GPS坐标转换方法比较分析_赵宝锋

188 测绘第32卷第4期2009年8月

GPS坐标转换方法比较分析

赵宝锋

（淮海工学院测绘工程系，江苏 连云港 222001）

[摘要] 本文给出了GPS坐标向地方坐标转换的几种二维平面坐标转换方法，并给出了这几种方法的精度比较分析，最后通过实例对其中两种坐标转换方法进行了精度比较。 [关键词] GPS坐标；坐标转换；精度

[中图分类号]P228.4 [文献标识码] A [文章编号] 1674-5019（2009）04-0188-02

Precision Comparison on Kinds of Methods of GPS Coordinates

Transformation to the Local Coordinates System

ZHAO Bao-feng

(Department of Spatial Information Science, Huaihai Institute of Technology, Lianyungang 222001, China) Abstract: This paper puts forward several kinds of methods of GPS coordinates transformation, and compares the precision of the several methods; an example is provided to analyze the precision of two of those methods at the end. Keywords: GPS-coordinates; Coordinates transformation; Precision

1 引言

GPS测量采用WGS-84坐标系统，它是一种地球质心坐标系，而我国测绘成果及大型工程施工大都采用国家或地方独立坐标系，如1980国家大地坐标系（或54北京坐标系），它是一种参心坐标系。因此，在GPS应用中，需要将GPS的测量成果转换到地方坐标系中。GPS坐标转换为地方坐标有许多转换模式，大量的实践证明，在GPS坐标向地方坐标

[3][4]

转换时二维转换方法比较简便，效果较好。

基本思路：将GPS直接测量的空间直角坐标（X，Y，Z）（B，L，H）WGS84转化为WGS84大地坐标，再由大地坐标转换为WGS-84高斯平面直角坐标，最后根据公共点的两套（x,y）WGS84高斯

平面直角坐标求得坐标转换参数，实现WGS-84高斯平面直角坐标到地方平面坐标（x,y)地方的转换。本文介绍两种二维平面坐标转换方法，即相似变换和仿射变换，并进行了转换精度比较。

[1][2]

，则相似变换的数学模型： 高斯平面坐标为（x，y）

X=ax+by+a0 （1）

Y= bx+ay+b0

公式（1）中，a、b、a0、b0为4个待定变换系数，其中：a为比例因子，b表示两个坐标系之间的旋转参数，a0、b0为两个坐标系坐标原点在x，y方向上的平移参数。变换参数为4个，至少需要2个已知点（即同时具有GPS高斯平面坐标和地方平面坐标）来解算变换参数。 2.2 仿射变换

X=a1x+a2y+a0 （2）

Y=b1x+b2y+b0

2 常用的坐标系转换方法

2.1 相似变换

相似变换是基于笛卡尔直角坐标系而建立起来的一种坐标变换数学模型，通过两个坐标系的平移、旋转和尺度变化来实现的。

设地方平面坐标为，同一点的WGS-84（X，Y）

仿射变换数学模型为式（2），其中6个参数的含

义：a1、b2分别为x，y方向的伸缩比例，a2、b1分别为x，y方向的旋转参数，a0、b0分别为x，y方向的平移参数。至少需要3个已知点（即同时具有GPS高斯平面坐标和地方平面坐标）解算变换参数。 2.3 一步法

该转换方法通过将高程与点位分开进行转换。在平面点位转换中，先将WGS84地心坐标投影到临时的横轴墨卡托投影，再通过平移、旋转和尺度变换，使之与计算的“真实”投影相符合。高程转换则采用简单的一维高程拟合。用这种方法进行平面点位转换，不需要知道地方坐标系统的参考椭球与地图投影类型。高程和平面点位的转换是分开进行的，