手持GPS国内常用坐标系统简介

superyaya212 · 发表于 2011-5-10 15:41

一个完整的坐标系统是由坐标系和基准2个方面要素所构成的。下面主要介绍wGS一84大地坐标系、1954年北京坐标系和1980年国家大地坐标系3种坐标系统及其参考椭球的基本常数(基准)。
WGS一84大地坐标系
GPS单点定位的坐标属于WGS一84大地坐标系，因为GPS卫星星历是以WGS一84大地坐标系为根据建立的。其坐标系的坐标原点位于地球的心，z轴指向BIHl984．0定义的协议地球极(CTP)方向，x轴指向BIHl984．0的零子午面和CTP赤道的交点，Y轴与x轴和z轴构成右手坐标系。WGS地测量坐标系，该坐标系源自于前苏联采用过的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。该坐标系采用的参考椭球是克拉索夫斯基椭球，该椭球的参数为：
a=6 378 245 m；
e2=0．00669342162297：
e”=0．00673852541468：
F=1／298．2。
该坐标系统的大地点坐标是经过局部分区平差得到的，因此存在着一定的缺陷。
1980年国家大地坐标系(C一80)
1978年，我国决定重新对全国天文大地网施行整体平差，并且建立新的国家大地坐标系统。该坐标系是参心坐标系，椭球的短轴z轴平行于地球的自转轴(由地球质心指向1968．0JYD地极原点方向)，起始子午面平行于格林尼治平均天文子午面，x轴在大地起始子午面内与z轴垂直指向经度零方向；Y轴与z、x轴成右手坐标系。该坐标系统所采用的地球椭球参数的4个几何和物理参数采用了IAGl975年的推荐值，其椭球的参数为：
a=6 378 140 m；
e2=O．006694384999588：
e”=0．006739501819473：
F=1／298．257。
一84系所采用椭球的4个基本常数为：
长半轴a=6 378 137 m；
地心引力常数(含大气层)Gm=3 986 005×108
m3／s2；
正常化二阶带谐系数2．0=一484．16685×
10～；
地球自转角速度t,O=7 292 115×10。11rad／s。
利用以上4个基本常数计算出的其他的椭球常数为：
第一偏心率：e2=0．00669437999013；
第二偏心率：e”=0．00673949674227：
扁率：F=1／298．257223563。
1954年北京坐标系(BJ一54)
1954年北京坐标系是我国目前广泛采用的大应椭球对应的长半轴长度、扁率的差值。dX、dY、dz的计算：在手持式GPS接收机应用的区域内(该区域不宜过大)，从当地测绘部门收集3～5个已知点的BJ一54或c一80坐标系统的坐标值，然后在对应的点位上读取WGS一84坐标系的坐标值。将收集到的坐标值根据不同的坐标系按相应转换公式转换为空间坐标系的坐标值，用WGS一84坐标系的坐标值分别减去相对应的BJ一54或C一80坐标系统的坐标值，即可得出dX、dY、dZ的值。dX、dY、dZ的值计算之后要进行实地验证。验证的方法是：将计算出的dX、dY、dZ、da、df值输入GPS接收机。首先在应用区域内设定3—5个点的大地坐标值(即经、纬度)，将其以“ddd．ddddd”的格式分别标记在GPS手持机中，再将GPS接收机的网格转换为“UserGrid”格式，分别读取已标记点的公里网纵、横坐标值，并与相对应的公里网纵、横坐标理论值(该理论值可以通过高斯投影转换将大地坐标值转换为公里网纵、横坐标值)进行比较，二者相差超过5 m时要重新计算或查找出现问题的原因。内业验证符合要求后在应用区域内选择3～5个已知点进行实测，实测值与已知值相差大于10 m时，要重新计算或查找出现问题的原因。