手持GPS三参数计算及各地坐标转换经验参数.docx
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手持GPS三参数计算及各地坐标转换经验参数
如何设置手持GPS相关参数及全国各地坐标转换参数
一、如何设置手持GPS相关参数
（一）手持GPS的主要功能
手持GPS，指全球移动定位系统，是以移动互联网为支撑、以GPS智能手机为终端的GIS系统，是继桌面Gis、WebGis之后又一新的技术热点。
目前功能最强的手持GPS，其集成GPRS通讯、蓝牙技术、数码相机、麦克风、海量数据存储、USB/RS232端口于一身，能全面满足您的使用需求。
主要功能：
移动GIS数据采集、野外制图、航点存储坐标、计算长度、面积角度（测量经纬度，海拔高度）等各种野外数据测量；有些具有双坐标系一键转换功能；有些内置全国交通详图，配各地区地理详图，详细至乡镇村落，可升级细化。
（二）手持GPS的技术参数
因为GPS卫星星历是以WGS84大地坐标系为根据建立的，手持GPS单点定位的坐标属于WGS84大地坐标系。
WGS84坐标系所采用的椭球基本常数为：
地球长半轴a=6378137m；扁率F=1／298.257223563。
常用的北京54、西安80及国家2000公里网坐标系，属于平面高斯投影坐标系统。
北京54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：
地球长半轴a=6378245m；扁率F=1／298.2。
西安80坐标系，其椭球的参数为：
地球长半轴a=6378140m；扁率F=1／298.257。
国家2000坐标系，其椭球的参数为：
地球长半轴a=6378137m；扁率F=1／298.298.257222101。
（三）手持GPS的参数设置
要想测量点位的北京54、西安80及国家2000公里网高精度坐标数据，必须学习坐标转换的基础知识，并分别科学设置手持GPS的各项参数。
首先，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1至两个已知点的北京54、西安80或国家2000坐标系统的坐标值；然后在对应的点位上读取WGS84坐标系的坐标值；之后采用《万能坐标转换》软件，可计算出DX、DY、DZ的值。
将计算出的DX、DY、DZ三个参数与DA、DF、中央经线、投影比例、东西偏差、南北偏差等六个常数值输入GPS接收机。
将GPS接收机的网格转换为“UserGrid”格式，实际测量已知点的公里网纵、横坐标值，并与对应的公里网纵、横坐标已知值进行比较，二者相差较大时要重新计算或查找出现问题的原因。
详细过程可查看《万能坐标转换》软件的【手持GPS参数设置】界面。
（四）自定义坐标系统（User）投影参数的确定
1、自己观测计算
新机拿到手之后，供应商都给提供一个投影参数，这对于要求不高的一般用户来说基本可以满足工作需要，而对于一些专业用户来说，就要自己来测算参数。
一般型号的导航型手持GPS自定义坐标系统（User）投影参数设置界面都提供了五个变量（△X、△Y、△Z、△A、△F）需要设置，而实际工作中，后两个参数（△A、△F）针对某一坐标系统来说为固定参数（北京54坐标系△A=-108、△F=0.0000005），无需改动，需要自己测算的参数主要为前三个（△X、△Y、△Z），一般称为三参数。
手持GPS三参数计算
目前，手持GPS的定位精度较之以前已经有了很大的提高，多数已达到10米以内，有的甚至达到5米以内，其在地质勘查中的应用也已经十分普遍。
手持GPS所使用的坐标系统基本都是WGS-84坐标系统，而我们使用的地图资源大部分都属于1954年北京坐标系（北京54）或1980年西安国家大地坐标系（西安80），如不对手持GPS进行相应参数设置，就会使其的定位数据产生较大误差，在我国，其误差范围为50-100米，此误差范围无法满足当前地勘工作的需要。
所谓参数，就是运用于转换同一地点不同椭球坐标系的坐标值的一组数据。
严密的坐标转换，一般是用七参数布尔莎模型（即X平移，Y平移，Z平移，X旋转（WX），Y旋转（WY），Z旋转（WZ）及尺度变化（DM）），但手持GPS一般用五参数转换，即dx、dy、dz、da、df。
不同地点dx、dy、dz是不同的，da和df却相对固定，与要进行相互转换的两个椭球的长半轴及扁率有关。
DA，DF是两个参考椭球长半轴长度的偏导数，简单的理解就是数值之差。
WGS-84转换为北京54坐标系时：
da=aWGS84-a北京54=-108，df=fWGS84-f北京54=0.00000048（通常都取0.0000005）；
WGS-84转换为西安80坐标系时：
da=aWGS84-a西安80=-3，df=fWGS84-f西安80=-0.000000003（通常都取0）。
WGS-84、北京54和西安80坐标系的长半轴和扁率主要参数见表1。
表1WGS-84、北京54和西安80坐标系主要参数
坐标系
椭球体
长半轴a
短半轴b
扁率f
北京54
Krassovsky
6378245
6356863.018773
1/298.3
西安80
IAG1975
6378140
6356755.2881575
1/298.257
WGS-84
WGS-84
6378137
6356752.3142451
1/298.257223563
因此，手持GPS实际需要计算的只有dx、dy和dz。
这三个参数可以到测绘部门收集，若收集不到，则需要在已知坐标点（如三角点、四等点等）上进行调试测算。
下面介绍在两个不同坐标系的已知点上进行的三参数计算，两个已知点坐标见表2。
表2A点标准坐标
已知点
坐标系
X（m）
Y（m）
h（m）
中央经线
A
西安80
2557540.317
36361247.46
838.885
108
首先把手持GPS坐标格式调整为度分秒格式，坐标系统调到WGS-84，如图1。
若GPS长期不开机使用，应先进行初始化。
第二步将GPS放在已知点上，待精度显示或接近机器本身能达到的最优水平时，记录下该点的经纬度坐标和高程。
第三步则根据已知点的已知坐标和该点上GPS记录的经纬度来计算该点处GPS的三参数。
图1调整GPS坐标系统为WGS84
目前已有许多网友编制了有关软件来计算这三参数，并提供免费分享。
如
软件。
我们使用COORD4.1（在此，感谢软件的作者：
Jerry,注意网上有其它版本的软件，某些功能可能有错误,如4.2版本）软件来自己求三参数。
打开软件如图
1.设置投影参数
坐标转换->投影参数
输入当地的中央子午线，不确定或不知如何判断时可咨询南方测绘当地技术人员,其它可根据忽略。
2.计算转换参数
坐标转换->计算三参数
在软件下方选择好椭球基准，左为WGS84坐标系，右为我们实际使用的坐标系。
3.查看转换参数
坐标转换->七参数设置
上一次的计算结果就保存在此界面中的，前三项即为所求出△X、△Y、△Z。
4.设置手持机GPS
最后把手持GPS坐标格式调整为UserUTMGrid，坐标系统调到User，并设置好GPS参数，显示格式：
坐标格式（xyz），如图4。
图中②一般只需修改中央经线，投影比例、东西偏移和南北偏移保持跟图中一致就行了。
图4是在计算了A点的参数后进行的GPS设置，经设置后，该GPS在B点测出的坐标：
X=2557541m，Y=36361247m，h=838m，与B点标准坐标误差非常小。
图4设置GPS参数（A点）
三、总结
一般新购买的手持机或到新测区使用时，都需要重新求取转换参数，需要注意的是，GPS的三参数并不是固定不变的，不同计算方法和不同地点计算出来的三参数都不一样。
当需要尽可能高的精度的时候，就必需求取此转换参数。
在此只介绍了本人一直以来在使用的计算方法，实践证明也比较可行。
而在某已知点计算好的参数，在离该已知点越远处使用该参数，GPS定位的精度越差。
曾有每远离已知点10km，GPS误差就增加1m的经验之说，也有人建议根据GPS数据内部取整修约规则，每50km就更换三参数。
使用者应根据具体情况和工作需要，随时调整GPS的参数。
此种方法只适用于简宜型手持机或低精度手持机使用，在某此手持机中要求输入七参数，利用这个软件也是可以求取的，只不过求取七参数需要用到三个以上的已知点而也。
当然影响GPS定位精度的因素还有很多，比如槽糕的天气、林立的高楼大厦和浓密的森林等，都会使GPS搜到的卫星数太少而定位精度变差，但这些都是人力无法改变的外部因素。
2、经验坐标
三参数对于非专业人员大多采用经验坐标，可别人的成果。
用户自定义的格网属性（水城）
手持GPS参数设置
中央经
E105.0000
度数
比例系
1
东西偏差假定
500000
米
南北偏差假定
0
米
用户自定义的地图基准属性（水城）
DeltaX
-14.1
米
DeltaY
-103.8
米
DeltaZ
-49.2
米
Delta半长
-108
米
Delta扁
0.0000005
米
二、全国各地坐标转换参数
（一）云南
各地州GPS6度带转换参数
地州
DX
DY
DZ
DA
DF
说明
怒江州
0.60
-97.20
-40.30
-108
0.0000005
17带E=99°
临昌地区
-2.80
-93.90
-53.00
-108
0.0000005
17带E=99°
曲靖地区
-7.10
-100.40
-46.70
-108
0.0000005
18带E=105°
玉溪（17带）
-5.00
-100.60
-53.30
-108
0.0000005
17带E=99°
玉溪（18带）
-8.40
-95.70
-42.20
-108
0.0000005
18带E=105°
丽江地区
-5.80
-98.70
-40.80
-108
0.0000005
17带E=99°
大理州
-3.00
-89.80
-47.40
-108
0.0000005
17带E=99°
昭通市
-6.10
-102.10
-37.70
-108
0.0000005
18带E=105°
西双版纳
-4.40
-94.40
-54.10
-108
0.0000005
17带E=99°
保山
-4.70
-90.00
-44.00
-108
0.0000005
17带E=99°
楚雄（17带）
-2.20
-91.40
-41.00
-108
0.0000005
17带E=99°
楚雄（18带）
8.70
-107.50
-23.90
-108
0.0000005
18带E=105°
思茅地区（17带）
-5.00
-100.60
-53.30
-108
0.0000005
17带E=99°
思茅地区（18带）
-7.90
-100.90
-51.40
-108
0.0000005
18带E=105°
昆明市
-8.70
-107.50
-23.90
-108
0.0000005
18带E=105°
德宏州
-1.50
-95.80
-46.10
-108
0.0000005
17带E=99°
迪庆州
4.41
-96.19
-43.19
-108
0.0000005
17带E=99°
文山州
-6.50
-101.80
-54.60
-108
0.0000005
18带E=105°
红河州（17带）
-5.00
-100.60
-53.30
-108
0.0000005
17带E=99°
红河州（18带）
-7.90
-100.90
-51.40
-108
0.0000005
18带E=105°
中央经度=当地经度除6,取商的整数+1,结果*6再-3
部分地州GPS3度带转换参数
昆明
28.00
-123.00
-61.00
-108
0.0000005
102°
个旧
26.00
-117.00
-50.00
-108
0.0000005
105°
楚雄
29.00
-112.00
-56.00
-108
0.0000005
102°
文山
33.00
-122.00
-57.00
-108
0.0000005
105°
玉溪
17.00
-78.00
-38.00
-108
0.0000005
102°
曲靖
18.00
-72.00
-39.00
-108
0.0000005
105°
德宏
12.00
-79.00
-38.00
-108
0.0000005
99°
景洪
21.00
-97.00
-42.00
-108
0.0000005
102°
景洪大勐龙
22.00
-117.00
-48.00
-108
0.0000005
99°
思茅
15.00
-79.00
-36.00
-108
0.0000005
99°
其它工作点参考
兰坪营盘
-88.60
-150.2
0
-108
0.0000005
99°
景谷半坡
-35.00
80
0
-108
0.0000005
99°
巧家茂租
-26.00
-9
-1
-108
0.0000005
102°
龙陵勐兴
-4.00
-90
-44
-108
0.0000005
99°
东川铁架山
-27.00
-12
0
-108
0.0000005
102°
（二）贵州
贵州省GPS三参数提供表：
地名
ΔX
ΔY
ΔZ
ΔA
ΔF
水城
-14.1
-103.8
-49.2
-108.0
0.0000005
安顺
-13.5
-105.2
-52.3
仁怀
-10.3
-103.8
-47.6
凯里
-8.9
-103.2
-46.4
纳雍
-9.8
-103.1
-46.2
黔西
-12.8
-104.2
-50.3
遵义
-10.5
-108.2
-51.1
兴义
-13.8
-106.1
-50.2
盘县
-13.8
-106.4
-48.8
都匀
-9.0
-97.0
-49.0
（三）黑龙江
黑龙江省
黑龙江省
中央经线129度
DX:
21
DY:
-155
DZ:
-78
齐齐哈尔市
大兴安岭
中央经线129度
中央经线123度
DX:
-98
DX:
9
DY:
-154
DY:
-133
DZ:
-78
DX:
-39
赤峰林西
嫩江市
中央经线117度
中央经线126度
DX:
16
DX:
-16
DY:
-147
DY:
-64
DZ:
-77
DZ:
-5
北京54系统
1组《中央经线》变量；《投影比例1；东西偏差500000；南北偏差0》常量；2组《DX;DY;DZ》变量；《DA:
-108；DF:
0.0000005》常量
西安80系统
其他同上；另：
DA:
-3；DF:
0
（四）吉林
吉林省
吉林市/长春市
延吉市
中央经线129度
中央经线129度
DX:
1
DX:
1
DY:
-129
DY:
-129.4
DZ:
-48
DZ:
-48.2
松源市
通化市
中央经线123度
中央经线126度
DX:
-151
DX:
1
DY:
-80
DY:
-129.4
DZ:
-52
DZ:
-48.2
盘石市
中央经线：
126度
DX:
-1
DY:
-128.4
DZ:
-50
北京54系统
1组《中央经线》变量；《投影比例1；东西偏差500000；南北偏差0》常量；2组《DX;DY;DZ》变量；《DA:
-108；DF:
0.0000005》常量
西安80系统
其他同上；另：
DA:
-3；DF:
0
（五）辽宁
辽宁省
盘锦市
鞍山市
沈阳市
中央经123度
中央经120度
中央经线123度
DX:
-16.3
DX:
-21
DX:
-3
DY:
-109.4
DY:
-157
DY:
-126
DZ:
-27.8
DZ:
-73
DZ:
-45
本溪市
锦州市
葫芦岛市
中央经线123度
中央经120度
中央经线120度
DX:
-11.2
DX:
-41
DX:
-2.7
DY:
-116.7
DY:
-69
DY:
-126.5
DZ:
-29.6
DZ:
-74
DZ:
-46.3
大石桥市
丹东市
营口市
中央经线123度
中央经线123度
中央经线123度
DX:
-28.8
DX:
-24.4
DX:
44
DY:
-99.9
DY:
-99.9
DY:
414
DZ:
-16.5
DZ:
-15.5
DZ:
-60
北京54系统
1组《中央经线》变量；《投影比例1；东西偏差500000；南北偏差0》常量；2组《DX;DY;DZ》变量；《DA:
-108；DF:
0.0000005》常量
西安80系统
其他同上；另：
DA:
-3；DF:
0
（六）广东
中央经线：
（广东各地市中心经度：
佛山114度；梅州117度；汕尾114度；江门114度；湛江111度；茂名111度；肇庆111度；清远114度；潮州117度；韶关114；河源114；阳江111：
云浮111；揭阳117）
投影比例：
+1.0000000
东西偏差：
+500000.0
南北偏差：
0.0
WGS-84转北京54坐标参数：
序号
DX
DY
DZ
DA
DF
适宜地区
1
-14
-110
-52
-108
0.0000005
广州、佛山、江门、中山、珠海、肇庆、云浮、顺德
2
-8
-103
-61
-108
0.0000005
韶关、清远
3
-9
-98
-71
-108
0.0000005
茂名、阳江、湛江、
4
-19
-112
-55
-108
0.0000005
惠州、深圳、东莞、河源
5
-30
-119
-58
-108
0.0000005
揭阳、潮州、汕头、汕尾
6
-16
-114
-53
-108
0.0000005
梅州
WGS-84转西安80坐标参数：
序号
DX
DY
DZ
DA
DF
适宜地区
1
-96
-51
12
-3
0
广东省
（七）江西
一、张公矶（赣北地区可用）
[G－50－66－（54～53），彭泽县北东的华阳镇附近]
WGS－北京54
DX-14.37415178
DY-119.5187393
DZ-52.2054466
DA-108.00
DF0.000000481
二、陈家山（南昌地区可用）
［Ｈ－49－5－（14~15）,抚州市东南角］
WGS－北京54
DX-16.4810437
DY-116.1082428
DZ-52.59549003
DA-108.00
DF0.000000481
三、瑞金基南
［Ｈ－49－77－（9~10）,瑞金市东北角］
WGS－北京54
DX-17.56440391
DY-114.3451811
DZ-54.9794437
DA-108.00
DF0.000000481
四、鸡公尖矿区GPS参数
中央经线117.00
DX-16
DY-126
DZ-52
DA-108
偏差-0.0000005
（八）海南
dx=-9.8
dy=-114.6
dz=-62.7
da=-108.0
df=0.0000005
中央子午线：
111
（九）新疆乌鲁木齐地区
DX=19
DY=-33
DZ=5
DA=-108；
DF=0.0000005
中央子午经度：
87
（十）四川盆地
Dx=-4
Dy=-104
Dz=-45
Da=-108
Df=+0.0000005
中央子午经度：
105
（十一）其它各地
以下为包头地区坐标系转换参数
Dx=-92
Dy=-49
Dz=-4
Da=-108
Df=+0.0000005
中央子午经度：
114
安徽省坐标转换区域化参数：
DX=-15
DY=-120
DZ=-48
DA=-108；
DF=0.0000005
中央子午经度：
117
鄂尔多斯市省坐标转换区域化参数：
DX=16
DY=-147
DZ=-77
DA=-108；
DF=0.0000005
中央子午经度：
111
新疆阿克苏地区坐标转换参数：
DX=18
DY=-152
DZ=-76
DA=-108；
DF=0.0000005
中央子午经度：
81
西藏坐标转换区域化参数：
DX=11.9
DY=-120.8
DZ=-62.4
DA=-108；
DF=0.0000005
中央子午经度：
93
赤峰地区坐标转换参数：
DX=-18
DY=-104.5
DZ=-57.5
DA=-108；
DF=0.0000005
中央子午经度：
117或123（东为123，西为117）
注：
以下参数仅供参考！
！
以下为四川盆地坐标系转换参数
Dx=-4
Dy=-104
Dz=-45
Da=-108
Df=+0.0000005
中央子午经度：
105
安徽省坐标转换区域化参数：
DX=-15
DY=-120
DZ=-48
DA=-108；
DF=0.0000005
中央子午经度：
117
鄂尔多斯市省坐标转换区域化参数：
DX=16
DY=-147
DZ=-77
DA=-108；
DF=0.0000005
中央子午经度：
111
新疆阿克苏地区坐标转换参数：
DX=18
DY=-152
DZ=-76
DA=-108；
DF=0.0000005
中央子午经度：
81
西藏坐标转换区域化参数：
DX=11.9
DY=-120.8
DZ=-62.4
DA=-108；
DF=0.0000005
中央子午经度：
93
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