淺談轉換參數對GPS—RTK測量精度的影響

楊孝欣+張天濤

摘 要：本文結合工程實例簡述了GPS-RTK應用中坐標轉換參數的求取及其對RTK測量精度的影響。

關鍵詞：RPS-RTK；坐標轉換參數；精度

中圖分類號：P228.4 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）01-0116-02

1 前言

隨著科技的發展，GPS-RTK測量技術已廣泛應用于工程項目當中，GPS-RTK技術又稱為載波相對動態實時差分技術，是一種全天侯、全方位的新型測量系統，能實時、準確地確定待測點的三維坐標。擁有在不通視條件下進行遠距離三維坐標傳遞，并且不產生誤差累計的優勢，被廣泛的應用于測量環境條件惡劣的工程測量領域。由于GPS測量是以WGS-84坐標為基礎的，而在實際工程測量和定位往往采用地方坐標系（如北京1954坐標系），因而就產生了坐標轉換的問題。

2 坐標轉換參數的求取方法

坐標轉換參數的獲取較為常用的有經典三維（3D）法和一步法。經典三維轉換方法是：計算出將坐標從一個系統轉換到另一個系統的3個平移參數、3個旋轉參數和1個比例因子，即通常講的7參數法。一步法是：通過將高程與點位分開進行轉換，在平面點位轉換中，首先將WGS84地心坐標投影到臨時的橫軸墨卡托投影，然后通過平移，旋轉和比例變換使之與計算的“真正的”投影相符合，其高程轉換則是通過簡單的GPS高程擬合來實現[1]。

3 應用實例及精度分析

3.1 工程實例

某工程控制網點位布置情況圖1所示，該控制網平面坐標系統為北京1954坐標系，中央子午線為120°45′，高程系統采用1985國家高程基準，其中GⅡ07為平面點，其余各點均為平高點。

3.2 衍射檢測方案

先假設GⅡ01、GⅡ02、GⅡ03、GⅡ04和瑞安基東坐標為未知，分別采用經典三維法和一步法，用GⅡ05、GⅡ06、GⅡ07和東段作為控制點計算坐標轉換參數。為驗證轉換參數的可靠性，對各點進行GPS-RTK重復檢測，將平差處理后檢測坐標與已知坐標進行比較，其偏差值結果見表1所示（注：）。

通過以下公式求得兩種轉換方法的點位中誤差Mcs和高程中誤差Mch，其對比結果見表2所示。

通過表2可以看出：Mcs≤50mm，Mch≤20mm，均能滿足規范要求，但采用控制點衍射檢測方案時，經典三維法獲得的轉換參數進行RTK測量，點位精度在整個測區均勻可靠，在控制點覆蓋范圍內和衍射區域都能保證一定的點位和高程精度。采用一步法轉換參數進行RTK測量的點位精度在控制點覆蓋的區域精度較高，但在衍射區域精度較差，且隨著衍射距離的增大，精度損失更大。

3.3 覆蓋檢測方案

由于該工程大橋起點和終點位置分別位于GⅡ02和GⅡ05附近，為使轉換參數能覆蓋整個施工區域，故選用GⅡ01、GⅡ03、GⅡ07和東段作為控制點，也采用經典三維法和一步法分別計算轉換參數，并對各點進行GPS-RTK檢測，其偏差值結果見表3所示，按照前述的公式同理可得兩種轉換方法的誤差對比結果見表4所示。

通過表4可以看出：采用控制點覆蓋測區方案時，兩種轉換參數的方法在覆蓋范圍內和衍射區域都能更好的保證一定的點位和高程精度。

3.4 方案對比結論

由以上兩種方案的檢核數據可知，計算轉換參數時選取的控制點的位置對RTK定位精度影響較為明顯，為了求得準確的轉換參數，選取計算轉換參數的控制點應盡可能多，且盡量均勻分布在測區周圍，并能完全覆蓋該測區。在實際工程應用中求取RTK坐標轉換參數時，當測區橢球參數和投影模型已知的情況下，應優先選擇經典三維法。反之則可選擇一步法，并且一步法獲得的轉換參數在應用于控制點所覆蓋的區域范圍時，測得的點位精度甚至高于經典三維法[2]。

4 結語

GPS-RTK的定位精度除了轉換參數的影響外，還受衛星信號和衛星分布，基準站位置的設置，觀測環境，操作誤差等諸多因素的影響。通過衛星星歷預報，避開衛星分布不均勻或衛星較少的時段；參考站的架設位置應盡量選擇在地勢較高、視野開闊的測區中央位置，且周圍沒有干擾衛星信號和電臺信號發射的物體；選取正確且合理的坐標轉換參數；對測點進行重復觀測，降低操作誤差等，上述方法都可有效的提高GPS-RTK的定位精度。

參考文獻

[1]CJJ/T73-2010.衛星定位城市測量技術規范[S].

[2]獨知行，劉智敏.GPS測量實施與數據處理[M].測繪出版社，2010.endprint