談水利工程測量中用GPSRTK獲取坐標(biāo)的方法

李 炳，范秀慶，王方圓

（濟(jì)南市水利建筑勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，山東 濟(jì)南250101）

CORS模式下的GPSRTK測量技術(shù)近年來已在工程測量、地籍測量等項(xiàng)目中得到了廣泛的應(yīng)用。但在一些水利工程中，由于河道地處山丘區(qū)或者水庫現(xiàn)場的樹木較多等原因?qū)е翪ORS信號較差，僅使用CORS模式測量會(huì)影響測量精度和工作效率，所以架設(shè)基站使用電臺通信仍是此類項(xiàng)目首選的方法。在實(shí)際測量工作中，許多工作人員對兩種模式下獲取坐標(biāo)的方法、原理、數(shù)據(jù)處理方式等并不了解。本文以濟(jì)南市某小型塘壩地形圖測量項(xiàng)目為例，對兩種模式下獲取點(diǎn)坐標(biāo)的方法和原理進(jìn)行探討。

1 CORS模式下的GPSRTK測量

連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)（Continuous Operational Reference System），簡稱CORS系統(tǒng)，可以定義為一個(gè)或若干個(gè)固定的、連續(xù)運(yùn)行的GPS參考站。將CORS站與某些WGS84（或ITRF，因?yàn)閮烧咧g相差甚?。┳鴺?biāo)已知的點(diǎn)聯(lián)測，求出CORS站在WGS84中的準(zhǔn)確坐標(biāo)。利用計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)通信和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)組成的網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)地向不同類型、不同需求、不同層次的用戶自動(dòng)地提供經(jīng)過檢驗(yàn)的不同類型的GPS觀測值、各種改正數(shù)、狀態(tài)信息，以及其他有關(guān)GPS服務(wù)項(xiàng)目的系統(tǒng)。

CORS技術(shù)目前在技術(shù)算法上分成VRS、FTK、主輔站技術(shù)，此次實(shí)驗(yàn)采用的CORS方案是VRS。與常規(guī)RTK不同，VRS網(wǎng)絡(luò)中，各固定參考站不直接向移動(dòng)用戶發(fā)送任何改正信息，而是將所有的原始數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)通訊線發(fā)給控制中心。同時(shí)，移動(dòng)用戶在工作前，先通過GSM的短信息功能向控制中心發(fā)送一個(gè)概略坐標(biāo)，控制中心收到這個(gè)位置信息后，根據(jù)用戶位置，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)選擇最佳的一組固定基準(zhǔn)站。根據(jù)這些站發(fā)來的信息，整體地改正GPS數(shù)據(jù)的軌道誤差、電離層和對流層折射引起的誤差，將高精度的差分信號發(fā)給移動(dòng)站。這個(gè)差分信號的效果相當(dāng)于在移動(dòng)站旁邊生成一個(gè)虛擬的參考基站，從而解決了RTK作業(yè)距離上的限制問題，并保證了用戶的精度。

由此可知，通過CORS獲取的點(diǎn)坐標(biāo)是經(jīng)過一系列改正后的WGS84坐標(biāo)。我們只需通過求解出來的七參數(shù)，便可把WGS84坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成我們需要的不同坐標(biāo)系下的坐標(biāo)。

2 電臺模式下的GPSRTK測量

架設(shè)基站一般有兩種方式：一是未知點(diǎn)架站，通過設(shè)置三參數(shù)、四參數(shù)或七參數(shù)，利用移動(dòng)站在已知點(diǎn)校對，或者無需參數(shù)，直接用移動(dòng)站在幾個(gè)已知點(diǎn)采集坐標(biāo)，然后通過手簿的測量軟件進(jìn)行參數(shù)求解。二是在已知點(diǎn)架設(shè)基站，利用已知參數(shù)和基站坐標(biāo)，移動(dòng)站可直接進(jìn)行工作。

電臺模式下，RTK所使用的差分信號就是靠電臺來進(jìn)行接收的?；鶞?zhǔn)站獲取的是未進(jìn)行衛(wèi)星星歷、電離層折射等誤差改正的WGS84坐標(biāo)，是一個(gè)概略位置。因此，即使架設(shè)在同一個(gè)點(diǎn)上，每次獲取的WGS84坐標(biāo)也是不同的。

此次實(shí)驗(yàn)采取的是基準(zhǔn)站架設(shè)在未知點(diǎn)上的方法。在這種情況下，我們不能直接利用求解出來的七參數(shù)來獲取我們需要的不同坐標(biāo)系的坐標(biāo)，只能通過一個(gè)我們需要的坐標(biāo)系下的控制點(diǎn)坐標(biāo)來進(jìn)行坐標(biāo)校正，求得校正參數(shù)后，才能利用GPSRTK測量得到正確的點(diǎn)坐標(biāo)。

3 應(yīng)用實(shí)例

3.1 實(shí)驗(yàn)區(qū)概況

實(shí)驗(yàn)區(qū)選在濟(jì)南南部山區(qū)柳埠鎮(zhèn)附近，東西長約120 m，南北長約60 m，校核點(diǎn)距最遠(yuǎn)測量點(diǎn)約346 m。

3.2 測量成果

在CORS模式下和電臺模式下獲取的WGS84坐標(biāo)，如表1所示。通過1980西安坐標(biāo)系下的平面坐標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)換獲取的WGS84坐標(biāo)，如表2所示。表1中，點(diǎn)1、2、3、4是在CORS模式下獲取的WGS84坐標(biāo)，其它點(diǎn)是在電臺模式下獲取的WGS84坐標(biāo)。點(diǎn)5是對點(diǎn)1進(jìn)行的坐標(biāo)檢核，是同一個(gè)測量點(diǎn)。通過比較可知，點(diǎn)1和點(diǎn)5的WGS84坐標(biāo)是不同的，轉(zhuǎn)換成80坐標(biāo)系后，點(diǎn)平面誤差大約1 m。表2中通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換獲得的WGS84坐標(biāo)和表1中通過CORS獲取的WGS84坐標(biāo)基本一致，與電臺獲取的WGS84坐標(biāo)不一致，轉(zhuǎn)換成80坐標(biāo)系后，平面誤差也大約1 m左右。

表1 在CORS模式下和電臺模式下獲取的WGS84坐標(biāo)

表2 通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換獲取的WGS84坐標(biāo)

4 結(jié)語

在CORS模式下獲取的WGS84坐標(biāo)是經(jīng)過一系列改正后的精度較高的坐標(biāo)，可通過七參數(shù)直接轉(zhuǎn)換成我們需要的測量坐標(biāo)系下的坐標(biāo)。在電臺模式下獲取的WGS84坐標(biāo)是未進(jìn)行改正的概略坐標(biāo)，無法滿足測量精度要求，不能利用七參數(shù)直接轉(zhuǎn)換成我們想要的測量坐標(biāo)系下的坐標(biāo)。要先通過WGS84坐標(biāo)系與已知坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換七參數(shù)把獲取的已知坐標(biāo)系下的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成精度較高的WGS84坐標(biāo)，然后再通過WGS84坐標(biāo)系與所需坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換七參數(shù)把精度較高的WGS84坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成我們需要的坐標(biāo)系下的坐標(biāo)。