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手持GPS的校正方法

作者:    發布時間:2015-07-16

手持GPS的校正方法


    GPS所使用的坐標系統是WGS-84坐標系統,而我們使用的地圖資源大部分都屬于1954年北京坐標系或1980年西安坐標系。不同的坐標系統給我們的使用帶來了困難,于是就出現了如何把WGS-84坐標轉換到1954北京坐標系或1980西安坐標系上來的問題。從理論上講,不同坐標系之間存在著平移和旋轉的關系,要使手持GPS所測量的數據轉換為自己需要的坐標,必須求出兩個坐標系(WGS-84和北京54坐標系或西安80坐標系)之間的轉換參數。由于求算轉換參數專業性較強,因此,多數初用者不知如何進行GPS的參數的求得和設置。其實關鍵要解決兩個問題,其一是自定義坐標格式(User UTMGrid)的確定;其二是自定義坐標系統(User)投影參數的確定。

    GPS(GlobalPositioning System)即全球衛星定位系統,是由美國建立的一個衛星導航定位系統,利用該系統,用戶可以在全球范圍內實現全天候、連續、實時地進行三維導航定位和測速。隨著GPS定位技術的發展,從最初的軍用已發展到民用領域,并已得到廣泛的應用和普及。
    在GPS定位技術的應用和發展過程中,根據不同的市場需求,由廠家生產出了各種不同型號和用途的接收機,其中,市場銷量最大、使用人數最多、使用者大多專業性不強的導航型手持GPS在使用過程中存在的問題較多,最主要的問題是手持GPS所使用的坐標系統是WGS-84坐標系統,而我們使用的地圖資源大部分都屬于1954年北京坐標系或1980年西安坐標系。不同的坐標系統給我們的使用帶來了困難,于是就出現了如何把WGS-84坐標轉換到1954北京坐標系或1980西安坐標系上來的問題。從理論上講,不同坐標系之間存在著平移和旋轉的關系,要使手持GPS所測量的數據轉換為自己需要的坐標,必須求出兩個坐標(WGS-84和北京54坐標系或西安80坐標系)之間的轉換參數。由于求算轉換參數專業性較強,因此,多數初用者不知如何進行GPS的參數的求得和設置。下面針對這部分使用人員就一些關鍵問題介紹如下。

一、自定義坐標格式(User UTM Grid)的確定
    當我們使用一部新的GPS或到一個新的工區工作時,首先要做的是對手中的GPS進行參數設置,而參數設置第一步就是確定工區自定義坐標格式(User UTMGrid)。確定自定義坐標格式中最重要的一項是工作區中央子午線經度的確定,這是因為在使用國家或地方坐標系統時,這是一個經常需要變更的參數。那么如何方便快捷的完成這一設置呢?一般來說當我們計劃完成一項新的工作或進行一項工程施工時,都事前劃定一個行進路線或工作區域,同時配合使用地形圖或設計圖,這就為我們確定工作區中央子午線經度提供了最基本條件。
    在研究如何利用地形圖或給定坐標來確定工作區中央子午線經度之前我們有必要大致了解一下地形圖的投影分帶問題。
地球總體上是以大地體表示的,為了能進行各種運算,又以參考橢球體來代替大地體。要將橢球面上的圖形描繪在平面上,需要采用地圖投影的方法。我國在建立統一的平面直角坐標系統時,規定在大地控制測量和地形測量中采用高斯投影。為了使投影誤差不致影響測圖精度,規定以經差6°或3°為準來限定高斯投影范圍,每一投影范圍就叫做一個投影帶。如圖1所示從起始子午線開始,自西向東以經差6°化為一帶,將整個地球劃分成60個投影帶并順序編號,叫做高斯6°投影帶(簡稱6°帶)。6°帶各帶的中央子午線,其經度分別為3°、9°…… 123°、129°……357°。每一投影帶兩側的子午線叫做分帶子午線,6°帶的分帶子午線的精度為0°、6°……120°、126°、132°……。


大比例尺測圖,則需采用3°分帶。它規定從經度1.5°的子午線起,自西向東以經差3°化為一帶,將整個地球劃分成120個投影帶并順序編號,叫做高斯3°投影帶(簡稱3°帶)。這種劃分法,可使其奇數帶的中央子午線各與6°帶的中央子午線重合,而其偶數帶的中央子午線各與6°帶的分帶子午線重合,如圖2所示。顯然,3°帶各帶的中央子午線經度分別為3°、6°……126°……360°,3°帶的帶子午線的經度依次為1.5°、4.5°……124.5°、127.5°……。
    在掌握了以上測量投影分帶常識后,我們就可以運用手中所掌握的資料,如國家標準地形圖、工區設計圖、目標點坐標(包括大地坐標B、L和平面直角坐標X、Y)等來確定工作區中央子午線經度。


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