【摘要】 隨著便攜式GPS越來越廣泛的應用到地質(zhì)找礦工作中，本文從實際工作入手，講述了應用于便攜式GPS的不同坐標系統(tǒng)的參數(shù)轉(zhuǎn)換方法，并對其定位精度進行一定的分析。

【關鍵詞】便攜式GPS；參數(shù)轉(zhuǎn)換；定位精度

1、引言

在野外地質(zhì)勘查的各個階段中均離不開測量定位工作，利用便攜式GPS在野外工作中進行導航和定位，它不僅精度高，而且速度快。可以大大地提高地質(zhì)工作者的工作效率?，F(xiàn)接合本人在野外工作中的實際應用，談一談便攜式GPS轉(zhuǎn)換參數(shù)的計算方法及其定位精度。

2、參數(shù)計算方法

要使GPS所測量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為自己需要的坐標，必須求出兩個坐標系之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)。兩坐標系之間的轉(zhuǎn)換有七參數(shù)法、和五參數(shù)法等。七參數(shù)法一般用于轉(zhuǎn)換精度要求較高的計算，而大部分便攜式GPS接收機內(nèi)部設置的是五參數(shù)法，因此只要用戶計算出5個參數(shù)（DX、DY、DZ、DA、DF） 并按提示輸入即可在儀器上進行坐標轉(zhuǎn)換。所以必須求出WGS-84坐標轉(zhuǎn)換到54 北京坐標系或80國家坐標系的參數(shù)。下面以1980西安坐標系為例，來求便攜式GPS接收機坐標轉(zhuǎn)換5個參數(shù)的方法。

方法1：

首先在工作區(qū)內(nèi)收集3個或3個以上的已知點，要知道這些點的WGS84大地坐標B、L、H值，同時要知道這些點在西安80坐標系下的大地坐標B、L、H、以及這些點所在地的高程異常值。這種已知點一般通過國家測繪部門或?qū)I(yè)測繪單位獲得。收集好資料后就可以按照下列方法將手持式GPS的WGS84坐標系轉(zhuǎn)換為西安80坐標系（轉(zhuǎn)換北京54坐標系下的坐標方法與之類似）：

（1）將大地坐標系轉(zhuǎn)換為三維空間直角坐標系使用公式分別將已知點在WGS84和西安80坐標系下的大地坐標系轉(zhuǎn)換為相應坐標系下的三維空間直角坐標系。不同坐標系橢球參數(shù)見表1。

（2）DX、DY、DZ、DA、DF的計算

上述函數(shù)模型是把WGS-84坐標系的空間直角坐標原點平移到1980西安坐標系的原點，再用1980西安坐標系的橢球參數(shù)反算以達到兩坐標系轉(zhuǎn)換的方法（注：手持GPS存儲的是WGS-84 大地坐標，轉(zhuǎn)換到用戶坐標系后顯示的是經(jīng)過轉(zhuǎn)換后的坐標值）。

把計算出的三維直角坐標值分別代入上式，求出DX、DY、DZ、DA、DF 值。一旦需轉(zhuǎn)換的兩個坐標系統(tǒng)確定以后，DA、DF 是常值，但DX、DY、DZ 對于不同地區(qū)有不同的值。

（3）參數(shù)檢驗

DX、DY、DZ、DA、DF等5個轉(zhuǎn)換參數(shù)求出后，按提示分別輸入便攜式GPS ，同時輸入測區(qū)中央子午線經(jīng)度。E 代表東經(jīng)，投影比例參數(shù)為1，東西偏差為500000m，南北偏差為0，并設單位為米。輸入這些參數(shù)后，應拿到實地檢測，檢驗這五個參數(shù)是否正確。方法是：在野外選定視野開闊、GPS 接收信號強的特征點（如線狀地物交叉點、獨立地物等） ，最好是埋石控制點進行測量，然后找出這些點的理論坐標與之比較。如比較結果超過儀器標稱精度，則應重新測算轉(zhuǎn)換參數(shù)。操作基本流程見圖1。

方法2 ：野外實用簡單有效的方法

由于地質(zhì)工作的特殊性，在野外作業(yè)往往較難收集精度高的坐標點資料。下面介紹一種在定位精度要求不高的情況下直接在便攜式GPS上進行DX、DY、DZ、DA、DF等5個參數(shù)的轉(zhuǎn)換。

（1）首先打開GPS進行設定。在“坐標基準”中選擇User Grid ，設置參數(shù)。如赤峰地區(qū)中央子午線為E 117°，投影比例參數(shù)為1，東西偏差500000m，南北偏差為0m。

（2）在“坐標系統(tǒng)”中選擇User 進行設置DX、DY、DZ、DA、DF5個轉(zhuǎn)換參數(shù)。在這5個參數(shù)中DA 和DF 為固定值。而DX、DY、DZ 參數(shù)值因地區(qū)而異，分別輸入0。所有參數(shù)設置后，選取礦區(qū)范圍內(nèi)的已知控制點進行測量試驗，沒有控制的地區(qū)可以用地形圖等選擇有明顯標志的地物點并對其進行圖解坐標。根據(jù)測量坐標和已知點坐標進行計算△X、△Y和△H并取幾組數(shù)字的平均值。然后將這五個參數(shù)分別輸入到GPS相應設置處并確定。經(jīng)過測量試驗，該方法能夠滿足單機定位精度小于10m的地面低精度測量的要求。

3、便攜式GPS定位精度

影響GPS定位精度的因素主要有：與GPS衛(wèi)星有關的因素、與傳播途徑有關的因素以及與接收機有關的因素。由于接收機周圍環(huán)境的影響，使得接收機所接收到的衛(wèi)星信號中還包含有各種反射和折射信號的影響，使定位精度人為降低。根據(jù)不同地區(qū)的使用經(jīng)驗，便攜式GPS單機定位平面精度在10米以內(nèi)。在接收條件好的情況下可以達到5米以內(nèi)。再者，便攜式GPS高程定位能力不足，在GPS能夠收到4顆以下衛(wèi)星的信號時，不推薦使用便攜式GPS進行高程測量。

結語：

通過上述的研究可以發(fā)現(xiàn)，在野外地質(zhì)測量中可以充分利用便攜式GPS全天候、實時性和快速定位的特點，能夠提高地質(zhì)工作者的工作效率。但要注意其單點實時定位平面精度一般在1—10m左右，目前只能應用于精度要求不高的地質(zhì)測量中。隨著GPS技術的發(fā)展，更高定位精度的便攜式GPS也必將更多地應用于地質(zhì)找礦工作當中！

參考文獻：

[1]徐紹銓，張華海，楊志強，等.GPS 測量原理及應用[M].武漢測繪科技大學出版社.

[2]孔祥元，梅是義.控制測量學[M].武漢測繪科技大學出版社.