GPS手持機(jī)定位校正參數(shù)的計(jì)算

1、2004年第6期遼寧林業(yè)科技JournalofLiaoningForestryScience&Technology20046GPS手持機(jī)定位校正參數(shù)的計(jì)算鐘志巖,肖紀(jì)浩,秦學(xué)軍(遼寧省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院,遼寧沈陽(yáng)110122)摘要:通過(guò)沈陽(yáng)地區(qū)4個(gè)大地測(cè)量三角點(diǎn)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),GPS數(shù)。該參數(shù)在沈陽(yáng)周邊300km×300km。關(guān)鍵詞:GPS;定位;校正參數(shù)中圖分類號(hào))06-0025-02GPS(G)是衛(wèi)星全球定位與導(dǎo)航系統(tǒng)的英文縮寫,簡(jiǎn)稱“全球定位系統(tǒng)”。該系統(tǒng)由美國(guó)從20世紀(jì)70年代開(kāi)始研制,于1994年全面建成,具有在海、陸、空進(jìn)行全方位實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位

2、系統(tǒng)。它是由空間衛(wèi)星、地面監(jiān)控和用戶設(shè)備等三大部分組成。工作原理是:在過(guò)地心的6個(gè)極地軌道面上均勻分布24顆衛(wèi)星,全天候、實(shí)時(shí)地向地面發(fā)送衛(wèi)星星歷等定位信息,用戶接收機(jī)根據(jù)接收到的信息,實(shí)時(shí)計(jì)算所處的位置坐標(biāo),從而達(dá)到全球性、全天候、連續(xù)的精密三維導(dǎo)航與定位的目的。隨著美國(guó)SA(選擇可用性)政策的取消,通過(guò)有效地調(diào)整部分參數(shù),GPS手持機(jī)的定位精度能夠達(dá)到510m之內(nèi)。目df。其中,dx、dy、dz為平移參數(shù),da為坐標(biāo)系對(duì)應(yīng)橢球長(zhǎng)半軸之差,其值是1個(gè)常數(shù),df為坐標(biāo)系對(duì)應(yīng)橢球扁率之差,也是1個(gè)常數(shù)。實(shí)際GPS需要計(jì)算校正的參數(shù)是dx、dy、dz3個(gè)平移參數(shù)。2資料的收集與采集為了避免錯(cuò)誤與觀

3、測(cè)異常,應(yīng)收集應(yīng)用區(qū)域內(nèi)GPS“B”級(jí)網(wǎng)3個(gè)以上網(wǎng)點(diǎn)的BJ-54大地坐標(biāo)系B、值與WGS-84大地坐標(biāo)系B、L、h、L、h值,計(jì)算出多組dx、dy、dz值,取其平均值作為校正參數(shù)的初值。遼寧地區(qū)的GPS參數(shù)校正以沈陽(yáng)為中心,收集沈陽(yáng)周邊地區(qū)4個(gè)測(cè)繪三角點(diǎn)BJ-54大地坐標(biāo)系值并分別觀測(cè)其WGS-84大地坐標(biāo)系的B、L、h、B、L、h值。3坐標(biāo)參數(shù)的計(jì)算前,GPS以全天候、高精度、高效率的顯著特點(diǎn),在林業(yè)生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。1設(shè)置校正參數(shù)的必要性GPS衛(wèi)星星歷是以WGS-84(WorldGeodticSys2tem-84)即1984年世界大地坐標(biāo)系為依據(jù)而建立的,我國(guó)目前應(yīng)用的地形圖參心坐標(biāo)是BJ

4、-54即1954年北京坐標(biāo)系或西安1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系,根據(jù)收集的資料及實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),分別計(jì)算不同坐標(biāo)系三維直角坐標(biāo)值。X=(N+H)cosBcosLY=(N+H)cosBsinL2Z=N(1-e)+HsinB應(yīng)用較多的是BJ-54坐標(biāo)系。因?yàn)椴煌鴺?biāo)系之間存在著平移和旋轉(zhuǎn)關(guān)系,WGS-84坐標(biāo)系與BJ-54坐標(biāo)系之間的誤差約為80120m,所以在我國(guó)應(yīng)用GPS進(jìn)行絕對(duì)定位必須進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。地球是一個(gè)橢球體,從其長(zhǎng)半軸與偏心率考慮,GPS設(shè)置了5個(gè)需要校正的參數(shù),即dx、dy、dz、da、根據(jù)計(jì)算的不同坐標(biāo)系三維直角坐標(biāo)值,計(jì)算校正參數(shù)。dx=x84-x54;dy=y84-y54;dz=z84

5、-z54;da=a84-a54;df=f84-f54。式中:B大地坐標(biāo)系中的大地緯度;L大地坐標(biāo)系中的大地經(jīng)度;收稿日期:2004-02-03;修回日期:2004-04-1525第6期遼寧林業(yè)科技2004年H大地坐標(biāo)系中的高程,H=h+;4個(gè)測(cè)繪三角點(diǎn)的BJ-54大地坐標(biāo)系的B、L、h值,觀測(cè)的WGS-84大地坐標(biāo)系的B、L、h值,計(jì)大地坐標(biāo)系中的高程異常;X、Y、Z大地坐標(biāo)系中的三維直角坐標(biāo);N該點(diǎn)的卯酉圈曲率半徑,N=a/(1-21/2e);算的相應(yīng)三維直角坐標(biāo)系的X、Y、Z值及校正參數(shù)dx、dy、dz值見(jiàn)表2。表1不同坐標(biāo)系對(duì)應(yīng)橢球有關(guān)常數(shù)項(xiàng)目ane2fe大地坐標(biāo)系對(duì)應(yīng)橢球第一偏心率;a

6、大地坐標(biāo)系對(duì)應(yīng)橢球之長(zhǎng)半軸;f對(duì)應(yīng)橢球之扁率。不同坐標(biāo)系對(duì)應(yīng)橢球的有關(guān)常數(shù)見(jiàn)表1。表2地點(diǎn)財(cái)落項(xiàng)目BLH441°5848.1102m123°2838.841°5548.985m123°2638.1641°5519.8676m123°2123.841°5927.466mB54123°272.2641°5846.9498.2m123°2855.7741°5547.5877.27m123°2635.0741°5518.6266.6m123°2120.7641&#

7、176;5926.1460.9m三維直角坐標(biāo)項(xiàng)目XYZXYZXYZXYZdi-4.01-125.25-47.46-0.03-126.74-43.70-2.18-126.13-45.52-3.23-122.59-41.78小橋子郭三屯BLHBLHB全勝LHdx=dy=(dx1+dx2+dx3+dx4)/4(-4.01-0.03-2.18-3.23)/44校正參數(shù)的微調(diào)-2.36(dy1+dy2+dy3+dy4)/4由于GPS測(cè)量存在一定的傳播誤差、衛(wèi)星星歷誤差、衛(wèi)星鐘誤差、觀測(cè)誤差以及地球自轉(zhuǎn)影響等,計(jì)算的校正參數(shù)初值輸入后,并不能準(zhǔn)確地將WGS-84坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為BJ-54坐標(biāo),所以需要作部分微=(-125.25-126.74-126.13-122.59)/4=-125.18dz=(dz1+dz2+dz3+dz4)/4=(-47.46-43.07-45.52-41.78)/4=-44.46da=a84-a54=6378137-6378245調(diào),以達(dá)到定位誤差最小。用輸入校正參數(shù)后的BJ-54坐標(biāo)與原BJ-54坐標(biāo)對(duì)比,根據(jù)縱橫坐標(biāo)的差值對(duì)校正參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整后的校正參數(shù)為:dx=-3,dy=-126,dz=-45,da=-108,df=0.0000005。