手持式GPS的坐标系设置使用方法

4610143
438034
4610176. 10 438033. 36 33. 100 - 0. 640
4610142
438091
4610175. 99 438090. 43 33. 990 - 0. 57
4609992
438096
4610025. 97 438090. 96 33. 970 - 5. 040
从表 1 中我们不难看出 :国家三等测点上获得的坐标修正值 与 5″级测点 、钻孔点上获得的坐标修正值没有明显的差别 ,也就 是说 :使用不同等级的控制点求得的修正值 ( dx ,dy) 均表现出良 好的稳定性 ,这说明使用任何一种控制点求得的修正值在一定 的工作测区范围内是有代表性和通用性的 。同时我们也不难看 出 ,万一测区内找不到等级控制点的情况下 ,用钻孔和图根点替 代也能达到相同的效果 。这大大降低了对工作区域控制点的要 求 。当然如果条件许可的话 ,我们仍然建议在工作测区内应多找 几个分布均匀的控制点 ,并将它们的修正值平均值作为测区的 修正值使用 。
4612017
440412
4612048. 764 440412. 411 31. 764 0. 411
4610486
441431
4610520. 762 441432. 133 34. 00
1. 133
4610100
440023
4610135. 818 440025. 433 35. 818 2. 433
由于 GPS 测量会受到电离层 、气候 、具体的地形等影响 ,所 以在做修正值 (dx ,dy) 的测量时 ,最好在天气良好的情况下 ,在不 同时段对同一控制点多做几次观测 ,以确保修正值的可靠性 。另 外若所测的碎部点与控制点的距离 > 100km ,就应另找控制点以 获得较为有代表性的坐标修正值 。用此类设备做1∶10000以下比 例尺图的地质填图等工作 ,具有劳动强度小 、速度快 、能满足测量 规范要求等特点 ,尤其适合地质找矿等部门使用 ,值得推广应用 。
4609993
438070
4610025. 02 438069. 51 33. 020 - 0. 490
修正值平均值
dx
dy
- 32. 72 - 1. 42
- 32. 72 - 1. 42
- 34. 15 - 1. 49
- 34. 15 - 1. 49
- 34. 15 - 1. 49
- 34. 15 - 1. 49
4611559
442850
4611594. 228 442850. 497 35. 228 0. 497
4609895
437406
4609928. 331 437408. 320 33. 331 2. 320
4611232
438879
4611267. 820 438880. 184 35. 820 1. 184
总第 102 期
西部探矿工程
series No. 102
2004 年第 11 期
WEST - CHINA EXPLORA TION EN GIN EERIN G
Nov. 2004
文章编号 :1004 —5716 (2004) 坐标 。 除此方法之外 ,也可采用如下的方法设置 :将“坐标系统”选
为“USER”(用户自定义坐标系统) , 这时将“USER”中的 DX , D Y ,DZ ,DA ,DF 均设定为 0 ,选“存入“退出 。这时其实设定的也 是 W GS - 84 高斯坐标 ,和上面设定的效果是一样的 。 4 其它使用注意事项
从上述过程可以看到 :这种方法不复杂 ,需要的控制点也少 。 但这种方法的测量精度怎么样呢 ? 据石油测量同行对分布在 108km 上的 130 多个控制点所做的对比测量试验表明 (见参考文 献[ 3 ]) ,使用这种方法得到的 54 系高斯平面坐标值可以达到 1～5m以内的精度 。若作一般的地质找矿填图等项工作 ,用在 1∶10000以下比例尺图上 ,显然能满足工作需要 。我们在哈密金 矿金窝子地区 60 多平方公里的测区内 ,用地表的等级控制点 、图 根点 、钻孔等也作了一些对比实验 ,结果也是令人满意的 。表 1 列出了我们在哈密金矿金窝子地区测量的部分结果 。
4609832
437976
4609867. 56 437976. 91 35. 560 0. 910
4610195
438075
4610226. 03 438075. 66 31. 030 0. 660
4610202
438197
4610234. 90 438195. 43 32. 900 - 1. 570
等级
三等 三等
5″ 5″ 5″ 5″ 5″ 二级图根 钻孔 钻孔 钻孔 钻孔 钻孔 钻孔
表 1 手持式 GPS 定位得出的 84 系坐标与 54 系控制点坐标对照表
84 系坐标
X
Y
54 系坐标
X
Y
dx
dy
4605895
435246
4605925. 227 435248. 353 30. 227 2. 353
- 34. 15 - 1. 49
- 33. 36 + 0. 96
- 33. 36 + 0. 96
- 33. 36 + 0. 96
- 33. 36 + 0. 96
- 33. 36 + 0. 96
- 33. 36 + 0. 96
- 33. 36 + 0. 96
3 WGS - 84 系下的高斯平面坐标的设置方法 从上面 的 介 绍 我 们 已 经 知 道 , 使 用 这 种 方 法 要 求 手 持 式
西 部 探 矿 工 程 Nov. 2004
102
No. 11
序号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
控制 点名 西 01 东 01 502 503 504 505 506 N198 ZK1601 ZK1607 ZK1802 ZK1803 ZK2401 ZK2402
首先在“功能设定”菜单中 ,选“导航”项 ,进入“导航设定”画 面 。将其中的“标位格式”项选定为“USER GRID”,将“坐标系 统”选为 W GS - 84 。接下来 ,将“USER GRID”中的内容作如下 的设定 :
(1 ) “LON GITUDE ORIGIN ”( 中 央 子 午 线 ) : 设 为 E 093 00. 000’(以哈密地区 3 度带为例) 。这个值应根据不同地 区的中央子午线而定 。
这种方法的要点是 :先将手持式 GPS 的屏幕坐标显示形式 设置为 W GS - 84 系下的高斯平面坐标形式 ,然后在工作测区中
找到一个 54 系下的等级控制点 ,将手持式 GPS 放置在此控制点 上 ,测得此点的 W GS - 84 系下的高斯平面坐标 (x84 ,y84) ,将其与 此控制点的 54 系坐标值 ( x54 ,y54) 相减得到修正值 ( dx ,dy) ,即 : dx = dx84 - dx54 ,dy = dy84 - dy54 ,差值 (dx ,dy) 可看成是本测区内 54 坐标系和 W GS - 84 坐标系间的平移转换参数 。当然如果测 区内有若干个控制点 ,可以取这些控制点上的修正值平均值作 为本区域的修正值 。得到此平移转换参数后 ,就可以开展测区的 碎部点测量了 。测完以后 ,将测得的 W GS - 84 系下的碎部点高 斯平面坐标在内业中用修正值 ( dx ,dy) 加以修正 ,就可以得到相 应点的 54 系下的高斯平面坐标了 。用表达式表示即 x54碎 = x84碎 + dx ,y54碎 = y84碎 + dy。例如 :某测区测得此区域的修正值为 ( 33 ,1) ,现用手持式 GPS 测得此区域内的某碎部点在 84 坐标系 下高斯坐标为 (4605833 ,435239) ,则其对应的 54 坐标系坐标为 (4605800 ,435240) 。即 : x = 4605833 - 33 = 4605800 ,y = 435239 + 1 = 435240。 2 精度情况
GPS 测量得出的原始坐标 ,应是 W GS - 84 系下的高斯坐标形 式 。而其默认的坐标显示形式却是地理坐标 。所以必须把 GPS 的默认显示形式设置成 W GS - 84 下的高斯平面坐标的形式 。 而手持式 GPS 上没有现成的 W GS - 84 高斯平面坐标形式 ,所以 要使用它 ,必须作一些设定 。下面就以 GPS12XL 型手持式 GPS 为例 ,介绍一下具体的设置方法 :
手持式 GPS 由于其价格便宜 、功能多样强大 ,深受广大用户 的喜爱 。在我国的地矿 、石油 、森林等行业中有很大的用户群 。 2000 年 5 月 ,美国取消了“SA”政策 ,使得使用此类设备的单点定 位精度有了很大的提高 。单点定位精度可达到其标称的 10m 以 内的精度 ,若做一些差分处理 ,可达到 1～5m 以内的精度 。不少 单位用户已经探索使用此类设备作地质找矿测量 、管线路线初 步踏勘等工作 。由于 GPS 测量不受地形条件的限制 ,又具有很 大的使用灵活性 ,这大大减轻了野外人员的劳动强度 。但手持式 GPS 使用的是 W GS - 84 坐标系 ,而我们现在所使用的图纸大都 是在 54 坐标系下测量得出的 ,所以如果直接将测出的 GPS 坐标 落到图上 ,常常会有几十米不等的误差 。若 GPS 所测得的 W GS - 84 系下的坐标值要用到 54 坐标系下 ,必须要做不同椭球坐标 系间的坐标转换工作 。其核心主要是通过公共点的联系测量 ,求 得转换参数 ,完成坐标系间的坐标转换 。手持式 GPS 内置使用 的是五参数法 。它要求使用者要在测区内找到 3 个以上具有 W GS - 84 坐标和 54 坐标两套坐标的等级公共点 ,将这些公共点 的坐标值分别换算成空间直角坐标 ,再将两者的对应坐标值相 减如 :dx = x84 - x54 ,dy = y84 - y54 ,dz = z84 - z54 等等得到 : dx ,dy , dz ,da ,df (其中 da 是两椭球长轴之差 ,df 是两椭球扁率之差) 。输 入这五个参数 ,就可以完成坐标系间的坐标值转化 。这是手持式 GPS 推荐使用的方法 ,也是比较普遍使用的一种方法 。有不少 文章已对此作了探讨 ,有关人员还对如何优化转换参数提出了 一些方法 (见参考文献[ 2 ]) 。总之这些方法可行 ,但也是有其缺 点的如 :要求测区至少有 3 个以上的等级公共测点 ,而在今天的 商品社会 ,要得到有两套坐标值的等级点是需要付费的 ,这对居 无定所 、常变换工作地点的地质 、测量人员来讲 ,无疑是一种手续 繁杂和难以接受的方法 。下面我们介绍一种以高斯平面坐标为 基础 ,仅需少量的 54 系控制点坐标 ,就可以完成坐标系间转换的 方法 。而高斯平面坐标正是我们常用的坐标形式 。并且用这种 方法转换得到的平面位置精度可控制在 5m 之内 ,足以满足探矿 找矿等的需要 。为叙述方便 ,我们以我国台湾生产的采用美国 GARM IN 公司技术的 GPS12XL 型手持式 GPS 为例介绍这种转 换方法 。 1 方法概述
(2)“SCAL E”(比例因子) :设定为 1 。 (3)“FAL SE ’E’”: 设 定 为 500000. 0MT , 即 坐 标 轴 Y 加 500km常数 。 (4)“false‘N’”:设定为 0 ,即 X 轴值不做改动 。 最后选“存入”退出 。这时设定的坐标系就是 W GS - 84 系
参考文献 : [ 1 ] 周忠谟 ,易杰军 ,等. GPS 卫星测量原理与应用[ M ] . 北京 :测绘出版
社 ,1999. [ 2 ] 曹幼斌. 手持式 GPS 在地质勘察中的应用[J ] . 地质与勘探 ,2002 ,5. [ 3 ] 代敏 , 宋长松 , 等. 油气田工程测量 [ M ] . 北京 : 中国石化出版社 ,
中图分类号 : P623 文献标识码 :B
手持式 GPS 的坐标系设置使用方法
董金壮
(新疆哈密金矿 ,新疆 哈密 839000)
摘 要 :手持式 GPS 具有广泛的用户群 ,介绍了一种基于高斯平面坐标形式的坐标系设置使用方法 ,它具有省事 、方便 、 准确的特点 。 关键词 :手持式 GPS ;坐标系设置 ;方法