CORS—RTK測量中的坐標轉換方法研究①

王文成

摘 要：隨著GPS技術的不斷發(fā)展，在野外的控制測量中精度已經可以達到厘米的級別，GPS在實際應用中表現(xiàn)出的良好的精度、快速的反應和優(yōu)秀的實時性等優(yōu)點，這都是傳統(tǒng)的測量方法無法比擬的，它在測量中的作用也是越來越重要。而利用網絡RTK技術建立的GPS參考站網（CORS）也得到了快速的發(fā)展和建設，以下主要對網絡RTK測量中的坐標轉換方法進行了研究討論。

關鍵詞：CORS坐標轉換 網絡RTK測量 坐標系統(tǒng) 坐標轉換

中圖分類號：P226+.3 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）08（b）-0041-01

當今的社會中GPS的應用越來越廣泛，隨著GPS的發(fā)展，CORS在國內也進行了大規(guī)模的建設，GPS參考站網通過網絡RTK技術實現(xiàn)應用，網絡RTK技術在應用方面有很大的優(yōu)勢，它的高精度、高效率、實時性以及表現(xiàn)出的無誤差累計等優(yōu)點被廣泛的應用。GPS定位的結果是用WGS-84坐標表示出來的，所以在使用的時候需要用平面坐標來表示GPS的定位結果，這樣才可以提高坐標的精度和工作的效率。

1 國內GPS測量中常用的坐標系統(tǒng)

在我國主要采用的坐標系有四種，分別為WGS-84坐標系、1954年北京坐標系、1980年西安坐標系和地方獨立坐標系。

1.1 WGS-84坐標系

目前GPS所采用的坐標系統(tǒng)為該系統(tǒng)，該系統(tǒng)是由美國國防部制圖局建立的一種協(xié)議地球坐標系（CTS）。精密星歷和歷書參數(shù)都是基于該坐標系統(tǒng)的。WGS-84坐標系的X，Z軸分別指向BIH1984.0的起始子午面和赤道交點、BIH1984.0定義的協(xié)議地球極方向。Y軸與他們構成了右手系。

1.2 1954年北京坐標系

在新中國成立以后，我國大地測量快速發(fā)展，廣泛采用的都是該坐標系，該坐標系是源自于蘇聯(lián)1942年普爾科夫坐標系，它采用的是克拉索夫斯基橢球參數(shù)。當時國內開展了大規(guī)模的大地測量，該參心大地坐標系應運而生。

1.3 1980年西安大地坐標系

1980年我國建立了新的國家坐標系，原點設在西安。該坐標系與1954年北京坐標系屬于兩個不同的參心坐標系。

1.4 地方獨立坐標系。

它具有獨立的原點和定向方式，是根據當?shù)仄骄０胃叨却_定的參考橢球。

2 網絡RTK常用坐標轉換方法

在網絡TRK測量中，通過坐標轉換可以實時的獲取需要的坐標系坐標。轉換的參數(shù)有三參數(shù)、四參數(shù)、七參數(shù)和擬合參數(shù)。

2.1 三參數(shù)

這種方法需要在每次開機的時候都進行重新的校正，可以在已知點或者未知點上來架設參考站。它的工作原理就是通過一個已知點來計算出X、Y、H的差值，即計算出WGS-84坐標系統(tǒng)的坐標值和實際應用坐標值的差值。

2.2 四參數(shù)和七參數(shù)

四參數(shù)是同一個橢球內不同坐標系相互轉換參數(shù)，即X、Y、A（旋轉角）、K（尺度比）的差值。七參數(shù)與四參數(shù)不同，七參數(shù)是兩個橢球之間的轉換，七參數(shù)的方法比較嚴謹，它包括X平移，Y平移，Z平移，X旋轉，Y旋轉，Z旋轉，尺度變化K。該方法復雜嚴密，它是靜態(tài)測試，需要的已知點也有要求即3個以上的WGS-84坐標和所需坐標。

2.3 擬合參數(shù)

這種求法主要指得是高程擬合參數(shù)，需要在高精度的正常高程值下，RTK測量需要合理的求出高程的擬合面，因為對于靜態(tài)測量，最高是三等的水準的精度，而RTK主要是四等及其以上。工作原理就是求出四參數(shù)，在擁有高程的已知點超過六個時，軟件就可以計算擬合參數(shù)并啟動。

3 RTK在坐標轉換當中的具體操作

在坐標轉換當中會遇到多種情況，主要可以分為三種情況。

第一，在測量時有兩組數(shù)據，即控制點的WGS84坐標和對應的地方坐標（一般為北京54坐標），這種情況下需要將對應控制點的WGS84坐標輸入到參考站上，再輸入對應的天線高。流動站對兩組數(shù)據進行坐標參數(shù)轉換，用適當?shù)姆椒ㄋ愠?，直接進行測量和放樣。在有已知WGS84坐標的點上都可以架設流動站，這樣流動站用相同的轉換參數(shù)就可以測量出相同的結果。

第二，在測量時只有一組數(shù)據，即只有提供控制點的地方坐標（一般為北京54坐標）。這種情況下我們需要首先將參考站架設到某一個控制點上，然后求出該點的WGS84坐標，再用同樣的方法使用流動站測量多個控制點的WGS84坐標（最好在三個以上）。再將測量出的對應的坐標輸入到接收機中，計算出坐標轉換參數(shù)，最后流動站直接進行測量和放樣。強調的是這種情況只需要在整個區(qū)域內求一次WGS84坐標，其余的點可以利用已知地方坐標和轉換參數(shù)后計算求出，直接輸入到參考站的儀器中，再把天線高輸入以后就可以開始工作了。

第三，在測量時該區(qū)域沒有提供任何的控制點坐標。這種情況下就需要先假設一個點的坐標，使用一步法來計算出該點的獨立坐標系參數(shù)，建立一個獨立坐標系。這種方法需要先用流動站對幾個不同的控制點進行測量，然后將WGS84的坐標輸入到接收機中，分別對各個點的數(shù)據進行坐標轉換參數(shù)計算。在計算的過程中，幾個不同的控制點對應的WGS84坐標和地方坐標可以計算出轉換參數(shù)。同樣的方法也可以使用地方坐標和轉換參數(shù)來求控制點的WGS84坐標?？偨Y來說就是地方坐標、轉換參數(shù)和WGS84坐標三組數(shù)據中只需要掌握其中的兩組數(shù)據，另外一組數(shù)據就可以計算得出。

4 結語

通過上述的討論，已經對CORS-RTK的發(fā)展狀況以及工作原理有了具體的了解。隨著我國經濟的快速發(fā)展，GPS技術也將會發(fā)展的越來越迅速，同時工程測繪技術也會越來越現(xiàn)代化，當前的工程測量坐標轉換也會越來越簡捷精確。在CORS-RTK測量中的坐標轉換方法在實際的應用中表現(xiàn)出了很多問題，即在比較大的范圍進行測量時并且測繪項目都集中在該區(qū)域，應當使用兩套坐標聯(lián)測的方法來完成，并進行7參數(shù)求解，這樣可以避免適用于小區(qū)域的4參數(shù)方法中的不斷坐標校正問題。節(jié)省了大量的人力、物理、財力，同時也大大的提高了工作效率。如果將加密參數(shù)使用到大多數(shù)的移動站中，不僅可以使數(shù)據具有機密性，保證了參數(shù)的不泄露，還使工作人員觀測數(shù)據時不需要將數(shù)據傳輸?shù)綌?shù)據中心進行解算處理，這樣避免了工作時的繁瑣又保證了實時性。

參考文獻

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