来源：《地理空间信息》2018年第4期
摘 要：手持GPS 接收机接收的WGS84 经纬度坐标与我国的平面坐标系基准不统一，需要通过求解参数校正野外测点数据。将算法程序化，面向对象编程实现参数参数求解功能，方便野外地质调查人员随时校正手持机参数，准确获取地质测量数据。
关键词：手持GPS 接收机;坐标系;参数转换;面向对象编程
野外地质调查和填图中，手持GPS 接收机(简称“手持机”)采集地质点坐标高效快捷，只需要利用附近的控制点对仪器进行点位校正，辅助完成较高精度的地质调查工作。在戈壁滩和地形复杂地区进行地质作业，手持机具有优势。目前国家坐标系统有BJ54、XA80、CGS2000，不同的坐标系使用的基准不一，需要校正参数才能准确测量。研究手持机参数转换的三参数和七参数模型，只有HDS2003 等少数几个软件能够求解WGS84 经纬度坐标到平面坐标的转换参数，但是存在安装和操作等细节问题，使用不便。本文针对实际需要，把参数模型程序化，设计了界面清晰、操作简便的小程序，无需安装，并增加了WGS-84 坐标到2000 国家大地坐标的转换模块。
1 坐标系介绍
北京54 坐标系是参心坐标系，基准是Kressovsky参考椭球，长半轴a=6 378 245 m，扁率f=1/298.3。西安80 坐标系是参心坐标系，基准是IAG75 参考椭球，椭球长半轴a=6 378140 m，扁率f=1/298.257。CGS2000 坐标系是地心坐标系，原点为地球的质心，椭球为一等位旋转椭球[1]，长半轴a=6 378 137 m，扁率f=1/298.257 222 101。目前各省建立了CORS 网络工作站，多数省份的CORS 系统，平面用2000 坐标系，高程依然沿用1985 黄海高程基准。
2 参数转换及程序实现
由于地质资料基准不统一，为采集和底图坐标一致的数据，需要计算正确的转换参数进行校正。
2.1 三参数模型
1)参数模型介绍
式(1)中均为空间直角坐标，下标D 表示国家坐标系[2]。计算时，需要先进行大地坐标和直角坐标的同源转换。
2)空间大地坐标→空间直角坐标系
式(2)中，e 为椭球第一偏心率，N 表示该点的卯酉圈曲率半径[1]。计算时，H 为该点的大地高，可利用式H = H正常 +ζ[1] 求解。H 为海拔高，ζ 表示高程异常，CGS2000 坐标系中高程为大地高。
2.2 七参数模型
参数模型介绍：
式(3)中，(dX,dY,dZ)为平移参数;(α,β,γ)为旋转参数，k 为比例缩放参数[1]。求解七参数，至少需要3 组控制点对，用最小二乘法进行约束平差，以提高局部范围内参数求解的精度。
3 面向对象程序实现
1)界面展示(以三参数计算为例)，如图1。
图1 三参数计算软件界面
2)可靠性检验，如表1。
为检验软件的准确性，找到几组点(部分点做过改动)，结果同HDS2003 软件比较。
通过比较，软件的计算准确性相当高，计算误差是由取值精度导致的，不影响校正精度。七参数的计算结果经过验证，同样比较准确。
表1 三参数计算结果比较
4 手持GPS 接收机参数校正
手持机校正的是WGS-84 坐标系和国家坐标系之间的转换关系。由于所使用的椭球基准不同，需要先校正椭球参数。WGS84 参考椭球长半径a=6 378 137 m，扁率为f=1/298.257 223 563。不同坐标系的椭球纠正误差是：
1)北京54 坐标：da=-108，df=0.000 000 480 795 ;
2)西安80 坐标：da=-3，df=-0.000 000 002 5 ;
3)CGS2000 坐标：da=0，df ≈ 0。
校正完椭球参数，再进行7 个参数的校正。由以上计算程序，求得相应的三参数或七参数。野外地质调查中，一般选择三参数校正即可，此时坐标系旋转参数和比例变换参数均为0。针对麦哲伦系列的仪器，在河西地区的地质勘查过程中，校正后的单点误差控制在10 m 以内。
在实际操作中，由于仪器自身字段精度设计不同，导致椭球扁率f 校正不精确，此时需要对7 个参数进行适当的微调，精度可以达到5 m 内。
参考文献：略
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