RTK參數(shù)的轉(zhuǎn)換方法及注意問題研究

范祥玉 王拓

摘? 要：在RTK測量的過程中，如何根據(jù)需要去選擇合適的轉(zhuǎn)換方法，求得適用的參數(shù)，一直是許多測量人員比較關注的問題。當我們在一個新的測區(qū)進行作業(yè)時，我們可能有一個控制點，或者兩到三個控制點以及更多，在進行坐標轉(zhuǎn)換的過程中，這些點如何取舍，在能夠保證精度的同時，如何盡可能的保證測量值的穩(wěn)定性以及測量作業(yè)操作更為簡單，需要我們加強對RTK參數(shù)轉(zhuǎn)換的問題進行分析研究。

關鍵詞：RTK參數(shù);轉(zhuǎn)換方法;注意問題

中圖分類號：TB22 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）36-0110-02

Abstract： In the process of RTK measurement， how to choose the appropriate conversion method and obtain the applicable parameters according to the needs has always been a problem that many surveyors pay close attention to. When we work in a new survey area， we may have one control point， or two or three control points and more. In the process of coordinate conversion， how to choose these points， how to ensure the accuracy at the same time， how to ensure the stability of the measured values as much as possible and how to make the measurement operation more simple， we need to strengthen the analysis and research on the conversion of RTK parameters.

Keywords： RTK parameter; conversion method; attention problem

1 概述

RTK作為現(xiàn)代測量的重要技術，測量精度更高、效率更快、測量范圍更寬廣，被各行各業(yè)廣泛應用。根據(jù)RTK的原理，參考站和流動站直接采集的都為WGS-84坐標。WGS-84坐標系是一種國際上采用的地心坐標系，是為GPS全球定位系統(tǒng)使用而建立的坐標系統(tǒng)，GPS廣播星歷是以WGS-84坐標系為根據(jù)的。CGCS2000是我國當前最新的國家大地坐標系。RTK是GPS系統(tǒng)的重要組成部分，全面掌握RTK參數(shù)的轉(zhuǎn)換方法以及注意事項，確保RTK測量更加的精確，從而更好地為我國測繪工程項目服務。本文通過對GPS的概念和構(gòu)成進行分析，明確RTK參數(shù)轉(zhuǎn)換方法，發(fā)揮出RTK測量的優(yōu)勢。

2 參數(shù)的轉(zhuǎn)換方法

GPS所提供WGS-84大地坐標在大多數(shù)工程項目中缺乏實際意義，需要將WGS-84坐標轉(zhuǎn)變?yōu)閲移矫孀鴺耍ㄈ鏑GCS2000）或工地坐標。在坐標轉(zhuǎn)換的過程中所使用的參數(shù)稱為轉(zhuǎn)換參數(shù)，轉(zhuǎn)換參數(shù)雖然用法和意義不一樣，但它們有一個共性：轉(zhuǎn)換參數(shù)都有控制范圍，不同區(qū)域的轉(zhuǎn)換參數(shù)是不同的，分別有七參數(shù)、四參數(shù)和三參數(shù)。因此在某個區(qū)域第一次施工時首先要計算適用于該區(qū)的轉(zhuǎn)換參數(shù)。在施工轉(zhuǎn)換或參數(shù)轉(zhuǎn)換時通常采用橢球轉(zhuǎn)換和高斯投影的方式，轉(zhuǎn)換參數(shù)定義三維空間直角坐標軸的偏移量和尺度差，提高整個轉(zhuǎn)換參數(shù)的整體效果[1]。

為了能夠更好地確保參數(shù)控制測量質(zhì)量，需要加強地方轉(zhuǎn)換參數(shù)的合理控制，首先要有足夠的控制點，平面控制要有三個以上的已知大地點，高程擬合需要六個以上的已知水準點。如果地形地貌條件復雜，控制點數(shù)量會要求更多，控制點的范圍和分布應均勻覆蓋整個測量區(qū)域，通常每兩個相鄰控制點的距離應該在3-5km左右?？刂泣c分布合理，即控制點越多越均勻越好，控制點的位置關系應精確對應到WGS-84大地坐標和地方坐標軸x、y、z，確保相互轉(zhuǎn)換正確。在地理坐標系統(tǒng)中，包括地球橢球體、大地基面和地理坐標系統(tǒng)三個構(gòu)成部分，這些信息都是已知或包含在文件中的，進行參數(shù)轉(zhuǎn)換[2]。目前最常見的三參數(shù)是由七參數(shù)演變而來，三參數(shù)不涉及到角度旋轉(zhuǎn)的問題，而許多OEM板生產(chǎn)廠家，將部分坐標系和WGS-84坐標系的轉(zhuǎn)換參數(shù)，直接輸入到OEM主板，這是因為該坐標系統(tǒng)與WGS-84坐標系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換關系固定。

由于我國地域廣闊，不宜采用某一套固定轉(zhuǎn)換參數(shù)，無法在接收機內(nèi)自動轉(zhuǎn)換參數(shù)而直接獲得坐標，只能夠通過軟件計算轉(zhuǎn)換參數(shù)，差分基準臺GPS接收機用戶，可以輸入轉(zhuǎn)換參數(shù)和WGS-84坐標，得到符合精度要求的差分臺當?shù)刈鴺?。雖然我國許多地區(qū)不能接入國家GPS網(wǎng)絡，但也可以使用一致性轉(zhuǎn)換。但對區(qū)域坐標獲取具有明顯的局限性，不同地區(qū)也沒有精確的轉(zhuǎn)換參數(shù)，根據(jù)GPS測量的實踐，重點提高WGS-84坐標系和當?shù)刈鴺讼档囊阎刂泣c觀測精度，作為強制符合基準值，通過近似轉(zhuǎn)換的可靠性和可行性分析，能夠有效實現(xiàn)參數(shù)轉(zhuǎn)換[3]。

3 參數(shù)轉(zhuǎn)換注意問題

根據(jù)上述描述能夠發(fā)現(xiàn)，在實際GPS測量時很有可能遇到以下幾種情況，例如寬廣的城區(qū)，只有有限數(shù)量等級控制點，如果遇到這種情況，則根據(jù)實際測量區(qū)域進行目標規(guī)劃[4]。如已有足夠的兩套坐標的控制點，則有精確的位置對應關系方便求解轉(zhuǎn)換參數(shù)。再如測區(qū)內(nèi)部有足夠的控制點，但沒有WGS-84坐標，可以先利用RTK測量基準站，將基準站作為起始位置，確保GPS接收機觀測符合要求，不會對RTK觀測相對位置產(chǎn)生影響，只有確定不同控制點之間相對精確的位置關系實現(xiàn)實時測定，WGS-84大地坐標才能夠快速準確地測定，但是很有可能遇到控制點距離過大，RTK作用半徑有限等問題。如果出現(xiàn)上述情況，控制點坐標相對準確，大地坐標保持一致，但靜態(tài)數(shù)據(jù)平差獲得的大地坐標不能夠與RTK觀測大地坐標相混合，因為計算的基準可能存在明顯偏差。如果有兩個靜態(tài)控制網(wǎng)，沒有進行統(tǒng)一平差，則分別給出大地坐標，因為一個網(wǎng)中的點和另一個網(wǎng)中點的大地坐標很可能不會重合。無論在測量時遇到哪種情況，利用點校正來進行參數(shù)轉(zhuǎn)換，通過點校正能夠提高RTK測量的整體精度，檢驗平面相對精度，還可以進行相當?shù)燃壍母叱虦y量，快速求取區(qū)域地方坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)。

另外需要注意的是，在RTK參數(shù)轉(zhuǎn)換時，經(jīng)常遇到兩種情況，一種是轉(zhuǎn)換為國家平面坐標，另一種是轉(zhuǎn)換為工地坐標。通常來說，橢球之間的轉(zhuǎn)換使用的參數(shù)不同程度存在差異，由于任何兩個橢球之間的轉(zhuǎn)換都不夠嚴密，求七參數(shù)也無法有效控制。在實際測量時，基本上采用單點校正的方法，通過對GPS主機輸出坐標和實際坐標之間的平移參數(shù)關系進行判斷，能夠提高單點校正的精度。在轉(zhuǎn)換為平面坐標時，如果地方坐標和國家坐標之間沒有旋轉(zhuǎn)，實際測量中所使用的單點校正，利用GPS主機輸出坐標和實際坐標之間的平移參數(shù)。如果地方坐標與國家坐標之間既有平移又有旋轉(zhuǎn)，則采用單點校正不能滿足要求，采用兩點校正獲得四參數(shù)。從理論上來看，運用平面坐標x、y可以保證四參數(shù)的精度最高，高程使用高程擬合是最精確的方法[6]。在RTK參數(shù)轉(zhuǎn)換過程中，最重要的就是用四參數(shù)轉(zhuǎn)換為平面坐標，用高程擬合轉(zhuǎn)換為高程精度。

4 工程實例分析

我們在青島、日照、威海等地區(qū)地形測量作業(yè)中分別采用以下兩種轉(zhuǎn)換參數(shù)進行測量坐標精度比較，一是控制點有當?shù)刈鴺讼底鴺?，沒有WGS-84坐標，二是控制點同時具有當?shù)刈鴺撕蚖GS-84坐標。通過比較發(fā)現(xiàn)，第一種方法WGS-84坐標通過RTK流動站測得，外業(yè)采集工作量較大，得到的WGS-84坐標精度較低，受基準站作業(yè)半徑距離影響。第二種方法WGS-84坐標在測區(qū)布設GPS控制網(wǎng)進行靜態(tài)采集所得，得到的WGS-84坐標精度較高，省去了現(xiàn)場采集的過程，不受基準站作業(yè)半徑距離影響，但需要事先布設GPS控制網(wǎng)進行觀測。總體上第二種方法無論從精度上、效率上都優(yōu)于第一種方法。

5 結(jié)束語

RTK定位技術在GPS測量中的諸多優(yōu)點，基本上已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的測量方法，成為主要的技術方法。在實際工作過程中，我們應該根據(jù)實際情況靈活機動的選擇轉(zhuǎn)換參數(shù)的求解方法，通過合理的選擇控制點提高測量精度、增強工作效率。目前已經(jīng)出現(xiàn)許多轉(zhuǎn)換模型和各種類型的GPS數(shù)據(jù)處理軟件，包括參數(shù)轉(zhuǎn)換方法，我們可以編寫適用的程序，將WGS-84坐標更好地轉(zhuǎn)換為實際需要的坐標。

參考文獻：

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[6]周亞東，張濤，李志偉.工程測繪中RTK測量技術特點與具體應用[J].城市建設理論研究（電子版），2020（08）：40.