RTK使用中參數(shù)的使用

1、RTK使用中參數(shù)的應(yīng)用隨著RTK的廣泛應(yīng)用，在RTK使用過(guò)程中的問(wèn)題眾多，但最多的問(wèn)題還是參數(shù)搞錯(cuò)時(shí)出的，這里就參數(shù)問(wèn)題做簡(jiǎn)單說(shuō)明。一、橢球的影響我們經(jīng)常碰到的工地坐標(biāo)橢球無(wú)非北京54和西安80，即使一些獨(dú)立坐標(biāo)大多也是在54和80的橢球基礎(chǔ)上做的改變。但54和80的橢球都是參心系坐標(biāo)，屬二維坐標(biāo)，即平面和高程是分開(kāi)測(cè)量得到的，這樣的測(cè)量大多沒(méi)有考慮橢球的變形，平面坐標(biāo)在地球表面都是直線，通過(guò)角度和長(zhǎng)度應(yīng)用導(dǎo)線閉合的方法計(jì)算出來(lái)的，這樣的坐標(biāo)累積誤差也大，準(zhǔn)確程度也大受影響。因此，國(guó)家需建立一套高精度、三維、動(dòng)態(tài)的坐標(biāo)系統(tǒng)，也就是2008年7月1日啟用的地心坐標(biāo)系統(tǒng)，由于RTK直接測(cè)量可獲取到

2、實(shí)時(shí)三維坐標(biāo)，屬地心系，因此在整體方面而言，RTK精度還是較高的。橢球的基本參數(shù)為長(zhǎng)半軸a、短半軸b,扁率e，54橢球由俄羅斯人克拉索夫斯基建立起的數(shù)學(xué)模型，建立較早，與后來(lái)建立的80和2000坐標(biāo)系偏差較大，因此，54的坐標(biāo)求完參數(shù)以后，最容易出現(xiàn)較大的殘差的，如果在山區(qū)高程異常也比較明顯，因?yàn)?4的長(zhǎng)半軸a與2000差108米，短半軸b與2000差111米，經(jīng)度方向間距1度擴(kuò)大1.88米，緯度方向1度縮小1.94米，高程問(wèn)題下面再來(lái)展開(kāi)說(shuō)明，因此，在求參數(shù)時(shí)，54和80的橢球選擇上是很重要的。在短距離內(nèi)可能顯示不出來(lái)，但是超過(guò)10km后，差距還是較為明顯的。下面用數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)明：下圖是在中央子

3、午線為111度，84經(jīng)緯度al和a2個(gè)點(diǎn)在54和80橢球的坐標(biāo)表現(xiàn)和相對(duì)位置關(guān)系點(diǎn)名BL54橢球y80橢球yal37.33333333333333415879742284.687415872849593.a237.33333333933333415885458050.519115878554359.x-57.yx27635.832-57.y27®35.6從圖上可以看出，在緯度不變時(shí)，54和80橢球相對(duì)位置關(guān)系在大概9公里時(shí)，丫方向就有15cm左右的差距。同理，在經(jīng)度不變時(shí)，X方向也有不同的差值，具體可以自己嘗試。最后，再說(shuō)下2000坐標(biāo)系統(tǒng)與WGS84的關(guān)系，其實(shí)，WGS84與200

4、0坐標(biāo)系統(tǒng)定義上是一致的，基本可以認(rèn)為84即2000，當(dāng)然，也有細(xì)微的差別，就是扁率有點(diǎn)細(xì)微的差別，不過(guò)影響不大，可以認(rèn)為84即2000，因此在使用網(wǎng)絡(luò)連接省網(wǎng)的的狀況下，固定解高精度下測(cè)量的經(jīng)緯度，可以認(rèn)為是該點(diǎn)的84或者2000的經(jīng)緯度，可以作為一個(gè)2000或者84已知經(jīng)緯度去使用。二、中央子午線的影響中央子午線在參數(shù)中對(duì)精度的影響也較大，中央子午線的書(shū)面解釋就不多說(shuō)了，主要是中央子午線的影響，以及簡(jiǎn)單的應(yīng)用中央子午線。首先，中央子午線分3度帶和6度帶，3度帶公式是3n（n代表帶號(hào)），6度帶公式是6n-3（n代表帶號(hào)），怎么去理解呢？這里我簡(jiǎn)單舉個(gè)例子，例如：當(dāng)前RTK上顯示的經(jīng)度是113

5、度40分40秒，那么他的3度帶中央子午線就是114，他的6度帶中央子午線就是111。因?yàn)椋鶕?jù)公式計(jì)算3度帶中央子午線114控制的是112度30分到115度30分，左右各1度30分，正好3度；6度帶中央子午線111控制的是108度到114度，左右各3度，正好6度。再如，RTK當(dāng)前經(jīng)度是111度30分30秒，那么無(wú)論是3度帶還是6度帶，他的中央子午線都是111度，而且在同一橢球、沒(méi)有任何參數(shù)的情況下，投影坐標(biāo)是一樣的，只是東坐標(biāo)前面的帶號(hào)不同而已，3度帶前面帶號(hào)是37，6度帶前面帶號(hào)是19，后面的坐標(biāo)是一樣的。也就是在111的3度帶控制范圍內(nèi)是沒(méi)有換帶計(jì)算的，只有在114的3度帶控制范圍內(nèi)才有換

6、帶計(jì)算。其次，上面是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中央子午線的分法，也有很多城市自己建立的坐標(biāo)系統(tǒng)，這就是城市獨(dú)立坐標(biāo)系統(tǒng)了。例如：某個(gè)城市獨(dú)立坐標(biāo)系統(tǒng)是：橢球北京54、子午線112度30分、北平移100000米、東平移100000（一般標(biāo)準(zhǔn)的是500000米）米、投影面800。這就是一種獨(dú)立的坐標(biāo)系統(tǒng)，它不是按照大的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)的，而是根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r自己制定的標(biāo)準(zhǔn)而已，因此，自己不根據(jù)國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)而訂立的子午線都屬獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)。再次，獨(dú)立的坐標(biāo)系統(tǒng)與國(guó)家坐標(biāo)系統(tǒng)的差別在那里？相對(duì)位置還相同么？我認(rèn)為主要表現(xiàn)在以下：2.1坐標(biāo)表現(xiàn)形式不同所謂的坐標(biāo)表現(xiàn)形式是這樣的，一般標(biāo)準(zhǔn)形式的坐標(biāo)是：北坐標(biāo)小數(shù)點(diǎn)前7為，東坐標(biāo)小數(shù)點(diǎn)前6位或

7、者8位；而獨(dú)立坐標(biāo)系統(tǒng)可能北坐標(biāo)、東坐標(biāo)是小數(shù)點(diǎn)前5位、4位都有可能。2.2相對(duì)位置關(guān)系有大不同所謂的不同就平面而言，就有較大的差距，這里就以實(shí)例來(lái)說(shuō)明：下圖是84經(jīng)緯度在橢球選84時(shí)，G1和G2兩個(gè)點(diǎn)分別在中央子午線為111度和112度30分時(shí)的相對(duì)位置關(guān)系點(diǎn)容經(jīng)度緯度子午線為111度投影坐標(biāo)X投戢坐標(biāo)Y平面距離（米）相對(duì)平面位蚤差米）；G1112.2222222237.222222224138773.521621602.5931G2112.22222222282222224149872.921621440.9471111100.577子午線為U2度3Q分1:G1112.2222222237

8、.222222224137896.714488736.734：G2112.2222222237.232222224148995.280488751.70211098.576112.001:從圖上可以看出，在橢球相同時(shí),G1和G2兩點(diǎn)分別在子午線111和113度30分的平面距離為11100.577和11098.576，也就是說(shuō)，在大概11km時(shí)，相對(duì)平面位置差2米，這樣求出的參數(shù)平面精度根本達(dá)不到。綜上所述，中央子午線還是非常重要的一點(diǎn)，一般要根據(jù)工程方提供的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)執(zhí)行，如果沒(méi)有提供標(biāo)準(zhǔn)，則自己來(lái)訂立這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，但是必須在測(cè)量報(bào)告上必須得體現(xiàn)。三、其它投影參數(shù)的影響其它投影參數(shù)包括了投影面，北加常

9、數(shù)，東加常數(shù)，投影比例等。由于其它投影參數(shù)測(cè)量中涉及的較少，只有投影高偶爾用到，只需按照提供的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)輸入就行。四、四參數(shù)、七參數(shù)、高程擬合、矯正參數(shù)四參數(shù)是由北平移、東平移、旋轉(zhuǎn)角、投影比例四個(gè)參數(shù)構(gòu)成的。七參數(shù)是由三個(gè)平移參數(shù)、三個(gè)旋轉(zhuǎn)參數(shù)、一個(gè)比例參數(shù)組成的。高程擬合是由6個(gè)高程參數(shù)組成。矯正參數(shù)是三個(gè)平移參數(shù)組成的。在我們的工程之星3.0里面這些參數(shù)是混和使用的，但是也有一些注意要點(diǎn)，比如7參數(shù)是不能和高程擬合配合使用，4參數(shù)不能和7參數(shù)配合使用，7參數(shù)可以和矯正參數(shù)配合使用等等。在我們工程之星3.0里面矯正參數(shù)是最靈活的參數(shù)，可以和任意參數(shù)配合使用。從2008年推出地心系坐標(biāo)以后，各地

10、紛紛建立2000坐標(biāo)系統(tǒng)控制網(wǎng)，從各個(gè)省做的控制網(wǎng)平差報(bào)告可以看出（如需看各省2000系統(tǒng)建立報(bào)告請(qǐng)到網(wǎng)上查詢(xún)），七參數(shù)基本使用率比較低，原因就是七參數(shù)在高程方面毫無(wú)優(yōu)勢(shì)可言，只有在高程異常值不大的小范圍內(nèi)可以使用，我們常用的七參數(shù)是布爾沙模型，這個(gè)模型在高程方面非常差，在山區(qū)大一點(diǎn)的范圍，可明顯看出其劣勢(shì)，即使有使用的省份也大多是平原地區(qū)，而且從沒(méi)用于高程方面，也是使用的二維七參數(shù)，顧名思義，就是用的平面而已，平面是沒(méi)有問(wèn)題的，高程是分開(kāi)來(lái)計(jì)算的。各省大都是用的格網(wǎng)點(diǎn)內(nèi)插的方式來(lái)進(jìn)行54和80轉(zhuǎn)換2000坐標(biāo)的，這種方法類(lèi)似我們的四參數(shù)+高程擬合的方式來(lái)處理，因此，在使用RTK時(shí)，建議用四參

11、數(shù)+高程擬合的方式來(lái)進(jìn)行測(cè)量工作為較好，如果使用電臺(tái)則還需要矯正參數(shù)來(lái)配合，如果是網(wǎng)絡(luò)則四參數(shù)+高程擬合就可以了。下面用一組數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)明一下：下圖4.1是使用靜態(tài)解算軟件在80橢球上并且是選用了曲面擬合以后的內(nèi)復(fù)核高程殘差，差值較大的是3號(hào)點(diǎn)的5cm左右，該次靜態(tài)跨度為70km左右，整體平差所得，屬山區(qū)。圖4.1正常高（高程）犬地高正常高（擬合）差值Rms(nun)BASE895.3830878.5581895.3633-0.019718.4423J0011296.30001281.27801296.2871-0.012933.5771JOO31216.05401200.20901216.101

12、70.047719.8202J0081158.76101141.81601158.7552-0.005822.6864J0111041.22701024.21801041.23070.003734.0789J015861.4460845.0980861.4274-0.018619.9526JO19855.6130839.2700855.6026-0.010433.2377J021985.2030967.9670985.21990.016931.8770JO23960.7190943.0500960.7180-0.001034.1542擬合后高程殘差如果將解算所得的80坐標(biāo)已知點(diǎn)和三維自由（約束

13、）網(wǎng)平差所得經(jīng)緯度配對(duì)輸入工程之星求轉(zhuǎn)換參數(shù)功能里面，會(huì)得到下圖4.2圖4.2base4043883413091895.38336.31186113.0152878.5580.01-0.02YY14089338437439.31296.336.55599113.17571281.2780.008-0.013YY34065186427921.31216.05436.42541113.1141200.2090010.048YY840648464032021158.76136.42351112.55051141.816001-0.006YY114093261398683.81041.22736.57

14、551112.51491024.21800020.004YY154059899419567.6861.44636.40002113.0606845.0980.001-0.019YY194039886429190.1855.61336.29137113.124839.270.001-0.01YY214029670404950.2985.20336.23348112.5631967.9670.0010.017YY234041114386636.6960.71936.29389112.441943.050.005-0.001YY上圖為工程之星cot文件轉(zhuǎn)換到excel,可以看出高程殘差顯示一致，經(jīng)過(guò)

15、山西已做出2不同地方控制網(wǎng)的RTK實(shí)地測(cè)試已知點(diǎn)，得出結(jié)論如下：高程最大殘差不會(huì)超過(guò)15cm，經(jīng)過(guò)20多個(gè)聯(lián)測(cè)點(diǎn)的實(shí)地測(cè)試，高程大多在5cm之內(nèi)，只有個(gè)別23個(gè)點(diǎn)，會(huì)略微超過(guò)10cm，當(dāng)然如果要求過(guò)高，可以做大地水準(zhǔn)面精化，做水準(zhǔn)模型，一般需要大量的人力和物力。如果不選用曲面擬合會(huì)得到如下圖4.3圖4.3擬合后高程殘差N號(hào)正常高（高程）大地高正常高（擬合）差值Rnts(jiur)BASE895.3830878.5581895.3197-0.063373.0031J0011296.30001281.27801296.51930.2193128.3049J0031216.05401200.2090

16、1216.11670.062781.2846J0081158.76101141.81601158.7493-0.011776.1456J0111041.22701024.21801041.0169-0.2101140.8472J015861.4460845.0980861.4108-0.035263.8104JO19855.6130839.2700855.4113-0.2017109.0635J021985.2030967.9670985.22570.0227102.0144J023960.7190943.0500960.93640.2174120.8209上圖可以看出，不選用曲面擬合所看到的差值最大的有20cm多,通過(guò)工具箱使用七參數(shù)內(nèi)復(fù)核高程的殘差與上圖類(lèi)似，在工程之星3.0里面輸入7參數(shù)實(shí)地測(cè)試已知點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)最大的差值可達(dá)到1米！綜上所述，網(wǎng)絡(luò)狀況，使用RTK還是使用四參數(shù)+高程擬合的方式更優(yōu)；電臺(tái)還是四參數(shù)+高程擬合+矯正參數(shù)。最后，再說(shuō)說(shuō)電臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)切換的問(wèn)題，比如，起初求轉(zhuǎn)換參數(shù)時(shí)，還是先用網(wǎng)絡(luò)去求，為什么呢？這是因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)求出轉(zhuǎn)換參數(shù)有很多好處，好處在：網(wǎng)絡(luò)求出的轉(zhuǎn)換參數(shù)，四參數(shù)和高程擬合參數(shù)已經(jīng)定死（再進(jìn)行校正向?qū)Р粫?huì)發(fā)生改變），而矯正參數(shù)里面，X、y兩個(gè)平移參數(shù)為0如果有擬合參數(shù)（大于等于4個(gè)已知點(diǎn)），那么h也為0；如果沒(méi)有擬合參數(shù)（小于4個(gè)已知點(diǎn)），那么高