CORS—RTK测量中的坐标转换方法研究①

王文成

摘 要：随着GPS技术的不断发展，在野外的控制测量中精度已经可以达到厘米的级别，GPS在实际应用中表现出的良好的精度、快速的反应和优秀的实时性等优点，这都是传统的测量方法无法比拟的，它在测量中的作用也是越来越重要。而利用网络RTK技术建立的GPS参考站网（CORS）也得到了快速的发展和建设，以下主要对网络RTK测量中的坐标转换方法进行了研究讨论。

关键词：CORS坐标转换 网络RTK测量 坐标系统 坐标转换

中图分类号：P226+.3 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）08（b）-0041-01

当今的社会中GPS的应用越来越广泛，随着GPS的发展，CORS在国内也进行了大规模的建设，GPS参考站网通过网络RTK技术实现应用，网络RTK技术在应用方面有很大的优势，它的高精度、高效率、实时性以及表现出的无误差累计等优点被广泛的应用。GPS定位的结果是用WGS-84坐标表示出来的，所以在使用的时候需要用平面坐标来表示GPS的定位结果，这样才可以提高坐标的精度和工作的效率。

1 国内GPS测量中常用的坐标系统

在我国主要采用的坐标系有四种，分别为WGS-84坐标系、1954年北京坐标系、1980年西安坐标系和地方独立坐标系。

1.1 WGS-84坐标系

目前GPS所采用的坐标系统为该系统，该系统是由美国国防部制图局建立的一种协议地球坐标系（CTS）。精密星历和历书参数都是基于该坐标系统的。WGS-84坐标系的X，Z轴分别指向BIH1984.0的起始子午面和赤道交点、BIH1984.0定义的协议地球极方向。Y轴与他们构成了右手系。

1.2 1954年北京坐标系

在新中国成立以后，我国大地测量快速发展，广泛采用的都是该坐标系，该坐标系是源自于苏联1942年普尔科夫坐标系，它采用的是克拉索夫斯基椭球参数。当时国内开展了大规模的大地测量，该参心大地坐标系应运而生。

1.3 1980年西安大地坐标系

1980年我国建立了新的国家坐标系，原点设在西安。该坐标系与1954年北京坐标系属于两个不同的参心坐标系。

1.4 地方独立坐标系。

它具有独立的原点和定向方式，是根据当地平均海拔高度确定的参考椭球。

2 网络RTK常用坐标转换方法

在网络TRK测量中，通过坐标转换可以实时的获取需要的坐标系坐标。转换的参数有三参数、四参数、七参数和拟合参数。

2.1 三参数

这种方法需要在每次开机的时候都进行重新的校正，可以在已知点或者未知点上来架设参考站。它的工作原理就是通过一个已知点来计算出X、Y、H的差值，即计算出WGS-84坐标系统的坐标值和实际应用坐标值的差值。

2.2 四参数和七参数

四参数是同一个椭球内不同坐标系相互转换参数，即X、Y、A（旋转角）、K（尺度比）的差值。七参数与四参数不同，七参数是两个椭球之间的转换，七参数的方法比较严谨，它包括X平移，Y平移，Z平移，X旋转，Y旋转，Z旋转，尺度变化K。该方法复杂严密，它是静态测试，需要的已知点也有要求即3个以上的WGS-84坐标和所需坐标。

2.3 拟合参数

这种求法主要指得是高程拟合参数，需要在高精度的正常高程值下，RTK测量需要合理的求出高程的拟合面，因为对于静态测量，最高是三等的水准的精度，而RTK主要是四等及其以上。工作原理就是求出四参数，在拥有高程的已知点超过六个时，软件就可以计算拟合参数并启动。

3 RTK在坐标转换当中的具体操作

在坐标转换当中会遇到多种情况，主要可以分为三种情况。

第一，在测量时有两组数据，即控制点的WGS84坐标和对应的地方坐标（一般为北京54坐标），这种情况下需要将对应控制点的WGS84坐标输入到参考站上，再输入对应的天线高。流动站对两组数据进行坐标参数转换，用适当的方法算出，直接进行测量和放样。在有已知WGS84坐标的点上都可以架设流动站，这样流动站用相同的转换参数就可以测量出相同的结果。

第二，在测量时只有一组数据，即只有提供控制点的地方坐标（一般为北京54坐标）。这种情况下我们需要首先将参考站架设到某一个控制点上，然后求出该点的WGS84坐标，再用同样的方法使用流动站测量多个控制点的WGS84坐标（最好在三个以上）。再将测量出的对应的坐标输入到接收机中，计算出坐标转换参数，最后流动站直接进行测量和放样。强调的是这种情况只需要在整个区域内求一次WGS84坐标，其余的点可以利用已知地方坐标和转换参数后计算求出，直接输入到参考站的仪器中，再把天线高输入以后就可以开始工作了。

第三，在测量时该区域没有提供任何的控制点坐标。这种情况下就需要先假设一个点的坐标，使用一步法来计算出该点的独立坐标系参数，建立一个独立坐标系。这种方法需要先用流动站对几个不同的控制点进行测量，然后将WGS84的坐标输入到接收机中，分别对各个点的数据进行坐标转换参数计算。在计算的过程中，几个不同的控制点对应的WGS84坐标和地方坐标可以计算出转换参数。同样的方法也可以使用地方坐标和转换参数来求控制点的WGS84坐标。总结来说就是地方坐标、转换参数和WGS84坐标三组数据中只需要掌握其中的两组数据，另外一组数据就可以计算得出。

4 结语

通过上述的讨论，已经对CORS-RTK的发展状况以及工作原理有了具体的了解。随着我国经济的快速发展，GPS技术也将会发展的越来越迅速，同时工程测绘技术也会越来越现代化，当前的工程测量坐标转换也会越来越简捷精确。在CORS-RTK测量中的坐标转换方法在实际的应用中表现出了很多问题，即在比较大的范围进行测量时并且测绘项目都集中在该区域，应当使用两套坐标联测的方法来完成，并进行7参数求解，这样可以避免适用于小区域的4参数方法中的不断坐标校正问题。节省了大量的人力、物理、财力，同时也大大的提高了工作效率。如果将加密参数使用到大多数的移动站中，不仅可以使数据具有机密性，保证了参数的不泄露，还使工作人员观测数据时不需要将数据传输到数据中心进行解算处理，这样避免了工作时的繁琐又保证了实时性。

参考文献

[1] 陈永立，丁建伟，陈群国.CORS系统在地籍测绘中的应用[J].河北省科学院学报，2011，8（1）：180.

[2] 杨棕，黄勍，北海.CORS系统网络RTK测量应用研究[J].城市建设理论研究：电子版，2013，7（17）：56.endprint