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野外测量手持的校正方法GPS手持式GPS是一种利用新一代卫星导航与定位系统(globalpositioningsystem,GPS)相结合、体积小巧、携带方便、独立使用的定位导航设备,具有全天候、全方位实时三维导航与定位能力,有高灵敏度、高精度、自动化、价廉、使用方便等特点,已广泛应用于大地测量、地质调查、资源勘查等众多领域近年来,我院在对手持式GPS机性能和定位精度研究的基础上,将其运用于中小比例尺的地质填图、物化探测网布设工作中,既大大提高了工作效率、节约了成本在GPS定位技术的应用和发展过程中,根据不同的市场需求,生产厂家研制生产出了不同用途和型号的接收机.无论是高精度的测量型GPS,还是导航型手持GPS,其所提供的坐标都是以美国的WGS-84坐标系统而建立的,而我们的地质工作底图使用的是1954年北京坐标系(北京54系)或1980西安坐标系(西安80系),不同的坐标系统之间按一定的数学模型可计算出其间的转换关系,也就是我们常说的转换参数.转换参数的确定给我们使用GPS提供了便利.我们把求取转换参数的工作过程称为GPS的校正我们以我院现有的几款手持GPS的校正过程做下介绍1手持GPS校正前的几项准备工作在进行手持GPS校正前,我们首先要确定工区测量使用的坐标系统,其次要确定工作区底图的坐标分带.从而确定该坐标带的中央子午线,这样才可以保证手持GPS机所测的坐标和地质底图的使用坐标是一致的
1.1确定工作区坐标系统我们居住的地球的形状大致为赤道方向略长、两极方向略偏,以南北两极为轴的旋转椭球体为确定地球表面的地物及空间点相对地球的空间位置,人们定义了不同的椭球体模型,不同的椭球体模型按照不同的投影方法定义了不同的坐标系统下表是我国现行使用中的几种坐标系统对应椭球名称和椭球参数其中,1954年北京坐标系已基本退出测绘舞台,只有少数特定工作区还在采用该坐标系统;1980西安坐标系是我们现在工作中主要采用的坐标系统;2000中国大地坐标系已于2008年7月1日启动使用,我们现有的测绘成果将逐步过渡到该坐标系在同一坐标系中,对于同一个空间点的坐标有两种表示形式空间直角坐标(X,Y,Z)和大地坐标(B,L,H),这两种坐标是可以通过公式直接转换的,也可以通过一些坐标转换软件直接转换,比如广州中海达测绘仪器有限公司的静态测量后处理软件我们现有的手持GPS机对空间点的两种坐标表示形式都可以通过设置进行实时显示工作区坐标系统可以通过《工作区工作设计》进行确认;也可以通过工作区工作底图来获取,在工作底图的图框左下角都标明该图成图坐标系统和高程系统
1.2确定工作底图的坐标分带
(1)地形图投影分带我国规定I I万150万国家基本地形图均采用高斯一克吕格投影,其中〜
12.5万150万采用经差6分带,11万采用经差30分带在高斯〜一克吕格投影上,规定以中央经线为X轴,赤道为丫轴,两轴的交点为坐标原点X坐标值在赤道以北为正,以南为负;丫坐标值在中央经线以东为正,以西为负我国在北半球,X坐标皆为正值丫坐标在中央经线以西为负值,运用起来很不方便为了避免丫坐标出现负值,将各带的坐标纵轴西移500km,即将所有丫值都加50Okmo6分带投影,即经差为6,从零度子午线开始,自西向东每个经差6为一带,用1,2,3,......表示全球共分60个带,即东经06为第1带,其中央〜子午线经度为东经3,东经612为第2带,其中央子午线经度为9,依次〜类推3分带投影,从东经
1.5的经线开始,每隔3为一带,用1,2,3,……表示,全球共分120个带,即东经
1.
54.5为第1带,其中央子午线经度为东经
3.〜东经
4.
57.5为第2带,其中央子午线经度为东经6,依次类推(见投〜影分带图)
(2)工作区带号的确定
①利用地形图确定地形图上公里网横坐标(8位整数)前2位就是带号,例如,横坐标为28616249,其中28即为带号
②利用已知坐标点经度(以度表示)确定6带带号是经度整数值除以6加上1的整数值,3带带号是经度除以3后的四舍五入取整数值如经度为79°4635,其6分带号是14(79:6+1=14),3°分带号是27(
79.783=
26.59)⑶如何确定是3分带还是6分带
①根据地形图比例尺来确定一般情况下1:11万以上的大比例尺地形图所标定的带号为3带带号,11万以下的中小比例尺地形网所标定的带号为6带带号
②根据工作区已知坐标点横坐标和工作区经度来确定如某工作区点A横坐标为28616249,其中28为带号,工作区经度85度左右,所以该坐标系为3带坐标系,28x3=84,而不可能为6带28x6=168
(4)工作区中央子午线(中央经线)经度的确定6带中央子午线经度=
6、当地带号-3,例如,地形图上横坐标为21396000,其所处的6带的中央子午线经度为6°x21-3°=123°o3带中央子午线经度=
3、当地带号,例如地形图上横坐标为40551000,其所处的3带的中央子午线经度为3°x40=120°o2手持GPS的校正方法(公司的老式GPS设置位于单位选项中)WGS-84坐标系与北京54年坐标系或西安80坐标系之间是不同的椭球基准因为同一个椭球里的转换可以是严密的,不同椭球之间的转换是不严密的,所以WGS-84坐标系与北京54年坐标系或西安80坐标系之间不存在一套全国通用的转换参数,而且每个地方都有差异不同的椭球基准坐标系统之间的严密转换关系为七参数(Dx、Dy、Dz、Wx、wy、Wz、K,它们分别是X、Y、Z三轴的平移与旋转及比例系数K)由于手持GPS单机定位精度要求并不高,一般在3〜o10mo因此手持GPS的转换参数选用了近似七参数.也就是我们常用的三参数Dx、Dy、Dz;忽略了旋转参数Wx、Wy、W2,实际上旋转参数也非常小;比例参数默认为1。