Excel VBA在GPS坐标转换计算中的应用.docx

ExcelVBA在GPS坐标转换计算中的应用
ExcelVBA在GPS坐标转换计算中的应用
随着科技的发展，全球定位系统（GlobalPositioningSystem，简称GPS）已进入了人们的生活，广泛应用于航海、地质、采矿、农业、交通等领域。GPS定位有两种坐标系统，经纬度和直角坐标系。而经纬度通常用于出行导航以及地图标注等。GPS坐标转换计算即是以经纬度坐标为基础，进行经纬度和直角坐标系相互转换的过程。ExcelVBA（VisualBasicforApplications）则是把微软的VisualBasic语言嵌入在Excel中，使Excel具有类似编程语言的功能。它是一种专门用来定制和自动化Excel的工具，能够以很高的效率快速处理数据或解决复杂问题。本文将探讨ExcelVBA在GPS坐标转换计算中的应用。
GPS坐标的表现方法
GPS坐标是由地球表面的三维空间坐标系转化为地理坐标系的经纬度和海拔高度的表示方式。GPS接收机通过卫星信号计算出接收机所处的位置，而GPS设备的定位结果通常以经纬度坐标表示。经度是指地球上从西向东的角度，以子午线为基准，用东经和西经表示。经度范围为0°~360°；纬度是指地球上从南向北的角度，以赤道为基准，用北纬和南纬表示。纬度范围为0°~90°。经度和纬度组成了GPS坐标中的地理位置。
常见的GPS坐标格式有度分秒（dms）、度分（dm）以及小数度（dd）。其中，dms坐标表示方式是度、分、秒和方向的组合方式表示经度或纬度，例如：30°35′22″N表示北纬30度35分22秒；105°15′34″E表示东经105度15分34秒。dm坐标表示方式是度和分的组合方式表示经度或纬度，例如：30°35.37′N表示北纬30度35.37分；105°15.57′E表示东经105度15.57分。dd坐标表示方式是十进制的方式表示经度或纬度，整数部分是度数，小数部分是分数，例如：30.5894°N表示北纬30.5894度；105.2595°E表示东经105.2595度。dd坐标方式最为常见，也便于计算处理，因此在GPS坐标转换计算中经常使用。
GPS坐标转换计算
GPS坐标转换主要包括两种方式：经纬度坐标转直角坐标系，以及直角坐标系转经纬度坐标。直角坐标系是一种固定坐标系，其中坐标原点的位置固定，在这种坐标系中定义出的点相对于坐标原点的三维坐标即为该点的坐标。直角坐标系定义出的点由三个实数表示，即X、Y、Z坐标。在GPS坐标转换计算中，我们通常使用的直角坐标系是空间直角坐标系，即笛卡尔坐标系。
经纬度坐标转直角坐标系
经纬度坐标转直角坐标系的计算方法主要有以下四步：
（1）把地球椭球体坐标系转换为WGS84坐标系（WGS84是一种通用的GPS坐标系统）；
（2）根据WGS84坐标系确定地球椭球体的长轴和短轴的半径，计算出球极半径Rp和赤道半径Re；
（3）计算出所转换点的大地经度纬度h、l的弧长；
（4）根据计算公式计算出直角坐标系xyz的坐标值。
具体计算公式如下：
n=Rp/sqrt(1-(e*sinB)^2)
x=(n+H)*cosB*cosL
y=(n+H)*cosB*sinL
z=[b^2/a^2*(n+H)]*sinB
其中，H为高程，e为椭球扁率，a为长轴半径，b为短轴半径，B为纬度，L为经度，n为曲率半径。
直角坐标系转经纬度坐标
直角坐标系转经纬度坐标的计算方法也有四步：
（1）确定地球椭球体的长轴和短轴的半径，计算出球极半径Rp和赤道半径Re；
（2）计算坐标点距离原点的底面距离D；
（3）计算出点所处投影平面的经度L；
（4）根据计算公式，求出点的纬度B和高程H。
具体计算公式如下：
D=sqrt(x^2+y^2+z^2)
L=atan(y/x)
B=atan[(z+n×ε^2×sin^3B)/(p-e^2×cos^3B)]
H=D*cosB+n×ε^2×sin^2B
其中，p=sqrt(x^2+y^2)，n、e、ε均为常数。
ExcelVBA在GPS坐标转换计算中的应用
ExcelVBA是通过提供一些内置函数和对象来完成任务的，可以大大提高数据处理的速度和准确性，尤其是在处理大量数据时，更有优势。ExcelVBA提供了多种方法，可根据经纬度坐标或直角坐标系对数据进行转换计算。在进行GPS坐标转换计算时，可以通过ExcelVBA编写程序，使计算更简便、快速、准确。以下是在ExcelVBA程序中GPS坐标转换计算的实现方法。
经纬度坐标转直角坐标系的代码实现：
PrivateSubOK_Click()
Dima,b,n,e,sinaAsDouble
Dimx,y,z,l,hAsDouble
a=6378137'长半轴
b=6356752.3142'短半轴
e=Sqr(1-(b/a)^