淺析GPS—RTK測量中的坐標轉換

摘 要：敘述了目前我國國內的GPS工程測量中常用的坐標系統，進而介紹以及分析了RTK 技術原理與坐標轉換，希望能夠對我國的工程測量中的坐標轉換技術的發展以及工程測量事業的發展能夠有所幫助。

關鍵詞：GPS-RTK 坐標系統 技術原理 坐標轉換

中圖分類號：P226 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）07（b）-0048-02

近年來，隨著我國市場經濟的高速發展，我國逐漸把土地及空間的位置的應用與開發放在其工作的重要的位置上，這也使得對工程項目的測繪工作的要求也是越來越高，尤其是表現在對工程測繪的測量精準度的要求之上，這使得工程測量學科的重要性以及應用性增大。而當前的GPS 技術的出現以及應用，這使得我國的工程的野外測量以及實時測量精度能夠控制在cm的級別，而且GPS測量還具有實時性和精度高以及速度快等常規測量方式所無法比擬的，但由于當前的GPS其主要接收的為通用的WGS-84地心坐標系，而在測量中所應用坐標不僅僅只有WGS-84地心坐標，因此坐標轉換也成為當前工程測量中的重要工作，也成為當前測量企業需要解決的問題。

1 國內GPS測量中常用的坐標系統

對于目前我國的GPS測量中的坐標系統的分析而言，其主要是由WGS-84坐標系，1954年北京坐標系和1980年西安大地坐標系，下面就對這三種坐標系統進行簡單的分析。

其一，WGS-84坐標系。就WGS-84坐標系統而言，是由美國的國防部制圖局在以地球質心為標系的坐標系統的原點，而以BIH 1984.0的啟始子午面與赤道的交點作為X軸方向，以BIH 1984.0定義的協議地球極方向Z軸方向，另外Y軸與X軸和Z軸構成右手系的坐標系統。而且WGS-84坐標系不僅是當前GPS其基本的的坐標系統，而且GPS其發布的所有的星歷、歷書參數等等都是以此坐標系統為基礎的。

其二，1954年北京坐標系。1954年北京大地測量坐標系是當前我國采用極其廣泛的坐標系統。而該坐標系的發展主要是基于原蘇聯的1942年普爾科夫坐標系。而且克拉索夫斯基橢球是該坐標系的參考橢球采用的橢球。

其三，1980年西安大地坐標系。20世紀80年代天文大地網的施行整體平差是勢在必行，而我國政府決定去建立適用與我國的地域情況的國家大地坐標系統。此坐標系統在1980正式做成而命名為1980年西安大地坐標系統。其能夠使得整體平差在系統中進行，而且其采用的地球橢球參數為四個。

2 RTK技術原理與坐標轉換

對于GPS-RTK測量中坐標轉換技術而言最重要的即是對目前RTK的應用中的轉換參數分析，而其參數主要由三參數、四參數和七參數以及擬合參數等等構成，下面就對其的簡單計算以及輸入等等進行簡單分析和探討。

2.1 三參數的求法

對于三參數的分析，首先就是對其的計算，其主要是以一個已知點為基礎進行校正，而求出△X、△Y、△H，也即是基于WGS84坐標系統的坐標值和實際應用坐標值的三維差值。其次，對于三參數的校正而言，其從原理而言，每次開機參考站都應該重新校正，但當參考站的架設地點不便，而且其開機每次發射的WGS84坐標都是設置固定的，這種情況下的三參數那就可以不用重新校正計算。另外，對于系統的操作軟件而言，其可以使得參考站發射坐標固定，但這種只能用于參考站架設的同一地點。

2.2 四參數和七參數的求法

對于四參數以及七參數而言，四參數主要指的是在同橢球間不同的坐標系間的轉換參數，對其的表示可用△X、△Y、A（旋轉角）、K（尺度比），而七參數其主要指的是兩個不同橢球之間的坐標的轉換參數，可以用△X、△Y、△Z、△α、△β、△γ、△K，也即是指的平移（3個）、旋轉（3個）以及尺度參數（1個）對其進行表示。而其中要值得注意的是，四參數和七參數在系統的測量中是不夠能同時使用的，也就是在使用中只能對兩者擇其一，這使得工程的具體測量時對這兩種參數的確定也成為一個重要的問題。就GPS-RTK測量而言，其直接測量坐標的基礎是WGS84坐標系，但就目前我國而言，其采用的是國家標準坐標系統，如1954年北京坐標系，當兩者不是一個橢球，那么原則基本而言是應該采用七參數而對兩個橢球的實現轉換。

而具體對于四參數以及七參數的計算而言：第一，求取四參數的方法主要有兩種：其一，利用工程測量的室內點進行校正，也即是利用軟件的校正，首先應該選取測量數據庫中的控制點，然后輸入相應的WGS84坐標，這樣軟件就能夠自動的計算四參數以及其點位的精度；其二，利用現場的點校正，具體操作就是通過指定的現場的控制點而對坐標的進行聯測，這樣就能夠利用聯測的點進而能夠求出四參數。第二：七參數的求解方法。其主要方法是通過控制靜態測量來進行技術。具體操作是將靜態測量的數據輸入到專業的平差軟件中，通過軟件的自動處理，而求出七參數，而且這在做RTK測量時是能夠直接的輸入使用。

其中值得注意的是，七參數比四參數準確性以及精度高，因此，在條件允許的情況下應該盡可能的去選用七參數。

2.3 擬合參數的求法

對于擬合參數而言，主要指的高程擬合參數，也就是在高精度的正常高程值下，RTK測量應該做到能夠合理地求解其高程的擬合面。對于GPS靜態測量而言，其最高在三等的水準的精度，而做RTK時其主要為四等以及四等以上，因此，這也是的其必須在高精度的高程擬合面的前提下才能求取的原因。

而擬合參數的求取，主要就是求去某區域的高程異常的過程，這主要可以利用相關軟件對高程擬合參數的進行計算，具體而言也就是利用控制點的坐標庫求四參數，當其擁有高程的已知點個數在六個以上是，軟件就能夠自動的計算高程擬合參數而且自動啟用。

3 結語

總而言之，隨著我國經濟的高速發展以及社會科學的飛速前進，工程測繪技術只會越來越精準越現代化。從當前工程測繪技術的應用程度以及科學性看，現代的工程測量工作的發展趨勢必然首要的就是測量工程的內外作業一體，使得整體工作更加協調。隨著技術水平的進步，當前的工程測量的坐標轉換也會進行更新換代而使得其簡捷以及精確。就RTK測量技術而言，其不僅操作簡單方便。RTK的測量能夠高精度、快速地測定地圖中的圖根控制點以及地形點和地物點等的坐標。因此，對于GPS-RTK測量中坐標轉換的研究分析對于工程的測量以及社會的前進發展都是具有重要意義。

參考文獻

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