用EXCEL完成GPS坐標轉(zhuǎn)換的簡易方法.doc

1、用 EXCEL完成 GPS坐標轉(zhuǎn)換的簡易方法 .txt 我們用一只眼睛看見現(xiàn)實的灰墻，卻用另一只眼睛勇敢飛翔，接近夢想。男人喜歡聽話的女人，但男人若是喜歡一個女人，就會不知不覺聽她的話。用 EXCEL完成 GPS坐標轉(zhuǎn)換的簡易方法 摘要 對利用 EXCEL電子表格進行高斯投影換算的方法進行了較詳細的介紹，對如何進行GPS坐標系轉(zhuǎn)換進行了分析，提出了一種簡單實用的坐標改正轉(zhuǎn)換方法，介紹了用EXCEL完成轉(zhuǎn)換的思路。 關鍵字 電子表格； GPS；坐標轉(zhuǎn)換作為尖端技術GPS，能方便快捷性地測定出點位坐標，無論是操作上還是精度上，比全站儀等其他常規(guī)測量設備有明顯的優(yōu)越性。隨著我國各地GPS差分臺站的不

2、斷建立以及美國SA政策的取消，使得單機定位的精度大大提高，有的已經(jīng)達到了亞米級精度，能夠滿足國土資源調(diào)查、土地利用更新、遙感監(jiān)測、海域使用權清查等工作的應用。在一般情況下，我們使用的是 1954 年北京坐標系或 1980 年西安坐標系（以下分別簡稱54 系和 80 系），而 GPS測定的坐標是 WGS-84坐標系坐標，需要進行坐標系轉(zhuǎn)換。對于非測量專業(yè)的工作人員來說，雖然 GPS定位操作非常容易，但坐標轉(zhuǎn)換則難以掌握，EXCEL是比較普及的電子表格軟件，能夠處理較復雜的數(shù)學運算，用它來進行GPS坐標轉(zhuǎn)換、面積計算會非常輕松自如。要進行坐標系轉(zhuǎn)換，離不開高斯投影換算，下面分別介紹用EXCEL進行

3、換算的方法和 GPS坐標轉(zhuǎn)換方法。一、用 EXCEL進行高斯投影換算從經(jīng)緯度BL 換算到高斯平面直角坐標XY（高斯投影正算），或從 XY換算成 BL（高斯投影反算），一般需要專用計算機軟件完成，在目前流行的換算軟件中，存在一個共同的不足之處，就是靈活性較差，大都需要一個點一個點地進行，不能成批量地完成，給實際工作帶來許多不便。筆者發(fā)現(xiàn)，用 EXCEL可以很直觀、方便地完成坐標換算工作，不需要編制任何軟件，只需要在 EXCEL的相應單元格中輸入相應的公式即可。下面以 54 系為例，介紹具體的計算方法。完成經(jīng)緯度BL 到平面直角坐標XY的換算，在EXCEL中大約需要占用21 列，當然讀者可以通過簡

4、化計算公式或考慮直觀性，適當增加或減少所占列數(shù)。在EXCEL中，輸入公式的起始單元格不同，則反映出來的公式不同，以公式從第2 行第 1 列（ A2 格）為起始單元格為例，各單元格的公式如下：單元格單元格內(nèi)容說明A2輸入中央子午線，以度 . 分秒形式輸入，如 115 度 30 分則輸入 115.30 起算數(shù)據(jù) L0B2=INT(A2)+(INT(A2*100)-INT(A2)*100)/60+(A2*10000-INT(A2*100)*100)/3600把 L0 化成度C2以度小數(shù)形式輸入緯度值，如 381420則輸入 38.1420 起算數(shù)據(jù) BD2以度小數(shù)形式輸入經(jīng)度值起算數(shù)據(jù) LE2=IN

5、T(C2)+(INT(C2*100)-INT(C2)*100)/60+(C2*10000-INT(C2*100)*100)/3600把 B化成度F2=INT(D2)+(INT(D2*100)-INT(D2)*100)/60+(D2*10000-INT(D2*100)*100)/3600 把L化成度G2=F2-B2L-L0H2=G2/57.2957795130823化作弧度I2=TAN(RADIANS(E2)Tan(B)J2=COS(RADIANS(E2)COS(B)K2=0.006738525415*J2*J2L2=I2*I2M2=1+K2N2=6399698.9018/SQRT(M2)O2=

6、H2*H2*J2*J2P2=I2*J2Q2=P2*P2R2=(32005.78006+Q2*(133.92133+Q2*0.7031)S2=6367558.49686*E2/57.29577951308-P2*J2*R2+(L2-58)*L2+61)*O2/30+(4*K2+5)*M2-L2)*O2/12+1)*N2*I2*O2/2計算結(jié)果 XT2=(L2-18)*L2-(58*L2-14)*K2+5)*O2/20+M2-L2)*O2/6+1)*N2*(H2*J2)計算結(jié)果 Y表中公式的來源及 EXCEL軟件的操作方法，請參閱有關資料，這里不再贅述。按上面表格中的公式輸入到相應單元格后，就可方

7、便地由經(jīng)緯度求得平面直角坐標。當輸入完所有的經(jīng)緯度后，用鼠標下拉即可得到所有的計算結(jié)果。表中的許多單元格公式為中間過程，可以用EXCEL的列隱藏功能把這些沒有必要顯示的列隱藏起來，表面上形成標準的計算報表，使整個計算表簡單明了。從理論上講，可計算的數(shù)據(jù)量是無限的，當?shù)谝淮屋斎牍胶?，相當于自己完成了一軟件的編制，可另存起來供今后重復使用，一勞永逸。二?GPS坐標轉(zhuǎn)換方法與面積計算GPS所采用的坐標系是美國國防部1984 世界坐標系，簡稱WGS-84，它是一個協(xié)議地球參考系，坐標系原點在地球質(zhì)心。 GPS的測量結(jié)果與我國的 54 系或 80 系坐標相差幾十米至一百多米，隨區(qū)域不同，差別也不同，

8、經(jīng)粗落統(tǒng)計，我國西部相差 70 米左右，東北部 140 米左右，南部 75 米左右，中部 45 米左右。由此可見，必須將 WGS-84坐標進行坐標系轉(zhuǎn)換才能供標圖使用。坐標系之間的轉(zhuǎn)換一般采用七參數(shù)法或三參數(shù)法，其中七參數(shù)為 X 平移、 Y 平移、 Z 平移、 X旋轉(zhuǎn)、 Y 旋轉(zhuǎn)、 Z 旋轉(zhuǎn)以及尺度比參數(shù)，若忽略旋轉(zhuǎn)參數(shù)和尺度比參數(shù)則為三參數(shù)方法，三參數(shù)法為七參數(shù)法的特例。這里的 Z、 Y、 Z 是空間大地直角坐標系坐標，為轉(zhuǎn)換過程的中間值。在實際工作中我們常用的是平面直角坐標，是否可以跳過空間直角坐標系，省略復雜的運算，進行簡單轉(zhuǎn)換呢？為此，筆者進行了長期的實踐，證明是可行的。其在原理是：不

9、把GPS所測定的WGS-84坐標當作WGS-84坐標，而是當作具有一定系統(tǒng)性誤差的54 系坐標值，然后通過國家已知點糾正，消除該系統(tǒng)誤差。我們暫把該方法稱作坐標改正法，下面以 WGS-84坐標轉(zhuǎn)換成 54 系坐標為例，介紹數(shù)據(jù)處理方法：首先，在測區(qū)附近選擇一國家已知點，在該已知點上用GPS測定 WGPS-84坐標系經(jīng)緯度B和 L，把此坐標視為有誤差的 54 系坐標，利用 54 系 EXCEL將經(jīng)緯度 BL 轉(zhuǎn)換成平面直角坐標 XY，然后與已知坐標比較則可計算出偏移量：X=X XY=Y Y式中的 X、Y 為國家控制點的已知坐標， X、 Y為測定坐標，X 和Y為偏移量。求得偏移量后，就可以用此偏移量糾正測區(qū)內(nèi)的其他測量點了。把其他GPS測量點的經(jīng)緯度測量值，轉(zhuǎn)換成平面坐標XY，在此 XY坐標值上直接加上偏移值就得到了轉(zhuǎn)換后的54 系坐標：X=X+XY=Y+Y在上述 EXCEL計算表的最后兩列，附加上求得的改正數(shù)并分別與計算出來的XY相加后，即得到轉(zhuǎn)換結(jié)果。若測量路線是一閉合區(qū)域的話，可把計算結(jié)果按路線順序排列起來，再輸入相應的計算公式，即可計算出該區(qū)域的面積。有關用坐標計算面積的原理與公式，這里不再敘述，讀者可參閱有關資料。需要說明的是，面積的計算精度基本上不受坐標轉(zhuǎn)換精度的影響，若只需要求算面積的話，可不進行坐標系轉(zhuǎn)換這一步，只需要把BL 化成 XY