RTK參數的轉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，如何根據需要去選擇合適的轉換方法，求得適用的參數，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進行作業時，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定性以及測量作業操作更為簡單，需要我們加強對RTK參數轉換的問題進行分析研究。

關鍵詞：RTK參數;轉換方法;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，被各行各業廣泛應用。根據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全球定位系統使用而建立的坐標系統，GPS廣播星歷是以WGS-84坐標系為根據的。CGCS2000是我國當前最新的國家大地坐標系。RTK是GPS系統的重要組成部分，全面掌握RTK參數的轉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的概念和構成進行分析，明確RTK參數轉換方法，發揮出RTK測量的優勢。

2 參數的轉換方法

GPS所提供WGS-84大地坐標在大多數工程項目中缺乏實際意義，需要將WGS-84坐標轉變為國家平面坐標（如CGCS2000）或工地坐標。在坐標轉換的過程中所使用的參數稱為轉換參數，轉換參數雖然用法和意義不一樣，但它們有一個共性：轉換參數都有控制范圍，不同區域的轉換參數是不同的，分別有七參數、四參數和三參數。因此在某個區域第一次施工時首先要計算適用于該區的轉換參數。在施工轉換或參數轉換時通常采用橢球轉換和高斯投影的方式，轉換參數定義三維空間直角坐標軸的偏移量和尺度差，提高整個轉換參數的整體效果[1]。

為了能夠更好地確保參數控制測量質量，需要加強地方轉換參數的合理控制，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域，通常每兩個相鄰控制點的距離應該在3-5km左右。控制點分布合理，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，確保相互轉換正確。在地理坐標系統中，包括地球橢球體、大地基面和地理坐標系統三個構成部分，這些信息都是已知或包含在文件中的，進行參數轉換[2]。目前最常見的三參數是由七參數演變而來，三參數不涉及到角度旋轉的問題，而許多OEM板生產廠家，將部分坐標系和WGS-84坐標系的轉換參數，直接輸入到OEM主板，這是因為該坐標系統與WGS-84坐標系統之間的轉換關系固定。

由于我國地域廣闊，不宜采用某一套固定轉換參數，無法在接收機內自動轉換參數而直接獲得坐標，只能夠通過軟件計算轉換參數，差分基準臺GPS接收機用戶，可以輸入轉換參數和WGS-84坐標，得到符合精度要求的差分臺當地坐標。雖然我國許多地區不能接入國家GPS網絡，但也可以使用一致性轉換。但對區域坐標獲取具有明顯的局限性，不同地區也沒有精確的轉換參數，根據GPS測量的實踐，重點提高WGS-84坐標系和當地坐標系的已知控制點觀測精度，作為強制符合基準值，通過近似轉換的可靠性和可行性分析，能夠有效實現參數轉換[3]。

3 參數轉換注意問題

根據上述描述能夠發現，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，只有有限數量等級控制點，如果遇到這種情況，則根據實際測量區域進行目標規劃[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換參數。再如測區內部有足夠的控制點，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。如果出現上述情況，控制點坐標相對準確，大地坐標保持一致，但靜態數據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。如果有兩個靜態控制網，沒有進行統一平差，則分別給出大地坐標，因為一個網中的點和另一個網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轉換，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，還可以進行相當等級的高程測量，快速求取區域地方坐標轉換參數。

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

4 工程實例分析

我們在青島、日照、威海等地區地形測量作業中分別采用以下兩種轉換參數進行測量坐標精度比較，一是控制點有當地坐標系坐標，沒有WGS-84坐標，二是控制點同時具有當地坐標和WGS-84坐標。通過比較發現，第一種方法WGS-84坐標通過RTK流動站測得，外業采集工作量較大，得到的WGS-84坐標精度較低，受基準站作業半徑距離影響。第二種方法WGS-84坐標在測區布設GPS控制網進行靜態采集所得，得到的WGS-84坐標精度較高，省去了現場采集的過程，不受基準站作業半徑距離影響，但需要事先布設GPS控制網進行觀測。總體上第二種方法無論從精度上、效率上都優于第一種方法。

5 結束語

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

參考文獻：

[1]宋奇迅，衣海成.非差和雙差RTK定位模型精度對比分析[J].測繪與空間地理信息，2020，43（S1）：160-162.

[2]牛慧軍，楊開偉，邱利軍.中長基線RTK定位算法研究及性能驗證分析[J].電子測量技術，2020，43（10）：174-178.

[3]張暉，張好賢，陳志勇.GPS-RTK技術與全站儀測量技術在房產測量精度中的對比分析[J].技術與市場，2020，27（06）：5-7.

[4]張煒，張旭鋒，胡申龍，等.利用GNSS-RTK的精確測量校正攬月湖測深數據[J].中國水運（下半月），2020，20（03）：263-265.

[5]王建忠，王玉龍，李睿智.河北CORS和EGM2008模型在RTK三維水深測量中的應用[J].北京測繪，2020，34（05）：671-674.

[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.