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一、概述GPS及其應(yīng)用

GPS即全球定位系統(tǒng)(Global?Positioning System)是美國從本世紀70年始研制，歷時20年，耗資200億美元，于1994年全面建成的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。作為新一代的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)經(jīng)過二十多年的發(fā)展，已成為在航空、航天、軍事、交通運輸、資源勘探、通信氣象等所有的領(lǐng)域中一種被廣泛采用的系統(tǒng)。

我國測繪部門使用GPS也近十年了，它最初主要用于高精度大地測量和控制測量，建立各種類型和等級的測量控制網(wǎng)，現(xiàn)在它除了繼續(xù)在這些領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用外還在測量領(lǐng)域的其它方面得到充分的應(yīng)用，如用于各種類型的工程測量、變形觀測、航空攝影測量、海洋測量和地理信息系統(tǒng)中地理數(shù)據(jù)的采集等。

GPS以測量精度高；操作簡便，儀器體積小，便于攜帶；全天候操作；觀測點之間無須通視；測量結(jié)果統(tǒng)一在WGS84坐標下，信息自動接收、存儲，減少繁瑣的中間處理環(huán)節(jié)、高效益等顯著特點，贏得廣大測繪工作者的信賴。

二、GPS測量常用的坐標系統(tǒng)

1、WGS-84坐標系

WGS-84坐標系是目前GPS所采用的坐標系統(tǒng)，GPS所發(fā)布的星歷參數(shù)就是基于此坐標系統(tǒng)的。 WGS-84坐標系統(tǒng)的全稱是World Geodical System-84(世界大地坐標系-84)，它是一個地心地固坐標系統(tǒng)。

WGS-84坐標系統(tǒng)由美國國防部制圖局建立，于1987年取代了當時GPS所采用的坐標系統(tǒng)―WGS-72坐標系統(tǒng)而成為GPS的所使用的坐標系統(tǒng)。WGS-84坐標系的坐標原點位于地球的質(zhì)心，Z軸指向BIH1984.0定義的協(xié)議地球極方向，X軸指向BIH1984.0的啟始子午面和赤道的交點，Y軸與X軸和Z軸構(gòu)成右手系。采用橢球參數(shù)為：a = 6378137m f =1/298.257223563

2、1954年北京坐標系

1954年北京坐標系是我國目前廣泛采用的大地測量坐標系，是一種參心坐標系統(tǒng)。該坐標系源自于原蘇聯(lián)采用過的1942年普爾科夫坐標系。該坐標系采用的參考橢球是克拉索夫斯基橢球，該橢球的參數(shù)為：a = 6378245m f =1/298.3.我國地形圖上的平面坐標位置都是以這個數(shù)據(jù)為基準推算的。

3、地方坐標系(任意獨立坐標系)

在我們測量過程中時常會遇到的如一些某城市坐標系、某城建坐標系、某港口坐標系等，或我們自己為了測量方便而臨時建立的獨立坐標系。

三、坐標系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換

在工程應(yīng)用中使用GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)是WGS-84坐標系數(shù)據(jù)，而目前我們測量成果普遍使用的是以1954年北京坐標系或是地方(任意)獨立坐標系為基礎(chǔ)的坐標數(shù)據(jù)。因此必須將WGS-84坐標轉(zhuǎn)換到BJ-54坐標系或地方(任意)獨立坐標系。

目前一般采用布爾莎公式(七參數(shù)法)完成WGS-84坐標系到北京54坐標系的轉(zhuǎn)換，得到北京54坐標數(shù)據(jù)。

四、坐標系的變換

同一坐標系統(tǒng)下坐標有多種不同的表現(xiàn)形式，一種形式實際上就是一種坐標系。如空間直角坐標系(X，Y，Z)、大地坐標系(B，L)、平面直角坐標(x，y)等。通過坐標統(tǒng)的轉(zhuǎn)換我們得到了BJ54坐標系統(tǒng)下的空間直角坐標，我們還須在BJ54坐標系統(tǒng)下再進行各種坐標系的轉(zhuǎn)換，直至得到工程所需的坐標。

1.將空間直角坐標系轉(zhuǎn)換成大地坐標系，得到大地坐標(B，L)：

2.將大地坐標系轉(zhuǎn)換成高斯坐標系，得到高斯坐標(x，y)

按高斯投影的方法求得高斯坐標，x=F1(B，L)，y=F2(B，L)

3.將高斯坐標系轉(zhuǎn)換成任意獨立坐標系，得到獨立坐標(x'，y')

在小范圍內(nèi)測量，我們可以將地面當作平面，用簡單的旋轉(zhuǎn)、平移便可將高斯坐標換成工程中所采用坐標系的坐標(x'，y')，

由于GPS測量的種種優(yōu)點，GPS 定位技術(shù)現(xiàn)已基本上取代了常規(guī)測量手段成為了主要的技術(shù)手段，市面上出現(xiàn)了許多轉(zhuǎn)換軟件和不同型號的GPS數(shù)據(jù)處理配套軟件(包含了怎樣將GPS測量中所得到的WGS-84轉(zhuǎn)換成工程中所須坐標的功能)，萬變不離其宗，只要我們明白了WGS-84轉(zhuǎn)換到獨立坐標系的轉(zhuǎn)換過程，便可很容易的使用該軟件了，甚至可以自己編寫程序，將WGS-84坐標轉(zhuǎn)換成獨立坐標系坐標。