基于ArcGISEngine的GPS坐标转换

2012年第25卷第11期

ElectronicSci.＆Tech./Nov.15，2012

电子·电路

基于ArcGISEngine的GPS坐标转换

邹

12

博，傅民仓，王

伟

3

(1.武警工程大学研究生管理大队，陕西西安710086，2.武警工程大学通信工程系，

陕西西安710086;3.陕西省公安厅警卫局，陕西西安710065)

摘

要

在GPS定位应用中需要将GPS接收到的定位数据在电子地图中实时显示。介绍了WGS－84坐标系与北

京－54坐标系之间的坐标转换过程以及七参数转换模型的参数求解方法。基于ArcGISEngine嵌入式开发组件提供的IGeometry接口的Project方法，结合VisuaIC#开发语言、VisualStudio2008开发环境设计开发了GPS定位显示系统。实际应用中，系统较好地满足了GPS定位中坐标转换精度的需求，具有较好地适应性和快捷性。

关键词

GPS定位;坐标转换;ArcGISEngine

TN967.1

文献标识码

A

文章编号1007－7820(2012)11－069－04

中图分类号

ConversionofGPSCoordinatesBasedontheArcGISEngine

ZOUBo1，FUMincang1，WANGWei2

(1.GraduateSchoolofManagementBrigade，EngineeringCollegeofCAPF，Xi'an710086，China;2.DepartmentofCommunicationEngineering，EngineeringCollegeofCAPF，Xi'an710065，China;

3.GuardBureau，GuardBureauinShaanxiProvince，Xi'an710065，China)

Abstract

InGPSpositioningapplications，weneedtodisplaythelocationdatareceivedbyGPSequipmenton

theelectronicmapinrealtime．ThisarticledescribesthecoordinatesoftheconversionprocessbetweentheWGS-84coordinatesystemandtheBeijing-54coordinatesystemandtheseven-parametertransformationmodelparametersso-lutionmethod．BasedonthemethodofProjectofIGeometryinterfaceoftheArcGISEngineEmbeddeddevelopmentcomponentsandcombiningVisuaIC#andVisualStudio2008，wedeveloptheGPSpositioningsystemwithgoodad-aptationandconvenience，whichmeetstheconversionprecisionrequirementsinpracticaluses．

Keywords

GPSlocation;coordinatetransformation;ArcGISEngine

随着信息化进程的推进和计算机及网络技术的普GPS设备的定位精度已能满足大多数领域的需求，及，

特别是GPS实时动态定位(RTK)技术的发展，使得GPS与GIS技术相结合的技术在政府管理与决策、城市规划与土地管理、城市公共设施管理、防灾减灾、产品交易、智能交通和导航以及公共服务等领域发挥越来越重要的作用。

一般GPS接收到的定位信息是基于WGS－84坐标系统的，而我国所采用的电子地图基本是基于北京－54坐标系。GPS接收到的数据不能直接应用于电子地图上，两者会有0～120m的系统偏差，无法达到精确定位的需求。所以要把WGS－84坐标系下的GPS定位信息转换到北京－54坐标系下，这样才能通过电子地图实时准确地显示GPS定位信息。为将GPS坐标转换到电子地图所采用的北京－54坐标系

收稿日期:2012-06-06

作者简介:邹博(1988—)，男，硕士研究生。研究方向:移动通信及组网技术。傅民仓(1963—)，男，副教授。研究方向:移动通信及组网技术。

中，首先需要在已知控制点上进行GPS观测，得到其在WGS－84坐标系中的坐标，然后利用某种坐标转换模型求坐标转换参数，这样就可以利用所求的转换参

［1］

数对其它GPS定位点进行坐标转换。

文中采用VisuaIC#开发语言和VisualStudio2008开发环境，结合ESRI公司ArcGISEngine10嵌入式开发组件提供的相关接口，以模块化思想设计开发能够灵活移植、具备良好扩展性和稳定性的GPS定位显示系统。应用结果表明，该系统具有较好的适应性与快捷性，且能满足精度的要求。

1

1.1

坐标系与投影

坐标系

WGS－84坐标系是目前GPS所采用的坐标系统，GPS所发布的星历参数就是基于此坐标系统。WGS－

84坐标系是美国国防部研制确定的大地坐标系，是一种协议地球坐标系。WGS－84坐标系的定义如图1所示:原点是地球的质心，空间直角坐标系的Z轴指向BIH(1984.0)定义的地极(CTP)方向，即国际协议原点CIO，它由IAU和IUGG共同推荐。X轴指向BIH

电子·电路

Y轴和Z，X轴定义的零度子午面和CTP赤道的交点，

［1］

构成右手坐标系。这是一个国际协议地球参考系统(ITRS)，是目前国际上统一采用的大地坐标系

。

邹博，等:基于ArcGISEngine的GPS坐标转换

［3］

中央经线上原横坐标值由0变为500km。其通常

1∶2.5～1∶50万比例尺地形图是按6°和3°分带投影，

1∶1万比例尺的地形图采用经差3°采用经差6°分带，

分带。具体分带法是:6°分带从本初子午线开始，按经差6°为一个投影带自西向东划分，全球共分60个投影带;3°投影带是从东经1.5°开始，按经差3°为一个投影带自西向东划分，全球共分120个投影带。我国的经度范围西起73°东至135°，可分成6°带11个，各带

81°、87°、…、123°、129°、135°，中央经线依次为75°、或

图1WGS－84坐标系

3°带22个。

1954年北京坐标系是我国目前广泛采用的大地

测量坐标系。该坐标系源于原苏联采用过的1942年普尔科夫坐标系，但又不完全与其相同。如大地点高程是以1956年青岛验潮站求出的黄海平均海面为基准;高程异常是以前苏联1955年大地水准面重新平差结果为起算值，按我国天文水准路线推算出来的。我国地形图上的平面坐标位置主要以这个数据为基准推［2］

算。WGS－84坐标系和北京－54坐标系的椭球参数如表1所示。

表1

WGS－84坐标系和北京－54坐标系的椭球参数

参考椭球体

WGS－84基准参数北京－54基准参数

WGS84Krasovsky_1940

短半轴

WGS－84基准参数北京－54基准参数

6356752.31426356863.0188

长半轴63781376378245扁率

1∶298.257223563

1∶298.3

2七参数坐标转换算法

WGS－84坐标是指经纬度坐标的表示方法，北京－54坐标是指经过高斯投影的平面直角坐标的表示方法。WGS－84与北京－54是两种不同的大地基准面，不同的参考椭球体。因而两种坐标系下，同一个点的坐标是不同的。当要把GPS接收到的点(WGS－84坐标系统)叠加到北京－54坐标系统的底图上，就会发现两者不能准确重合GPS点，即“与实际地点发

。这就要求把这些GPS点从WGS－84的生了偏移”

坐标系统转换成北京－54的坐标系统。在GPS测量中应用较多，且严格、精密的转换方

［4］

法，为经典的三维赫尔墨特转换方法。地方局部坐标系的原点相对于WGS－84系统的原点的偏差(DX，

DY，DZ)，称为地方局部坐标系对于WGS－84地心坐标系的3个平移参数。由于地方局部坐标系的3个坐标轴不可能严格与WGS－84地心坐标系的对应轴平行，需要分别旋转一个微小的角度才能达到平行的要求，所以产生了3个定向参数(εx，εy，εz)。最后，考虑到两个椭球的大小彼此不一样，存在一个地方坐标系相对于WGS－84地心坐标系统的尺度因子。根据以上思路建立起来的坐标转换模型，因为含有7个参数，所以通常被称为七参数法。其转换流程图如图2所示

。

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