浅谈转换参数对GPS—RTK测量精度的影响

杨孝欣+张天涛

摘 要：本文结合工程实例简述了GPS-RTK应用中坐标转换参数的求取及其对RTK测量精度的影响。

关键词：RPS-RTK；坐标转换参数；精度

中图分类号：P228.4 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）01-0116-02

1 前言

随着科技的发展，GPS-RTK测量技术已广泛应用于工程项目当中，GPS-RTK技术又称为载波相对动态实时差分技术，是一种全天侯、全方位的新型测量系统，能实时、准确地确定待测点的三维坐标。拥有在不通视条件下进行远距离三维坐标传递，并且不产生误差累计的优势，被广泛的应用于测量环境条件恶劣的工程测量领域。由于GPS测量是以WGS-84坐标为基础的，而在实际工程测量和定位往往采用地方坐标系（如北京1954坐标系），因而就产生了坐标转换的问题。

2 坐标转换参数的求取方法

坐标转换参数的获取较为常用的有经典三维（3D）法和一步法。经典三维转换方法是：计算出将坐标从一个系统转换到另一个系统的3个平移参数、3个旋转参数和1个比例因子，即通常讲的7参数法。一步法是：通过将高程与点位分开进行转换，在平面点位转换中，首先将WGS84地心坐标投影到临时的横轴墨卡托投影，然后通过平移，旋转和比例变换使之与计算的“真正的”投影相符合，其高程转换则是通过简单的GPS高程拟合来实现[1]。

3 应用实例及精度分析

3.1 工程实例

某工程控制网点位布置情况图1所示，该控制网平面坐标系统为北京1954坐标系，中央子午线为120°45′，高程系统采用1985国家高程基准，其中GⅡ07为平面点，其余各点均为平高点。

3.2 衍射检测方案

先假设GⅡ01、GⅡ02、GⅡ03、GⅡ04和瑞安基东坐标为未知，分别采用经典三维法和一步法，用GⅡ05、GⅡ06、GⅡ07和东段作为控制点计算坐标转换参数。为验证转换参数的可靠性，对各点进行GPS-RTK重复检测，将平差处理后检测坐标与已知坐标进行比较，其偏差值结果见表1所示（注：）。

通过以下公式求得两种转换方法的点位中误差Mcs和高程中誤差Mch，其对比结果见表2所示。

通过表2可以看出：Mcs≤50mm，Mch≤20mm，均能满足规范要求，但采用控制点衍射检测方案时，经典三维法获得的转换参数进行RTK测量，点位精度在整个测区均匀可靠，在控制点覆盖范围内和衍射区域都能保证一定的点位和高程精度。采用一步法转换参数进行RTK测量的点位精度在控制点覆盖的区域精度较高，但在衍射区域精度较差，且随着衍射距离的增大，精度损失更大。

3.3 覆盖检测方案

由于该工程大桥起点和终点位置分别位于GⅡ02和GⅡ05附近，为使转换参数能覆盖整个施工区域，故选用GⅡ01、GⅡ03、GⅡ07和东段作为控制点，也采用经典三维法和一步法分别计算转换参数，并对各点进行GPS-RTK检测，其偏差值结果见表3所示，按照前述的公式同理可得两种转换方法的误差对比结果见表4所示。

通过表4可以看出：采用控制点覆盖测区方案时，两种转换参数的方法在覆盖范围内和衍射区域都能更好的保证一定的点位和高程精度。

3.4 方案对比结论

由以上两种方案的检核数据可知，计算转换参数时选取的控制点的位置对RTK定位精度影响较为明显，为了求得准确的转换参数，选取计算转换参数的控制点应尽可能多，且尽量均匀分布在测区周围，并能完全覆盖该测区。在实际工程应用中求取RTK坐标转换参数时，当测区椭球参数和投影模型已知的情况下，应优先选择经典三维法。反之则可选择一步法，并且一步法获得的转换参数在应用于控制点所覆盖的区域范围时，测得的点位精度甚至高于经典三维法[2]。

4 结语

GPS-RTK的定位精度除了转换参数的影响外，还受卫星信号和卫星分布，基准站位置的设置，观测环境，操作误差等诸多因素的影响。通过卫星星历预报，避开卫星分布不均匀或卫星较少的时段；参考站的架设位置应尽量选择在地势较高、视野开阔的测区中央位置，且周围没有干扰卫星信号和电台信号发射的物体；选取正确且合理的坐标转换参数；对测点进行重复观测，降低操作误差等，上述方法都可有效的提高GPS-RTK的定位精度。

参考文献

[1]CJJ/T73-2010.卫星定位城市测量技术规范[S].

[2]独知行，刘智敏.GPS测量实施与数据处理[M].测绘出版社，2010.endprint