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野外打点记四样:坐标、高程、精度、时间,缺一样都难复现

记下一串坐标就以为点已经打好了,回到室内把点投到图上,位置偏出几十米。偏差不一定来自机器,可能是经纬度写法混用,也可能是坐标系没对齐。一个能被别人复现的点,至少要带四样东西。

经纬度写法先统一,度分秒与十进制度不能混记

经纬度有三种写法:度分秒、度分、十进制度。把 30 分记成 0.30 度,就差出 0.2 度,在纬向上约 22 公里。记录本上先写明用哪一种,全篇不改。同一点用两种写法混记,事后换算时最容易把分当成小数,误差就落在这一位小数上。

换算关系是一度六十分、一分六十秒。纬度 1 秒约 31 米,经度 1 秒要乘纬度的余弦,30 度纬线上约 27 米。只记到分,纬向误差就有 1.8 公里,这样的点在图上是一个村庄的范围,不是一块露头。

坐标系不是一回事,WGS84 与 CGCS2000 差在厘米级

手持机默认输出 WGS84 坐标,国内成图多用 CGCS2000。两者原点与椭球参数接近,同一测点上的差异在厘米级,日常填图可以当作一致。但把 WGS84 直接当北京 54 或西安 80 用,偏差会到几十米甚至上百米。

北京 54 与西安 80 是参心坐标系,椭球与地心坐标系不同,转换需要七参数,且参数分区不同。老图幅上的坐标不能直接与新打点混用,必须先做坐标转换,参数由测绘部门提供,自行拟合出来的参数会把误差摊到每个点上。

平面坐标要带带号,3 度带与 6 度带不能互换

高斯-克吕格投影把经纬度换成平面直角坐标,横坐标前要加带号。6 度带从 0 度起每 6 度一带,带号等于经度除以 6 取整加一,中央子午线为 6n 减 3;3 度带的带号等于经度除以 3 四舍五入,中央子午线为 3n。

带号写错,坐标就差出几百公里。6 度带第 19 带与 3 度带第 37 带的中央子午线同为 111 度,横坐标数值可以很接近,含义却完全不同。坐标前那两位带号不是前缀装饰,是位置的一部分,抄录时不能省。

精度看卫星数与 PDOP,单机定位常在 3 到 10 米

打点时机器会给一个精度估值,常见写作正负几米。这个数由卫星几何分布决定,卫星数少于 4 颗无法解出三维位置,PDOP 大于 6 时精度明显变差。树冠下、谷底、崖壁旁都要多看几眼再存点。

同一地点静置半分钟再存点,让解算收敛,比按下就走的点稳。高程一项最弱,手持机的高程误差常是平面误差的两到三倍,记录时应把高程单独标出精度,不要与平面坐标共用一个正负值,否则误差会被低估。

关键数据

下列数值为通用范围,具体机型与观测条件不同会有出入。本文判断:坐标的价值不在小数点后几位,而在能否被另一个人按记录复现到同一处,多记一项精度,比多记两位小数有用。

  • 1 度等于 60 分,1 分等于 60 秒
  • 纬度 1 秒约 31 米,经度 1 秒在 30 度纬线上约 27 米
  • 只记到分,纬向误差可达 1.8 公里
  • 6 度带带号为经度除以 6 取整加一,中央子午线为 6n 减 3
  • 3 度带中央子午线为 3n,6 度带第 19 带与 3 度带第 37 带同为 111 度
  • 卫星数少于 4 颗无法解三维坐标,PDOP 大于 6 精度变差
  • 手持机单点定位误差常为 3–10 米,静置 30 秒以上再存点

边界:峡谷陡崖下与高程改正

边界出现在峡谷与陡崖下。可见卫星被地形遮掉一半,平面位置会沿崖壁来回跳,两次读数能差 20 米以上。此时应走到开阔处取点,再用方位与距离把点投回原处,并在记录里写明这是投影点,不是实测点。

另一处边界是高程。机器给的是椭球高,地形图上是正常高,两者相差一个高程异常,中国境内可达十几米到数十米。本文判断,凡需与地形图等高线对齐的高程,都必须先做这项改正,否则点会浮在坡上或陷进坡里。

参考文献

  • 徐绍铨, 张华海, 杨志强, 李征航.《GPS 测量原理及应用》(修订版). 武汉大学出版社, 2003.
  • 国家质量监督检验检疫总局.《国家大地测量基本技术规定》(GB 22021—2008). 中国标准出版社, 2008.
  • 李征航, 黄劲松.《GPS 测量与数据处理》. 武汉大学出版社, 2005. —— 坐标系统与高程拟合。
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文章名称:野外打点记四样:坐标、高程、精度、时间,缺一样都难复现
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