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GPS_电子地图的坐标转换算法和实现
1996年 10月 北 京 航 空 航 天 大 学 学 报 O ctober 1996 第22卷 第5期 Journal of Beijing U niversity of A eronautics and A stronautics V o l22 N o 5 GPS电子地图的坐标转换算法和实现1) 詹舒波 张其善 (北京航空航天大学 电子工程系) ( ) ( ) 摘 要 得出了GPS 坐标 W GS84坐标系 到电子地图坐标 54北京坐标系 的 转换算法, 同时根据实际系统的要求, 在保证精度的情况下, 得出了简化的坐标转换 公式, 并把两种算法结果进行了比较. 实际表明, 得出的简化算法可行, 精度也符合工 程要求. 关键词 电子; 地图; 坐标系换算; GPS; W GS84坐标系; 54北京坐标系 分类号 282. 2 P 近年来, GPS 和电子地图相结合构成的实时监控系统得到了广泛使用. 但在实际工程中, 车辆在电子地图上显示有误差, 坐标转换产生的误差就是其中一种. 坐标转换误差是由于: GPS 定位数据属于美国国防部研制的W GS84坐标系, 而国内地图一般为54北京坐标系的高 斯平面投影, 要准确在电子地图上显示定位点, 就必须要有正确的坐标转换算法. 同时, 在实际 系统中电子地图必须实时显示 目标位置, 因此所选用的算法, 既要保证精度, 又要适合计算机 运算、减少计算时间的要求. 本文结合的实例是我们为某市交通银行研制的 押钞车监控系统. GPS DRM 1 地球坐标系 在测量中, 地球坐标系分两类: 地心坐标系和参心坐标系. 地心坐标系是以地球的质心为 原点. 它又有两种表达式: ( 1) 地心空间直角坐标系; (2) 地心大地坐标系. 地心空间直角坐标 系定义: 原点与地球质心重合, 轴指向北极, 轴指向格林尼治子午面与地球赤道的交点 , Z X E Y 轴垂直于平面X O Z , 构成右手坐标. 地心大地坐标系的定义: 地球椭球的中心与地球质心相合, 椭球的短轴与地球 自转轴相 合, 大地纬度B 为过地面点的椭球法线与椭球赤道面的夹角. 大地经度L 为过地面点椭球子 午面与格林尼治子午面之间的夹角, 大地高度H 为地面点沿椭球法线至椭球面的距离. 如图1 所示. 为了方便计算, 我们取 点所在的子午椭圆( ) 平面, 设一直角坐标( ) 轴表 K N O E ON E O P 示横轴, O Z 表示纵轴, 如图2所示. ( 参心坐标系是选取一参考椭球面作为基本参考面, 选一参考点作为大地测量的起算点 或 ) 称原点 , 并且通过大地质点的测量, 来确定参考椭球在地球内的位置和方向. 这时参考椭球的 中心一般不会和地球质心相合. 参心坐标主要运用于经典大地测量中, 测量某一地区的控制网 等. 故参心坐标又称局部坐标. 它又分为两种表达式: ( 1) 参心直角坐标系; (2)
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