GPS调参数

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。如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北京54Krassovsky63782456356863.0187731/298.3西安80IAG197563781406356755.28815751/298.257WGS-84WGS-8463781376356752.31424511/298.257223563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和B点标准坐标已知点坐标系X（m）Y（m）h（m）中央经线A北京542520287.50219222486.16144.6111B西安802557540.31736361247.46838.885108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。图1调整GPS坐标系统为WGS84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。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。A和B点的参数计算过程见图2和图3。打开该软件后在左边输入GPS在已知点上记录的纬度、经度和高程（高程并不十分重要，也可输入已知点的已知高程）。该软件提示也可以输入rinexo文件的地心坐标，指的是改已知点WGS84坐标格式下精确的经纬度坐标，这个一般也比较难收集到，因此才用手持GPS在改点记录的经纬度代替，只要手持GPS的精度可以，两种方式输入的坐标对结果影响差别不大。但要注意经纬度的输入方式，比如图1中的22.45278代表的是22°45′27.8″。在中间选择已知点已知坐标的坐标系（A点为北京54，B点位西安80）和中央经线。在右边输入已知点的直角坐标，单位为米，注意y坐标输入时不含带号，即要到小数点前6位。然后点击计算，结果就出来了。图2A点GPS参数计算图3B点GPS参数计算最后把手持GPS坐标格式调整为UserUTMGrid，坐标系统调到User，并设置好GPS参数，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B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。在A点计算好参数并修改GPS设置后测出的坐标：X=2520287m，Y=19222486m，h=141m，与标准坐标误差也很小。图4设置GPS参数（B点）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。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。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。PS：目前网上还有不少可以计算三参数的软件，但有的编制者为维护软件要收取费用，有的功能不够全（如Easypar只能计算WGS84转北京54的参数）。本文使用的是功能较全且免费的一款，编制的网友并没有对其取名，我们暂且把它定为“GPS三参数计算器”吧，感谢编制者的无偿共享。还有一款同样免费的软件叫“GPS帮帮”，其不但可以计算三参数，还可以生成GPS可认的gpx文件，实现精确地向手持GPS批量输入导航点（如化探采样预布点等）。这些软件都可以在“华夏土地论坛”收集得到，本人也收藏有，可以随时共享。