利用RTK技術(shù)求解WGS

1、2010年2月第1期城市勘測U iban Geoteclimcal I nvestigati on &SuiveyingFeb .2010No.l文章編號1672-8262(201001-110-02 中圖分類號:P228文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B利用RTK技術(shù)求解W GS-84坐標(biāo)與1954北京坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的探討劉坤3A z r r /流動臺基準(zhǔn)臺3收稿日期：20090702作者簡介:劉坤（1980-,男，助理工程師，主要從事城市測繪技術(shù)工作。（衢州市測繪院，浙江衢州324000摘 要主要介紹了應(yīng)用GPS -RTK技術(shù)求解WGS -84與衢州城區(qū)1954北京 54坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的方法與過程，探討RTK技術(shù)

2、在實際工作中求解參數(shù)的過程以及RTK技術(shù)在城市測量中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞RTK:轉(zhuǎn)換參數(shù);W GS -84坐標(biāo);1954北京坐標(biāo)1前言全球定位系統(tǒng)（G1 obal Positi oning Svste m ,GPS是美國從上世紀(jì)70年代開始研 制，歷時20年、耗資200億美元，于1994年全面建成，具有在海、陸、空進(jìn)行全位系 統(tǒng)。經(jīng)近10年我國測繪等部門的使用表明,GPS以全天候、高精度、自動化、高效 益等顯著特點，贏得廣大測繪工作者的信賴,并成功地應(yīng)用于大地測量、工程測量、 航空攝影測量、運載工具導(dǎo)航和管制、地殼運動監(jiān)測、工程變形監(jiān)測、資源勘察、 地球動力學(xué)等多種學(xué)科,從而給測繪領(lǐng)域帶來一場深刻的

3、技術(shù)革命，特別是實時載波 相位差分定位（Real Ti m e Kuie made,RTK，其中，由于RTK定位的測量精度高（可達(dá) 厘米級并且置信度可以達(dá)到99.9%,因此在工程測量中應(yīng)用非常廣泛。2 RTK原理RTK技術(shù)始于20世紀(jì)90年代初，是基于載波相位觀測值基礎(chǔ)上的實時動態(tài)定位技術(shù)。如圖1所示RTK技術(shù)的工作模式是在 已知點上架設(shè)基準(zhǔn)站，接受機(jī)借助電臺將其觀測值及坐標(biāo)信息、發(fā)送給流動站接收機(jī),流動站接收機(jī)通過電 臺（數(shù)據(jù)鏈接受來自基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù),同時還要采集GPS觀測數(shù)據(jù)，在系統(tǒng)內(nèi)形成載波 相位差分觀測方程，采用卡爾曼濾波技術(shù),在運動中初始化求出整周模糊度。并進(jìn)行 實時處理，求得其三維坐

4、標(biāo)（X,Y,Z，精度可達(dá)厘米級。但由于信號受到其他信號及建 筑物的影響通常城市測量中基準(zhǔn)站與用戶站之間的距離一般不超過lOkin15km。因而在大范圍的測區(qū)，基準(zhǔn)站不能固定在某一個點上，它根據(jù)用戶站的需要，在測區(qū)均勻布設(shè)幾個架設(shè)基準(zhǔn)站的控制點O圖1 RTK技術(shù)基本原理圖3技術(shù)要點(1基準(zhǔn)站的選擇RTK定位測量中，流動站隨著與基準(zhǔn)站距離的增大，初始化的時間將會延長,精度將會降低，所以流動站與基準(zhǔn)站之間的距離不能 太大，一般不超過10km范圍，基準(zhǔn)站一般要求選擇在周圍沒有遮擋、地勢較高開闊 的地方，一方面使基準(zhǔn)站能夠接收到盡可能多的GPS衛(wèi)星信息。另一方面基準(zhǔn)站要 求遠(yuǎn)離無線電發(fā)射源、高壓電線及大

5、面積水域。(2坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的求解過程求取轉(zhuǎn)換參數(shù)的方法主要有:在有控制點的W GS -84坐標(biāo)和國家1954北京 坐標(biāo)時，根據(jù)兩套坐標(biāo)系統(tǒng)建立關(guān)系求得轉(zhuǎn)換參數(shù);在測區(qū)已經(jīng)進(jìn)行了 GPS控制測量，應(yīng)用已求得 的轉(zhuǎn)換參數(shù)人工輸入轉(zhuǎn)換參數(shù),從而進(jìn)行兩種坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換;采用地圖投影的方式，即使用已知的投影方式 來確定轉(zhuǎn)換參數(shù)。在使用第1期劉坤1利用RTK技術(shù)求解W GS-84坐標(biāo)與1954北京坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的探討和方法進(jìn)行求取轉(zhuǎn)換參數(shù)時，基準(zhǔn)站的坐標(biāo)必須放在已知點上，而且基準(zhǔn)站 的W GS-84坐標(biāo)必須是已知的國家1954北京坐標(biāo)通過已知的轉(zhuǎn)換參數(shù)和投影方式 反算得到。應(yīng)用控制點求解轉(zhuǎn)換參數(shù)時，可以有不同的

6、作業(yè)方式:基準(zhǔn)站位于已知點上，該 點的W GS-84坐標(biāo)的獲得可以采用已有的靜態(tài)數(shù)據(jù)，直接將控制點的W GS-84坐標(biāo) 和1954北京坐標(biāo)輸入手簿直接求取、或者也可以點采集的方式獲取，此法是在無W GS-84坐標(biāo)成果的情況下使用的一種方法，基準(zhǔn)站的W GS-84坐標(biāo)通過單點定位得 到，再用流動站到控制點上去采集W GS-84坐標(biāo),然后再應(yīng)用采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換參 數(shù)的求取。當(dāng)在某些特殊的地方,無合適的控制點坐標(biāo)來設(shè)置基準(zhǔn)站，可以采用基 準(zhǔn)站任意擺放的方式，即虛擬一個基準(zhǔn)站的1954北京坐標(biāo)基準(zhǔn)站的W GS-84坐標(biāo) 直接測量手簿讀取，然后流動站再到各個控制點上去采集W GS-84坐標(biāo)，由于基準(zhǔn)站

7、 的1954北京坐標(biāo)是一個虛擬坐標(biāo),所以在求解轉(zhuǎn)換參數(shù)時基準(zhǔn)站不得參與轉(zhuǎn)換參數(shù) 的求解。在求解轉(zhuǎn)換參數(shù)時,要求控制點的個數(shù)在3個以上，此外，通過實際作業(yè)發(fā)現(xiàn)，利用 遠(yuǎn)離作業(yè)區(qū)的控制點求解的轉(zhuǎn)換參數(shù)，誤差較大，所以在求解轉(zhuǎn)換參數(shù)時，最好使用作 業(yè)區(qū)附近的控制點來求解轉(zhuǎn)換參數(shù)。根據(jù)以上原理、我們以Ti 1 m ble GPS5800為例,在衢州城區(qū)范圍內(nèi)利用已知GPS 四等點亞美小區(qū)、回籠村、過溪販、荷花新村、子明山、下田山、百家塘、山背 山共8個點。在TSC2手簿新建一個任務(wù),選擇“無投影/無基準(zhǔn)，然后是鍵入已知點 W GS-84坐標(biāo)和1954北京坐標(biāo)，第三步是點校正，會出現(xiàn)如下界面： 點校正點

8、水平殘差垂直殘差使用AAAAO. OOOmO .000m H.V增加刪除 結(jié)果應(yīng)用 選項在上面的界面中，選擇增加，回到點校正界面：校正點網(wǎng)格點名稱：？GPS點名稱？使用活按照做第一個點校正的操作做其他點校正。做完最后一個點校正后，出現(xiàn)的界 面如下：點校正點水平殘差垂直殘差使用AAAAO. OOOmO.000m H,VBbbb0.000m0.001m H,VZZZZ0.000m0.000m H,V增加刪除 結(jié)果應(yīng)用 選項在上面的界面中，選擇應(yīng)用，點校正完成，在出現(xiàn)的界面中按ESC回到TSC2主界面，求得衢州城區(qū)一套W GS-84坐標(biāo)與1954北京坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)。轉(zhuǎn)換參數(shù)投影橫軸墨卡托投影假北【32

9、06763.620中央子午線:118。49,33.03843比例因子半長軸:6378137.0扁率【298.2572229329坐標(biāo)網(wǎng)格項目高度0基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換類型:三參數(shù)半長軸:6378137.0扁率【298.2572229329水平平差類型:平面原北點:3205855.629m原東點:500979.885m北平移量：-1.869東平移量0.331旋轉(zhuǎn):0。0116.256576”比例因子：1.00000154垂直平差類型斜面原北點:3206763.613.309m原東點:495948.624m北斜坡：0.850ppm東斜坡:-43.522ppm常量平差：-5.720iii(3參數(shù)可靠性的檢驗我們

10、將基準(zhǔn)站架設(shè)在單位樓頂?shù)腉PS四等點-規(guī)劃局點上，流動站在已知點上檢 核。同時也檢驗測區(qū)內(nèi)已有一級導(dǎo)線點三維坐標(biāo)的1116、1184、137三點。經(jīng)過檢 驗與已知坐標(biāo)相比較，得出以下差值。檢核點與已知點的比較最大點位中誤 差:0.043m,S小點位中誤差:0.014111.*大高程誤差:0.030111撮小高程誤 差:0.001mo檢驗結(jié)果表明、我們所求的轉(zhuǎn)換參數(shù)是正確的，今后衢州城區(qū)的任何區(qū)域都可使 用這套轉(zhuǎn)換參數(shù)進(jìn)行測量。4 結(jié)語(1求得W GS-84坐標(biāo)與1954北京坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換參數(shù)、可以方便地在該衢州城區(qū)的 某一區(qū)域進(jìn)行動態(tài)測量,不受起始點和地形點的限制，克服了許多用常規(guī)儀器和靜態(tài) GP

11、S觀測帶來的不利因素，從而大大地縮(下轉(zhuǎn)第114頁Ill城市勘測2010年2月二的誤差明顯要小于方案一。4結(jié)論通過實驗對比發(fā)現(xiàn)兩種方案下多項式擬合法的精度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于四參數(shù)轉(zhuǎn)換法 多項式，證明多項式擬合法的相關(guān)性更好;兩種轉(zhuǎn)換方法下方案二的誤差明顯要小于 方案一,說明在網(wǎng)邊緣和網(wǎng)中同時加以約束，要比只選網(wǎng)外圍精度更好，可靠性更高。四參數(shù)轉(zhuǎn)換模型轉(zhuǎn)換參數(shù)少，算法簡單，但轉(zhuǎn)換精度稍差，適用于小比例尺地理信 息中坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換;多項式擬合法，參數(shù)多，擬合式復(fù)雜，但達(dá)到了很好的精度，可靠性也 大大提高，適用于對精度要求高的地理信息坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換。參考文獻(xiàn)汪生燕，王海芹淺淡W GS-84坐標(biāo)系與任意坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)

12、換卩西部探礦工程,2009(4李沖，譚理，余銀普等.國家坐標(biāo)與地方坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換方法研究卩城市勘測,2009(1劉天佑坐標(biāo)轉(zhuǎn)換及坐標(biāo)的擬合推估J.煤炭技術(shù)，2000,19(6張項鐸，謝世杰.W GS-84轉(zhuǎn)換為國家實用坐標(biāo)的研究J.測繪通報,1997(5劉大杰，施一民,過靜菇全球定位系統(tǒng)(GPS的原理與數(shù)據(jù)處理M 上海同濟(jì)大學(xué)出版社,1996The Conveisi on Between W GS-84Cooidi n ates and Local Coordi n atesTang YuJuaii.Shi Ke(Kun in mg Umveisitv of Science and Teclmol

13、 ogy.Kuiun ing650093,Chma Abstiact:On the research of the conveisi on lelati onshi p of the W GS-84and the 1 ocal mdependent coordinate svs2 te in of U iban GPS m t w o-di m ensi onal,compaied and analyzed the en oi;p recisi on and leliabilitv bet w een f our paia met2 lie conveisi on model and polv

14、no m lai fittmg method and gave s ome usefill conclusi oils.Key woids:W GS-84cooidinate;tiansf or mati on para nieteiicooiduiate uansf 01 mati on;fitting(上接第111頁短觀測時間，提高了工作效率。(2本次轉(zhuǎn)換參數(shù)確定后，經(jīng)過衢州市測繪院一段時間的工作，進(jìn)一步證實了參數(shù) 的正確性。(3應(yīng)根據(jù)測區(qū)的實際情況選擇合適的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)求解方法，參與坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的 已知點應(yīng)在3個以上，且分布要均勻，做到在滿足精度要求的情況下，盡可能減少外業(yè) 的工作強(qiáng)度。參考

15、文獻(xiàn)CJJ8-99.城市測量規(guī)范.劉大杰，施一民,過靜垢全球定位系統(tǒng)(GPS的原理與數(shù)據(jù)處理M.上海:同濟(jì)大學(xué)出版社,1996Between W GS-84and BJ-54Usi n g RTKL iu Kun(Suiveying and Mapp ing I nstitiite of QuZ1ioilQuZ1iou324000,ChinaAbstiact:This paper inti oduces the measures and p i ocess for finding the paia meteis fi om cooidmate tiansf 01 mati on bet w een W GS-84and BJ-54at the cit