摘要：GPS以全天候、高精度、低成本等显著特点广泛地应用于野外地质工作中。GPS默认的坐标系统是WGS-84，我国目前使用的是1954年北京坐标系统或1980年西安坐标系统，使用不同的坐标系将产生一定的误差，因此野外定位时需要进行坐标转换。然而不少地质工作人员不能熟练进行坐标转换，针对这一问题，通过阅读文献，结合作者野外工作实践经验，介绍了GPS参数计算和设置的方法。

　　关键词：GPS 参数计算 参数设置

　　GPS以全天候、高精度、成本低、操作简单、高效率等显著特点，广泛地应用于野外地质工作中，给地质点定位提供了极大的方便，深受地质工作者的青睐。

　　GPS所采用的坐标系是美国国防部1984世界坐标系(WGS-84坐标系)，我国使用的是1954年北京坐标系(BJ54坐标系)或1980年西安坐标系(GD80坐标系)，由于不同的坐标系使用不同的地球椭球参数，WGS-84坐标系与BJ54坐标系或GD80坐标系之间的测量误差约为 80~120m 。因此在野外不能直接使用WGS-84坐标系，需要进行坐标转换。把WGS-84坐标转换到BJ54坐标或GD80坐标，须求两个坐标系(WGS-84坐标系和BJ54坐标系或GD80坐标系)之间的转换参数。经过坐标系转换后GPS定位精度才能提高到 5~10m。不同地区的转换参数并不一致，因此每到一个新的工区(数十至上百公里以外)一般要重新计算和设置参数。但现有的关于计算转换参数的方法多是针对测量专业技术人员的，十分复杂，作为一般地质技术人员难以掌握 [1-2]，有的介绍的过于简单 [3]，导致地质专业技术人员不能正确的计算和设置转换参数，造成野外定位误差偏大。把WGS-84坐标转换到BJ54坐标或GD80坐标，需要计算和设置7个转换参数，其中3个参数(DA、DF、东加常数)是固定值，另外4个参数(L0、DX、DY、DZ)随工作区的变化需要不断调整。L0可以通过投影带编号或经度直接计算，DX、DY、DZ有3种获取方法，简单易学实用。

　　1.中央经线L0的确定

　　我国在建立统一的平面直角坐标系统时，规定在大地控制测量和地形测量中采用高斯投影。为了使投影误差不致影响测图精度，规定以经差6°或3°为准来限定高斯投影范围，每一投影范围就叫做一个投影带。如图1从起始子午线开始，自西向东以经差6°化为一带，将整个地球划分成60个投影带并顺序编号，叫做高斯6°投影带(简称6°带)。6°带各带的中央经线，其经度分别为3°、9°……357°。每一投影带两侧的经线叫做分带子午线，6°带的分带子午线的经度为0°、6°……360°。一般一个省只有屈指可数的几个带号。

　　大比例尺测图，则需采用3°分带。定从经度1.5°的子午线起，自西向东以经差3°划为一带，将整个地球划分成120个投影带并顺序编号，叫做高斯3°投影带(简称3°带)。这种划分法，可使其奇数带的中央经线各与6°带的中央经线重合，而其偶数带的中央经线各与6°带的分带子午线重合(图2)。显然，3°带各带的中央经线分别为3°、6°360°，3°带的分带子午线的经度依次为1.5°、4.5°……358.5°。

　　需要注意，1：2.5万以下的小比例尺地形图所标定的带号一般为6°带带号;而1：1万以上的大比例尺地形图所标定的带号一般为3°带带号;

　　图1 6°带投影带划分图 图2 6°带和3°带投影关系

　　1.1. 已知投影带号计算工作区中央经线L0

　　一般用L0代表中央经线;以N3、N6分别代表3°带和6°带编号，根据上述投影分带关系可以得出两个这样的计算公式：

　　①L0=N3×3°

　　②L0=N6×6°-3°

　　在平面直角坐标或地形图图框中标定的平面直角坐标Y值已经标明了带号。我国区域内带号为两位数值，8位Y值整数位(单位m)最前面的两位数值就是带号，如21、22;42、43等，只要我们把所确定的带号数值带入公式①②，既可算出该工作区域的中央经线。

　　1.2. 已知大地坐标值(经度L)计算工作区中央经线L0

　　如果掌握工作区的大地坐标(纬度B、经度L)，不知道投影带编号，则要首先计算出投影带编号，再代入公式①②计算出工作区的中央经线：

　　首先是要用手中的资料或设计图判定是进行6°带设置还是3°带设置，一般来说，除特殊要求外，1：2.5万以下的小比例尺地形图均为6°分带，大于1：1万的比例尺地形图均为3°分带，然后利用已知工作区或目标点的大地坐标L值计算出所在投影带的分带号，将带号代入公式①②即可算出中央经线。

　　对于1：2.5万以下的小比例尺地形图计算6°带编号。6°带带号算法是用经度整数位除以6，取商的整数位再加1，例如，已知登封经度L为113°，根据计算得知其分带号是113÷6+1=19。

　　对于比例尺大于1：1万的地形图计算3°带编号。3°带带号算法是将经度除以3，将商按四舍五入取整数值即为带号，如登封的3°投影带编号等于113÷3=37.7，四舍五入取整数值即为38。

　　2.DX、DY、DZ三参数的确定

　　在GPS的坐标转换参数中，DX、DY、DZ三参数的求解是最难的，下面介绍几种比较简单，但又很实用的办法，实践证明是可行的，可以满足野外地质工作需要。三参数的获得方法有以下几种：①到工作区测绘管理部门索取;②参照距离较近的地区参数;③野外比较参数校正法。

　　在野外实际工作中，如果没有国家控制点，只有地方任意坐标系，或什么都没有时可以用野外比较参数校正法确定GPS的三个参数。现以eXplorist500为例介绍如下：

　　DX、DY、DZ、DA、DF五个转换参数为 WGS 84 坐标系统和1954北京坐标系统的三维直角坐标系统的差值，DA、DF是固定值(DA=-108，DF=0.0000005，如果是80坐标，则DA=-3，DF=0)，DX、DY、DZ 三个参数因地区而异。

　　开机后设置‘参考椭球体’单位，选择‘用户’(靠近列表底部)，进入‘自定义基准’框中，需要输入DA、DF、DX、DY、DZ共5个参数，由于DX、DY、DZ 三个参数因地区而异，这里暂时按默认值。所有参数设置后，选取测区范围内的已知控制点进行测量试验，没有控制点的地区可以用该地区的航片或地形图选择几个有明显标志的地物点(如线状地物交叉点、独立地物等)并对其进行图解坐标。根据测量坐标和已知点坐标进行计算 △X、△Y、△H，并取几组数字的平均值，用△X、△Y、△H代替 DX、DY、DZ 然后将这五个参数分别输入到GPS相应设置处并确定 这样野外所测量地形地物的仪器坐标值，即为该地区相应系统的实际坐标值[4]。

　　3. 参数设置

　　现以eXplorist500为例介绍参数的设置过程。在任何导航界面下，按菜单键，选择‘系统设置’(图3)，选中‘单位设置’(图4)，在单位设置框中我们要对坐标投影和椭球参数进行设置。在坐标投影设置框中，拨动操纵杆，选择‘自定义坐标系’(系统默认经度/纬度)，选择横向墨卡托投影方式，系统提示您输入原点纬度和经度(图5)，注意系统默认是西(W)，要改为东(E)原点纬度采用默认值，完成后进入下一页依次输入比例因子、 通用米单位、 原点向东偏移 (即东加常数)、原点向北偏移(即北加长数)，其中只需对‘原点向东偏移’进行设置(图6)，其他参数采用系统默认值，完成后回车确认。

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