利用RTK技术求解WGS一84与城市坐标转换参数的探讨 屈吉庆崔学锋 (太原市勘察测绘研究院，山西太原030002) 摘要：本文叙述了RTK技术的原理及测量方法，介绍了应用GPSRTK技术求解WGS一84与太原市独立坐标间转换参数的方法与过程，探讨RTK技术在城市测量中的应用。 关键词：RTK 实时差分转换参数 1 引 言 近年来，GPS技术被广泛应用于测绘领域，由于它精度高，全天侯，操作简便，无需起始点间相互通视等优点，对于经典的测量技术是一次重大的突破，特别是RTK(Real Time Kinematic)技术的成熟，更是把静态GPS技术向前推进一大步，它是GPS测量技术与数据传输技术相结合的组合系统，除了有静态GPS技术的优点外，更具有观测时间短、灵活方便、实时显示三维坐标及精度等特点，使得城市基础测绘、规划放线及地籍测量变得简单、快捷、可靠。 2 RTK转换参数的确定 2．1 RTK 的测量原理及四种测量方法 RTK测量技术，是以wGS一84坐标为基础的全球通用的一种动态测量技术，是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS测量技术。它利用基准站接受机对所有可见GPS卫星进行连续观测，并将其观测数据，通过无线电传输设备，实时发送给用户观测站。在用户站上，接受机在接受GPS卫星信号的同时，又接受基准站传输过来的观测数据，根据相对定位的原理，实时计算并显示用户站的三维坐标及精度，精度可达到厘米级，基准站与用户站距离可达20km。但由于信号受到其它信号及建筑物的影响，通常城市测量中基准站与用户站之间的距离一般不超过10—15km。因而在大范围的测区，基准站不能固定在某一个点上，它根据用户站的需要，在测区均匀布设几个架设基准站的控制点。 RTK的测量方法根据需要通常有4种方法：第1种是“无投影无转换”，就是直接用接受机在基准站和用户站接受WGS一84坐标，测后利用“点校正”方法处理，求得地方坐标。这种方法至少需要在4个已知点上测量并进行点校正”，使用起来很不方便；第2种方法是“从库中提取”，该方法实际上是WGS一84坐标到北京54坐标的一种转换形式，不适合城市独立坐标系；第3种方法是“输入比例因子”，该方法更不适合城市规划测量；第4种方法是“键人参数”，该方法是在一个地区均匀合理地利用5个以上已知的控制点(已知的控制点越多，精度越高)，利用静态观测的方法，用TrimbleTG Office1．6软件进行基线处理，无约束平差，求得各点的WGS一84坐标，再把WGS一84坐标及地方坐标键人到TSC手薄里，进行“点校正”，即可求得一套参数。然后把基准站架设到测区内任何一个控制点上，键人该点的城市独立坐标，检核一个已知点后，用户站便可测量，测出的坐标即是城市独立三维坐标。通过试验和应用，我们认为第4种方法是适用可行的方法。 2．2 概况 太原市介于东经111。30 ～113。09 ，北纬37 27 ～38。25 之间，是山西省省会，历史文化名城，距今已有2500年的历史。它三面环山，形状像个簸箕，东西长144km。南北长107km，总面积6988km ，城市规划、测量采用太原独立坐标系。为了适应城市的发展，1997年经国务院批准，太原市在原来的基础上划分成六个市辖区、3个县及1个县级市，把原来的南郊区以汾河为界，划分成小店区及晋源区的一部分。由于该地区地势平坦，因而成为太原市城市发展的方向。2002年该地区新航飞面积已达到240km ，但由于该地区原来大多数为农村，测量控制点稀少。为了满足该地区城市规划、土地征地、像控测量及建筑物施工放线等需要，求出本地区RTK的转换参数意义重大。 2．3 转换参数的求解过程 根据以上原理，我们在测区范围内利用已知控制点：武警医院、北堰、罗城桥、小店区政府、孙家寨、索村等6点，为了今后基准站架设方便，我们又在测区内均匀地选了S06O0、S0678、S0582、S0578、、N009、NO10、NOll、N012等8个点，按照Ⅳ 等水准的要求给每个点引测高程，由于这些点相距较远，我们都是利用每个点附近的Ⅱ、Ⅲ等水准点用闭合线路观测的。测区附近有K005、N005两个已知控制点，求出转换参数后，以便检核参数的正确性。 控制网布设完成后，我们应用5台套Trimble4600单频接受机和3台套Trimble 5700双频接受机，共8台套GPS接受机，进行静态观测。把14个点分成两组，每组观测两个时段，每时段60min，中间间隔10min，采用边连接方式，以武警医院一北堰基线边作为两组的公共边，进行数据采集。内业平差采用TG Office 1．6软件进行，剔除个别不利因素影响的基线，进行自由平差及三维约束平差，求得该网的太原坐标及WGS一84坐标。求得最大点位中误差为±0．019m，边长最大相对中误差为1／100178，各项指标满足《全球定位系统测量规范》要求。然后我们把这两套坐标键入TSC手薄中，进行“点校正”。校正完后最大水平残差为±0．043m，最大垂直残差±0．038m，然后开始“应用”，求得该测区一套WGS一84坐标与太原独立坐标的转换参数。
转换参数 投影 横轴墨卡托投影 假东：11629．736 中央子午线：112。28 27．2798 比例因子：1 半长轴：6378137．0 扁率：298．257222932 坐标 地面(计算比例因子) 地面比例尺：1 投影位置 纬度：37。45 05．642 经度：112。28 27．2798 高度：840 假北偏移量：0 假东偏移量：0 基准转换 类型：三参数 半长轴：6378137．0 扁率：298．2572229329 X轴平移量：-5.3016 Y轴平移量：14．010 Z轴平移量：7．733 水平平差 类型：平面 北原点：50302．207m 东原点：14704．646m 北平移量：0 东平移量：0 旋转：O。O3 24．244426 比例因子：0．99997141 垂直平差 类型：斜面 北原点：53936．309m 东原点：17861．405m 北斜坡：～36．154ppm 东斜坡：一11．311ppm 平差常数：一0．167m
2．4 参数可靠性的检验 求出WGS一84坐标与太原独立坐标的转换参数后，基准站就可以架设在测区的任何一个控制点上，配置好基站，检核一个已知点后，用户站在能接受到信号的前提下，在测区内可任意测量，测出的三维坐标就是城市独立坐标。为了使测区内的控制点接受信号方便，我们将基准站架设在测区中间的N010点上，用户站在已知点上检核。测区内已有三维坐标的N005、K005两点也在检核之列。经过检验与已知坐标相比较，得出以下差值。 检核点与已知点的比较 ：最大点位中误差：±0．047m，最小点位中误差：±0．015m，最大高程误差：±0．033m，最小高程误差：±0．001m。 这一结果说明，我们所求的转换参数是正确的，为今后对该测区的任何位置进行测量，提供可靠的起算资料。 3 结 语 (1)求得WGS一84坐标与城市坐标的转换参数，可以方便地在该城市或该城市的某一区域进行动态测量，不受起始点和地形点的限制，克服了许多用常规仪器和静态GPS观测带来的不利因素，从而大大地缩短观测时间，提高了工作效率。 (2)为了求得该测区准确的参数，选用合理的控制点，不仅能覆盖该测区的所有范围，而且能方便地架设基准站。因此这些点一般选在：① 高大建筑物上或地势较高、视野开阔、周围障碍物的高度角小于10～15。的位置；② 能覆盖测区边缘，离开测区边缘小于lkm的位置；③离开高压铁塔、发射塔或强功率发射装置大于200m 的位置；④离开大面积水域200m 以上距离，以减弱多路径效应的影响；⑤ 均匀分布在测区内，能保证测区内任何位置离基准站距离小于10～15km 的位置；⑥ 与原来控制网的重合点不少于3个点，易联测高等级水准点，且点间构成的图形为闭合图形。 (3)在内业处理时，应剔除不合理的校正点。因为该测区唯一的参数，是由不少于5个校正点确定的，不合理的点，会使转换参数不准确，降低实时定位的精度。此外选取已知控制点时，应该多选几个点，假如有不合理的点，剔除以后仍然要保证校正点不低于5个。 (4)本次转换参数确定后，经过我院最近做的600个像控点和太原经济技术开发区的放线结果，进一步证实了参数的正确性。由于该参数覆盖面积大，范围广，为该地区今后的测绘工作提供了很大的方便。
参考文献 [1] 《城市测量规范》cJJ8—99 [2] 周忠谟，易杰军，周琪．GPS卫星测量原理与应用，测绘出 版社，1999．6．
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