探讨常用GPS软件实现平面坐标和WGS84经纬度转换的精度

20产品编号: 1672 7479（2016）03 0020 04铁路勘测2016年第3期实现平面坐标与WGS84经纬度转换的通用GPS软件宋廷兴（中国铁道工程设计咨询集团济南设计院. ，Ltd.，山东济南250022）关于使用通用GPS软件转换平面和WGS84坐标的精度的探讨宋廷星摘要根据经纬度位置对东北坐标的影响，比较常用的几种坐标转换精度使用软件的七参数方法，并提出平面坐标和WGS84正确的经纬度转换方法和注意事项. 关键词七参数坐标转换经纬度中国地图分类号: P228. 4; P282. 2文件识别码: A1概述国内测绘常用的坐标系为北京54坐标系，西安80坐标系，WGS84坐标系，CGCS2000国家坐标系等，上述坐标系中的前两个是准中心坐标系，最后两个是地心坐标系. 相关的参考椭球参数不再描述. 一般来说，经度是指WGS84的经度，即可以用于手持GPS导航的经度.

可以在坐标转换软件中直接转换的纬度和经度是与平面坐标相同的参考椭球下的纬度和经度. 54椭球经纬度和80椭球经纬度不能直接用于手持GPS导航或放样. 从北京54或西安80平面坐标转换为WGS84经纬度的参考椭球在两组坐标基准之间需要不同的三个或七个参数. 每个铁路项目都配备有CPI网络，并且许多GPS点和水平点共同使用. 因此，本文仅比较七参数方法的转换. 当前，可以使用七个参数进行坐标转换的常用软件是TGO / TBC，LGO和Zhonghaida软件等制造商的GPS软件，以及South GPS和COORD（微笑）等工具软件. 2经纬度定位与平面坐标之间的关系地球参考椭球是由椭圆围绕其短轴旋转而形成的形状. 收稿日期: 2016-03-03关于作者: 宋廷兴（1981-），男，2005年毕业于山东工业大学测绘工程系，工程师. 可以看出，所有子午线都是相等的椭圆，赤道和所有平行的圆都是正圆. 有关不同纬度的子午线弧长和平行圆弧长的比较，请参见表1. 表1在不同纬度的子午线弧长和平行圆弧长的比较子午弧长/mBΔB= 1°1'1″平行圆弧长/mΔL= 1°1'1″ 0°110 576 1842. 94 30. 716 111 321 1 855. 36 30. 92315°110 656 1 844. 26 30. 738 107 552 1 792. 54 29. 87630°110 863 1847.71 30. 795 96 488 1 608. 13 26. 80245°111 143 1 852. 39 30. 873 78 848 1 314. 14 21. 90260°111 423 1 857. 04 30. 951 55 801 930. 02 15. 575°111 625 1 860. 42 31. 007 28 902 481. 71从表1可以看出，单位纬度的子午弧长度随纬度的增加而缓慢增加； 8. 02890°111 696 1861. 60 31. 02700. 00 0. 000从表1可以看出. 而单位经度差的平行圆弧长度为，则随着纬度的增加而急剧减小.

同时可以看到，1°子午线长约110 km，1'约1.8 km，1”约30 m；而平行弧的长度与赤道附近的子午线大致相同. 等效地，随着B的增加，差值变得越来越大. 根据高斯投影法，投影后的经度和纬度仍然是垂直的，可以认为经度和纬度的较小差异与附近的坐标差一致. 中央子午线. 由于GPSRTK收集WGS84经纬度的精度为0,000 01”，因此从表1中的数据估算出在不同纬度上小幅经度变化对平面坐标的影响，如表2所示. GPS软件实现平面坐标和WGS84经纬度转换的精度: 宋廷星21表2不同纬度上纬度小幅变化对平面坐标的影响经线弧长/平面北坐标/ mm平行圆弧长/平面东坐标/ mmB0. 01''0. 001''0. 000 1''0. 000 01''0. 01''0. 001''0. 000 1''0. 000 01''0°307. 2 30. 7 3. 1 0. 3 309. 2 30 9 3. 10. 315°307.4 4 30. 7 3. 1 0. 3 298. 8 29. 9 3. 00. 330°308. 0 30. 8 3. 1 0. 3 268. 0 26. 8 2. 70. 345°308. 7 30. 9 3. 1 0. 3 219. 0 21. 9 2. 20. 260°309. 5 31. 0 3. 1 0. 3 155.0 0 15. 5 1. 60 . 275°310. 1 31. 0 3. 10. 3 80. 3 8. 00. 80. 190°310. 3 31. 0 3. 10. 30. 00. 00. 00. 0至西安80坐标117°以中央子午线为例. 使用测量软件，在表3中显示了对应于平面坐标差的不同纬度和经度的小坐标变化的影响值.

通过比较表3中的数据，我们可以看到经度对东坐标的影响是稳定的，而纬度对北坐标的影响随纬度的增加而减小. 在中国大部分地区，每经0. 000 01英寸经纬度都会影响北坐标. 3毫米，东座标0.2毫米. 纬度和经度点00°N，117°E 00°N，116. 5°E 00°N，116°E 15°N，117°E 15°N，116. 5°E 15°N，116°E 30°N，117°E 30°N，116. 5°E 30°N，116°E 45°N，117°E 45°N，116. 5°E 45°N，116°E 60°N，117°E 60°Ngps 经纬度 精度，116. 5°E 60°N，116°E 75°N，117°E 75°N，116. 5°E 75°N，116°E 90°N，117°E 90 °N，116. 5°E 90°N，116°E表3西安80坐标系117°中心子午线在不同纬度和经度上的点的微小变化对应于平面坐标差为0的影响. 01''307. 2 307. 2 307. 2 307. 4 306. 7 306. 0 307. 9 306. 8 305. 6 308. 7 307. 3 306. 0 309. 5 308. 3 307. 1 310. 1 309. 3 308. 7 310. 3 310. 3 310. 3子午线长度/平面北坐标/ mm 0.001''0. 000 1''30. 73. 130. 73. 130. 73. 130. 83. 130 . 73. 130. 63. 030. 83. 130. 73. 130. 63. 130. 93. 130. 73. 130. 63. 131. 03. 130. 83. 130. 73. 031. 03. 130 . 93. 130. 93. 131. 13. 131. 13. 131. 13. 10. 000 01''0. 3 0. 3 0. 3 0. 3 0. 3 0. 3 0. 3 0. 3 0. 3 0. 3 0. 3 0. 3 0. 3 0. 3 0. 3 0. 3 0. 3 0. 3 0. 4 0. 4 0. 40. 01''309. 2 309. 2 309 2 298. 8299. 5 300. 2 268 269. 3 270. 7 219 220. 9 222. 8 155 157. 3 159. 6 80. 3 82. 9 85. 5 0. 0 2. 75. 4平行圆弧长度/平面东坐标/ mm 0. 001''0. 000 1''30. 93. 130. 93. 130. 93. 129. 93. 030. 03. 030. 03. 026. 82. 726. 92. 727. 12. 721. 92. 222. 12. 222. 22. 215. 51. 615. 71. 515. 91. 68. 00. 88. 30. 88. 60. 90. 00. 00. 30. 00. 50. 10. 000 01''0. 3 0. 3 0. 3 0. 3 0. 3 0. 3 0. 3 0. 2 0. 3 0. 2 0. 2 0. 2 0. 2 0. 1 0. 1 0. 1 0. 1 0. 1 0. 0 0. 0 0. 03不同软件解决方案参数的比较七参数坐标转换是三维坐标之间的转换.

七个参数包括: 三个平移参数ΔX，ΔY，ΔZ，三个旋转参数ωX，ωY，ωZ和缩放参数k. 当使用7参数坐标转换模型来计算7个参数时，可以使用至少3个或更多具有相同名称的点来解决该问题，并且当数量大于1时可以计算每个点的坐标残差. 3分常用的7参数转换模型包括Bursa模型和Molokinsky模型. 三个参数是特殊的七参数模型. 没有描述参数模型的数学公式. 铁路工程中有CPⅠ控制网络，许多GPS点与水平点有共同点，因此仅讨论通过求解这七个参数进行的变换. 转换思路如图1所示. 在静态数据处理中，完成3D自由网络调整后，可获得近似的WGS84经度和纬度. 必须使用WGS84国家点的纬度和经度来执行约束网络调整，以获得准确的WGS84控制点的纬度和经度. 要获得平面坐标的精确纬度和经度，在求解这七个参数的面积转换时，WGS84的纬度和经度必须使用WGS84来减小图形1. 七参数转换的思想是波束网络调整的结果. 所有软件的输入界面中的坐标格式并不完全相同，但是在软件内部转换之后，使用空间直角坐标来计算这七个参数. 作者使用TGO，TBC，LGO，南方GPS工具，中海达等制造商的“软件”，以119°10'西安80坐标和WGS84经纬度项目为例. 使用相同的控制点数据，可使用不同的方法校正求解参数. 比较结果，并在表4中显示七个参数对.

从表4中可以看出，两个模型计算出的三个平移参数不相同，但是缩放比例和旋转参数基本相同. TBC软件无法求解这七个参数gps 经纬度 精度，但可以通过计算站点校准参数来建立平面坐标与WGS84纬度和经度之间的关系. 22铁路勘测，2016年第3期，参数TGO Molokinski LGO布尔萨LGO Molokinski COORD84目标80 COORD80目标84海达布尔萨南部84目标80南80目标84ΔX/ m 324. 185 324. 184 8 102. 678 5 324. 186 739 － 324. 189 662 324. 186 7 324. 300 385 － 324. 303 040表4通过不同软件ΔY/ m 190. 147 190. 147 1 57. 419 6 190. 143 561-190转换的七个参数的比较. 140308190. 1436189. 914078-189. 910706ΔZ/ m 7. 470 7. 470 3 3. 131 9 7. 467 124-7. 463 957 7. 467 1 7. 271 800 -7. 268597Δα/（“）-2. 521 426-2. 521 43-2. 521 43-2. 521 2. 522-2. 521 5-2. 528 551 2. 528579Δβ/（”“ ）4. 430 575 4. 430 58 4. 430 584. 431-4. 431 4. 430 5 4. 442 955-4. 44301Δγ/（“）-6. ）. 623 270-6. 623 270-6. 623270 -6. 623 000 6. 623 000 -6. 623300 -6. 612051 6. 612022K /（10-6）-1. 373 -1. 372 6 -1. 372 6-1. 372638 1 372552 -1. 372638 39 -1. 322 121 74 1. 322 035 314比较标准和WGS84之间的纬度和经度. 在项目调查过程中，有时会联系海事部门. 需要将不同参考椭球的高斯平面坐标转换为WGS84纬度和经度. 海洋边界地址需要转换为其他椭球标准. 平面坐标.

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