換的應(yīng)用研究坐標轉(zhuǎn)換應(yīng)用于許多方面?例如?GPS與電子地圖的坐標的匹配?WGS-84坐標系和BJ-54坐標系的轉(zhuǎn)換?電子海圖系統(tǒng)中的坐標變換?GPS橋梁網(wǎng)的坐標轉(zhuǎn)換?坐標變換在工程測量中的應(yīng)用等等?所以研究坐標轉(zhuǎn)換具有相當重要的理論意義和實用價值。在我國的測量工作中?坐標變換多是在地面坐標系上進行?主要是北京-54坐標系、西安--80坐標系、地方獨立坐標
4、系。但GPS測量數(shù)據(jù)是屬于WGS-84坐標系?因此研究如何將WGS-84坐標系轉(zhuǎn)換為地面坐標系有重大的實際意義。國外生產(chǎn)的GPS接收機一般都裝有WGS-84的坐標系和歐美、日本等國家?地區(qū)?的局部坐標系轉(zhuǎn)換軟件。而我國由于大地測量數(shù)據(jù)的保密性以及北京-54坐標系是局部平差?西安--80坐標系是整體平差等原因?國外生產(chǎn)的GPS接收機軟件沒有對我國地面坐標系轉(zhuǎn)換的數(shù)學模型。2.3GPS測量數(shù)據(jù)向地面坐標2.4系轉(zhuǎn)換GPS測量數(shù)據(jù)坐標轉(zhuǎn)換為地面坐標系有兩類轉(zhuǎn)換模式?一類是二維轉(zhuǎn)換?也稱為平面轉(zhuǎn)換??一類是三維轉(zhuǎn)換?也稱為空間轉(zhuǎn)換?。下面以北京-54坐
5、標系為例?分別介紹WGS-84坐標系向地面坐標系?北京-54坐標系?進行坐標轉(zhuǎn)換的方法。2.4.1二維轉(zhuǎn)換在實際GPS測量數(shù)據(jù)向地面坐標系坐標轉(zhuǎn)換的應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)?用七參數(shù)模型等三維轉(zhuǎn)換存在一些問題?例如?GPS單點定位獲得的地心坐標不準確的問題?水準高和大地高存在不一致的情況?各個轉(zhuǎn)換參數(shù)相互影響的問題等?這些阿題在求解方程中引入了較大的誤差?甚至有時出現(xiàn)病態(tài)矩陣的情況?難以求逆。因此?在工程應(yīng)用中常常采用平面和高程分開轉(zhuǎn)換的方法。這種方法的優(yōu)點在于?⑴所需的公共點少。三維轉(zhuǎn)換至少需要3個公共點?而二維轉(zhuǎn)換只需2個點就可以了。⑵可以避免高程系統(tǒng)不
6、一致帶來的誤差。北京-54坐標系是將參考橢球在起算點上沿法線方向平移N?使該點與大地水準面相切?使得此參考橢球更符合本地區(qū)實際?因此?局部網(wǎng)的高程是海拔高H而GPS觀測的高程是地面點到WGS-84參考橢球面的大地高。由于地球內(nèi)部的質(zhì)量分布不均勻?大地水準面與參考橢球面之間存在著差異?稱之為高程異常h??參考橢球面可以用數(shù)學公式表達出來?而大地水準面則不可能。這樣H與h之間不可能建立起嚴密的關(guān)系式。因此?消除了由于H和h不一致而給轉(zhuǎn)換參數(shù)引入的誤差。地面坐標系以北京-54坐標系為例。在小面積范圍內(nèi)?認為北京-54橢球的中心和坐標軸方向與WGS-8
7、4橢球相一致。采取以下步驟進行坐標轉(zhuǎn)換?⑴將WGS-84直角坐標轉(zhuǎn)換為大地坐標。⑵將WGS-84大地坐標?B、L?轉(zhuǎn)換為WGS-84高斯平面坐標?x、y?。⑶WGS-84高斯坐標與北京-54坐標系都是平面坐標?二者可以通過簡單的平移和旋轉(zhuǎn)進行相互轉(zhuǎn)換。對所有的GPS測量數(shù)據(jù)經(jīng)過以上3個步驟計算?即可求得北京-54坐標系下的坐h標。水準高度由大地高54減去大地水準面差距求得?大地水準面差距可以根據(jù)大地水準面模型或水準重合點擬合求得。平面轉(zhuǎn)換模型原理簡單?數(shù)值穩(wěn)定可靠。但平面轉(zhuǎn)換模型只適合范圍較小的工程使用?對于大范圍的GPS測量應(yīng)使用三維轉(zhuǎn)換模型
8、。2.4.2三維轉(zhuǎn)換WGS-84坐標系通過三維轉(zhuǎn)換?轉(zhuǎn)換為北京-54坐標系?具體轉(zhuǎn)換步驟如下?(B,L,H)⑴將GPS測量數(shù)據(jù)的大地坐標848484?
