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摘 要：本文結(jié)合工程實(shí)例簡述了GPS-RTK應(yīng)用中坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的求取及其對RTK測量精度的影響。

關(guān)鍵詞：RPS-RTK；坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)；精度

中圖分類號(hào)：P228.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）01-0116-02

1 前言

隨著科技的發(fā)展，GPS-RTK測量技術(shù)已廣泛應(yīng)用于工程項(xiàng)目當(dāng)中，GPS-RTK技術(shù)又稱為載波相對動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分技術(shù)，是一種全天侯、全方位的新型測量系統(tǒng)，能實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地確定待測點(diǎn)的三維坐標(biāo)。擁有在不通視條件下進(jìn)行遠(yuǎn)距離三維坐標(biāo)傳遞，并且不產(chǎn)生誤差累計(jì)的優(yōu)勢，被廣泛的應(yīng)用于測量環(huán)境條件惡劣的工程測量領(lǐng)域。由于GPS測量是以WGS-84坐標(biāo)為基礎(chǔ)的，而在實(shí)際工程測量和定位往往采用地方坐標(biāo)系（如北京1954坐標(biāo)系），因而就產(chǎn)生了坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的問題。

2 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的求取方法

坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的獲取較為常用的有經(jīng)典三維（3D）法和一步法。經(jīng)典三維轉(zhuǎn)換方法是：計(jì)算出將坐標(biāo)從一個(gè)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到另一個(gè)系統(tǒng)的3個(gè)平移參數(shù)、3個(gè)旋轉(zhuǎn)參數(shù)和1個(gè)比例因子，即通常講的7參數(shù)法。一步法是：通過將高程與點(diǎn)位分開進(jìn)行轉(zhuǎn)換，在平面點(diǎn)位轉(zhuǎn)換中，首先將WGS84地心坐標(biāo)投影到臨時(shí)的橫軸墨卡托投影，然后通過平移，旋轉(zhuǎn)和比例變換使之與計(jì)算的“真正的”投影相符合，其高程轉(zhuǎn)換則是通過簡單的GPS高程擬合來實(shí)現(xiàn)[1]。

3 應(yīng)用實(shí)例及精度分析

3.1 工程實(shí)例

某工程控制網(wǎng)點(diǎn)位布置情況圖1所示，該控制網(wǎng)平面坐標(biāo)系統(tǒng)為北京1954坐標(biāo)系，中央子午線為120°45′，高程系統(tǒng)采用1985國家高程基準(zhǔn)，其中GⅡ07為平面點(diǎn)，其余各點(diǎn)均為平高點(diǎn)。

3.2 衍射檢測方案

先假設(shè)GⅡ01、GⅡ02、GⅡ03、GⅡ04和瑞安基東坐標(biāo)為未知，分別采用經(jīng)典三維法和一步法，用GⅡ05、GⅡ06、GⅡ07和東段作為控制點(diǎn)計(jì)算坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)。為驗(yàn)證轉(zhuǎn)換參數(shù)的可靠性，對各點(diǎn)進(jìn)行GPS-RTK重復(fù)檢測，將平差處理后檢測坐標(biāo)與已知坐標(biāo)進(jìn)行比較，其偏差值結(jié)果見表1所示（注：）。

通過以下公式求得兩種轉(zhuǎn)換方法的點(diǎn)位中誤差Mcs和高程中誤差Mch，其對比結(jié)果見表2所示。

通過表2可以看出：Mcs≤50mm，Mch≤20mm，均能滿足規(guī)范要求，但采用控制點(diǎn)衍射檢測方案時(shí)，經(jīng)典三維法獲得的轉(zhuǎn)換參數(shù)進(jìn)行RTK測量，點(diǎn)位精度在整個(gè)測區(qū)均勻可靠，在控制點(diǎn)覆蓋范圍內(nèi)和衍射區(qū)域都能保證一定的點(diǎn)位和高程精度。采用一步法轉(zhuǎn)換參數(shù)進(jìn)行RTK測量的點(diǎn)位精度在控制點(diǎn)覆蓋的區(qū)域精度較高，但在衍射區(qū)域精度較差，且隨著衍射距離的增大，精度損失更大。

3.3 覆蓋檢測方案

由于該工程大橋起點(diǎn)和終點(diǎn)位置分別位于GⅡ02和GⅡ05附近，為使轉(zhuǎn)換參數(shù)能覆蓋整個(gè)施工區(qū)域，故選用GⅡ01、GⅡ03、GⅡ07和東段作為控制點(diǎn)，也采用經(jīng)典三維法和一步法分別計(jì)算轉(zhuǎn)換參數(shù)，并對各點(diǎn)進(jìn)行GPS-RTK檢測，其偏差值結(jié)果見表3所示，按照前述的公式同理可得兩種轉(zhuǎn)換方法的誤差對比結(jié)果見表4所示。

通過表4可以看出：采用控制點(diǎn)覆蓋測區(qū)方案時(shí)，兩種轉(zhuǎn)換參數(shù)的方法在覆蓋范圍內(nèi)和衍射區(qū)域都能更好的保證一定的點(diǎn)位和高程精度。

3.4 方案對比結(jié)論

由以上兩種方案的檢核數(shù)據(jù)可知，計(jì)算轉(zhuǎn)換參數(shù)時(shí)選取的控制點(diǎn)的位置對RTK定位精度影響較為明顯，為了求得準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)換參數(shù)，選取計(jì)算轉(zhuǎn)換參數(shù)的控制點(diǎn)應(yīng)盡可能多，且盡量均勻分布在測區(qū)周圍，并能完全覆蓋該測區(qū)。在實(shí)際工程應(yīng)用中求取RTK坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)時(shí)，當(dāng)測區(qū)橢球參數(shù)和投影模型已知的情況下，應(yīng)優(yōu)先選擇經(jīng)典三維法。反之則可選擇一步法，并且一步法獲得的轉(zhuǎn)換參數(shù)在應(yīng)用于控制點(diǎn)所覆蓋的區(qū)域范圍時(shí)，測得的點(diǎn)位精度甚至高于經(jīng)典三維法[2]。

4 結(jié)語

GPS-RTK的定位精度除了轉(zhuǎn)換參數(shù)的影響外，還受衛(wèi)星信號(hào)和衛(wèi)星分布，基準(zhǔn)站位置的設(shè)置，觀測環(huán)境，操作誤差等諸多因素的影響。通過衛(wèi)星星歷預(yù)報(bào)，避開衛(wèi)星分布不均勻或衛(wèi)星較少的時(shí)段；參考站的架設(shè)位置應(yīng)盡量選擇在地勢較高、視野開闊的測區(qū)中央位置，且周圍沒有干擾衛(wèi)星信號(hào)和電臺(tái)信號(hào)發(fā)射的物體；選取正確且合理的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)；對測點(diǎn)進(jìn)行重復(fù)觀測，降低操作誤差等，上述方法都可有效的提高GPS-RTK的定位精度。

參考文獻(xiàn)

[1]CJJ/T73-2010.衛(wèi)星定位城市測量技術(shù)規(guī)范[S].

[2]獨(dú)知行，劉智敏.GPS測量實(shí)施與數(shù)據(jù)處理[M].測繪出版社，2010.endprint