【摘 要】文章敘述了RTK技術(shù)的原理及測(cè)量方法，介紹了應(yīng)用GPS RTK技術(shù)求解WGS-84與北京54坐標(biāo)間轉(zhuǎn)換參數(shù)的方法與過程，探討RTK技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】RTK轉(zhuǎn)換參數(shù)；工程

近年來，GPS技術(shù)被廣泛應(yīng)用于測(cè)繪領(lǐng)域，由于它高精度，全天候，操作簡(jiǎn)便，無需相互通視的起始點(diǎn)等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)傳統(tǒng)的控制測(cè)量技術(shù)是一次重大的更新，特別是RTK（Real Time Kinematic）技術(shù)的出現(xiàn)與成熟運(yùn)用，更是把靜態(tài)GPS技術(shù)向前推進(jìn)了一大步，它是GPS測(cè)量技術(shù)與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)相結(jié)合的組合系統(tǒng)，除了有靜態(tài)GPS技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)外，更具有觀測(cè)時(shí)間短、操作簡(jiǎn)便，容易使用，數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)、實(shí)時(shí)顯示三維坐標(biāo)及高精度等特點(diǎn)，使其在城市基礎(chǔ)測(cè)繪、規(guī)劃放線、礦山地質(zhì)測(cè)量及地籍測(cè)量中得到了廣泛的運(yùn)用。

一、RTK轉(zhuǎn)換參數(shù)的確定

（一）RTK 的測(cè)量原理及四種測(cè)量方法

RTK技術(shù)，是以WGS-84坐標(biāo)為基礎(chǔ)的全球通用的一種動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)，是全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)（GPS）與數(shù)據(jù)通信技術(shù)相結(jié)合的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分定位技術(shù)，采用了載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分的方法，能夠在野外實(shí)時(shí)地提供測(cè)點(diǎn)在指定坐標(biāo)系中三維定位結(jié)果，并達(dá)到厘米級(jí)的精度，所需時(shí)間不到一分鐘。RTK分為基準(zhǔn)站和移動(dòng)站，在RKT作業(yè)模式下，基準(zhǔn)站通過無線電電臺(tái)將基準(zhǔn)站接收到的實(shí)時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)及已知數(shù)據(jù)傳輸給移動(dòng)站的接收機(jī)。移動(dòng)站通過無線電接收設(shè)備接收來自基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)，并且采集GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)，在系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測(cè)值進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換將觀測(cè)得到的地心坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為指定坐標(biāo)系中的平面坐標(biāo)X、Y和海拔高H，精度可達(dá)到厘米級(jí)，通?；鶞?zhǔn)站與用戶站距離可達(dá)20km。但由于信號(hào)受到建筑物和其它方面的影響，通常工程測(cè)量中基準(zhǔn)站與用戶站之間的距離一般不超過10—15km。因而在大范圍的測(cè)區(qū)，基準(zhǔn)站不能固定在某一個(gè)點(diǎn)上，它根據(jù)用戶站的需要，在測(cè)區(qū)均勻布設(shè)幾個(gè)架設(shè)基準(zhǔn)站的控制點(diǎn)。

RTK的測(cè)量方法根據(jù)需要通常有4種方法：第1種是“無投影無轉(zhuǎn)換”，就是直接用接收機(jī)在基準(zhǔn)站和用戶站接收WGS-84坐標(biāo)，測(cè)后利用“點(diǎn)校正”方法處理，求得地方坐標(biāo)。這種方法至少需要在4個(gè)已知點(diǎn)上測(cè)量并進(jìn)行點(diǎn)校正，使用起來很不方便；第2種方法是“從庫中提取”，該方法實(shí)際上是WGS-84坐標(biāo)到北京54坐標(biāo)的一種轉(zhuǎn)換形式，適合野外工程測(cè)量；第3種方法是“輸入比例因子”，該方法更不適合城市規(guī)劃測(cè)量，也適合野外工程測(cè)量。第4種方法是“鍵入?yún)?shù)”，該方法是在一個(gè)地區(qū)均勻合理地利用5個(gè)以上已知的控制點(diǎn)（已知的控制點(diǎn)越多，精度越高），利用靜態(tài)觀測(cè)的方法，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行基線處理，無約束平差，求得各點(diǎn)的WGS-84坐標(biāo)，再把WGS-84坐標(biāo)及54坐標(biāo)鍵入到手薄里，進(jìn)行“點(diǎn)校正”，即可求得一套參數(shù)。然后把基準(zhǔn)站架設(shè)到測(cè)區(qū)內(nèi)任何一個(gè)控制點(diǎn)上，鍵入該點(diǎn)的54坐標(biāo)，檢核一個(gè)已知點(diǎn)后，用戶站便可測(cè)量，測(cè)出的坐標(biāo)即是該點(diǎn)的54坐標(biāo)。通過試驗(yàn)和實(shí)際應(yīng)用，我們認(rèn)為第4種方法是比較可行的。

（二）礦區(qū)概況

礦區(qū)位于某縣縣城202°方向直距10km一帶。礦區(qū)面積13.85km2，由下列六個(gè)拐點(diǎn)圈定：拐點(diǎn)坐標(biāo)見表1-1。

礦區(qū)位于山西省西部呂梁山區(qū)，為黃土侵蝕區(qū)，地貌切割較劇烈，地形較陡，V形沖溝發(fā)育，基巖出露很少，多被第四系、第三系的黃土、紅土覆蓋，覆蓋面積占96%以上，植被不發(fā)育。區(qū)內(nèi)水系屬于黃河流域嵐河水系，區(qū)內(nèi)河谷常年干涸無水，只有在夏季洪水期山洪暴發(fā)泄入嵐河。礦區(qū)內(nèi)地形南高北低，海拔最高標(biāo)高位于礦區(qū)東南部山頂為1650m，最低標(biāo)高位于礦區(qū)西北部河溝為1250m，最大相對(duì)高差為400m。

本區(qū)屬暖溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫8℃左右，極端最低氣溫-30.5℃，最高氣溫36.4℃。

為了滿足該地區(qū)物探點(diǎn)、鉆孔放樣和測(cè)圖等需要，求出本地區(qū)RTK的轉(zhuǎn)換參數(shù)意義重大。

（三）轉(zhuǎn)換參數(shù)的求解過程

根據(jù)以上原理，我們首先在測(cè)區(qū)范圍內(nèi)布設(shè)12個(gè)控制點(diǎn)，控制網(wǎng)布設(shè)完成后，我們應(yīng)用6臺(tái)套中海達(dá)HD-8200接收機(jī)進(jìn)行靜態(tài)觀測(cè)。把12個(gè)點(diǎn)分成兩組，每組觀測(cè)兩個(gè)時(shí)段，每時(shí)段60min，中間間隔10min，采用邊連接方式，以一基線邊作為兩組的公共邊，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。內(nèi)業(yè)平差采用中海達(dá)平差軟件進(jìn)行，剔除個(gè)別不利因素影響的基線，進(jìn)行自由平差及三維約束平差，求得該網(wǎng)的北京54坐標(biāo)及WGS-84坐標(biāo)。求得最大點(diǎn)位中誤差為±0.019m，邊長(zhǎng)最大相對(duì)中誤差為1/100178，各項(xiàng)指標(biāo)滿足《全球定位系統(tǒng)測(cè)量規(guī)范》要求。然后我們把這兩套坐標(biāo)鍵入Q系列手薄中，進(jìn)行“點(diǎn)校正”。校正完后最大水平殘差為±0.043m，最大垂直殘差±0.038m，然后開始“應(yīng)用”，求得該測(cè)區(qū)一套WGS-84坐標(biāo)與礦區(qū)北京54坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換參數(shù)。

（四）參數(shù)可靠性的檢驗(yàn)

求出WGS-84坐標(biāo)與礦區(qū)北京54坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換參數(shù)后，基準(zhǔn)站就可以架設(shè)在礦區(qū)的任何一個(gè)控制點(diǎn)上，配置好基站，檢核一個(gè)已知點(diǎn)后，用戶站在能接收到信號(hào)的前提下，在礦區(qū)內(nèi)可任意測(cè)量。為了使礦區(qū)內(nèi)的控制點(diǎn)接收信號(hào)方便，我們將基準(zhǔn)站架設(shè)在礦區(qū)中間的N010點(diǎn)上，用戶站在已知點(diǎn)上檢核。測(cè)區(qū)內(nèi)已有三維坐標(biāo)的N005、N004的兩點(diǎn)也在檢核之列。經(jīng)過檢驗(yàn)與已知坐標(biāo)相比較，得出以下差值。

檢核點(diǎn)與已知點(diǎn)的比較：

最大點(diǎn)位中誤差：±0.047m，最小點(diǎn)位中誤差：±0.015m，最大高程誤差：±0.033m，最小高程誤差：±0.001m。

這一結(jié)果說明，我們所求的轉(zhuǎn)換參數(shù)是正確的，為今后對(duì)該礦區(qū)的任何位置進(jìn)行測(cè)量，提供可靠的起算資料。

二、結(jié)語

（1）求得WGS-84坐標(biāo)與礦區(qū)北京54的轉(zhuǎn)換參數(shù)，可以方便地在該礦區(qū)或該礦區(qū)的某一區(qū)域進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)量，不受起始點(diǎn)和地形的限制，克服了許多用常規(guī)儀器和靜態(tài)GPS觀測(cè)帶來的不利因素，從而大大地縮短觀測(cè)時(shí)間，提高了工作效率。

（2）為了求得該礦區(qū)準(zhǔn)確的參數(shù)，選用合理的控制點(diǎn)，不僅能覆蓋該測(cè)區(qū)的所有范圍，而且能方便地架設(shè)基準(zhǔn)站。因此這些點(diǎn)一般選在：①交通便利、地勢(shì)較高、視野開闊、周圍障礙物的高度角小于10～15。的位置；② 能覆蓋測(cè)區(qū)邊緣，離開測(cè)區(qū)邊緣小于lkm的位置；③離開高壓鐵塔、發(fā)射塔或強(qiáng)功率發(fā)射裝置大于200m 的位置；④離開大面積水域200m 以上距離，以減弱多路徑效應(yīng)的影響；⑤ 均勻分布在測(cè)區(qū)內(nèi)，能保證測(cè)區(qū)內(nèi)任何位置離基準(zhǔn)站距離小于10～15km 的位置；⑥ 與原來控制網(wǎng)的重合點(diǎn)不少于3個(gè)點(diǎn)，易聯(lián)測(cè)高等級(jí)水準(zhǔn)點(diǎn)，且控制點(diǎn)間構(gòu)成的圖形為閉合圖形。

（3）在內(nèi)業(yè)處理時(shí)，應(yīng)剔除不合理的校正點(diǎn)。因?yàn)樵摐y(cè)區(qū)唯一的參數(shù)，是由不少于5個(gè)校正點(diǎn)確定的，不合理的點(diǎn)，會(huì)使轉(zhuǎn)換參數(shù)不準(zhǔn)確，降低實(shí)時(shí)定位的精度。此外選取已知控制點(diǎn)時(shí)，應(yīng)該多選幾個(gè)點(diǎn)，假如有不合理的點(diǎn)，剔除以后仍然要保證校正點(diǎn)不低于5個(gè)。

（4）本次轉(zhuǎn)換參數(shù)確定后，經(jīng)過對(duì)控制點(diǎn)的檢核，進(jìn)一步證實(shí)了參數(shù)的正確性。由于該參數(shù)覆蓋面積大，范圍廣，為該地區(qū)今后的物探點(diǎn)和鉆孔的放樣工作提供了很大的方便。

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