淄博GNSS连续运行参考站网络系统的拓展应用

张战伟，高玲弟，张秀佳，刘义敏，于晓

(山东明嘉勘察测绘有限公司，山东淄博 255000)

淄博GNSS连续运行参考站网络系统的拓展应用

张战伟∗，高玲弟，张秀佳，刘义敏，于晓

(山东明嘉勘察测绘有限公司，山东淄博 255000)

在分析淄博GNSS连续运行参考站网络系统运营现状的基础上，围绕系统优势，以张店区为实验区，通过控制网联测与坐标转换处理，进行应用拓展探讨。

淄博GNSS；CORS系统；连续运行参考站；控制测量；坐标转换

1 系统简介

淄博GNSS连续运行参考站网络系统，简称ZBCORS，是现代卫星定位技术、计算机网络技术和数据通讯技术集成的结晶，由12个连续运行的GPS参考站和一个数据处理中心组成，覆盖淄博五区三县及周边约12 000 km2地区。在市域内，精密差分RTK定位精度达到平面M≤0.030 m，高程M≤0.050 m，测后数据处理相对精密定位达到的精度为平面M≤0.005 m，高程M≤0.005 m。

该系统采用徕卡设备和技术，以GSM/GPRS/CDMA等方式向授权用户适时播发网络RTK改正数据，稳定可靠。客户端兼容徕卡系列流动站、天宝5700/ 5800/R8、Topcon、Thales和国产的南方S82－2000、中海达等流动站，只需具备RTK功能，具备RTCM标准格式(RTCM V2.3或V3)，具备GSM手机或GPRS手机或CDMA手机或专用拨号模块来接收网络RTK改正数。

2 应用开发思路

2.1 应用现状

淄博GNSS连续运行参考站网络系统应时而生，在淄博市城镇地籍调查、淄博市第二次土地调查农村土地调查、淄博市矿业权实地核查等项目中大显身手，以其高精度、高效率、高覆盖率、全天候的优点成为测绘人的利器。其应用主要在以下方面:

(1)控制测量

在该系统下，利用RTK流动站通过采用三脚架强制对中、整平并独立观测两次，在较差不超限的情况下取中数使用的办法，可以为项目提供满足图根精度控制点的三维坐标成果。这直接减少了控制测量层级，控制测量等级直接到图根，大大减轻了工作量。

(2)碎步测量

在该系统下，利用RTK流动站结合手簿编码功能，不但可以与传统RTK一样，实现开阔区域的碎部测量、编码测图、点位放样，无需后视，适时测量，精度均匀，误差不累积，而且减少了基准站的设备、人员等成本。

2.2 应用局限

淄博GNSS连续运行参考站网络系统建设初衷是为地籍测量服务的，因此设计时仅提供1980西安坐标系118°投影成果参数，而且是采用山东省GPS网2006年精化后的成果为起算。

在淄博市的实际测绘工作中，目前还存在多种坐标系统并存、同一坐标系统新旧起算成果并存的情况。以市政府所在地张店区为例，平面控制成果常用有5种，除第二次土地调查可以直接利用淄博GNSS测量出成果外，规划系统采用1994年淄博城市坐标系，市国土局采用1954年北京坐标系，开发区国土局采用张店城建坐标系，还有以国家等级三角点起算的1980西安坐标系等。

由于各部门的业务少有交叉，各系统间少有联系，因此未进行统一的转换关系解算。对后4种坐标系统而言，甚至都没有与WGS－84坐标系之间的精确转换关系。这样大大限制了淄博GNSS的利用范围，对充分发挥系统的效益、减少测量工作成本构成了障碍。

2.3 解决思路

通过对各系统网间控制点联测，在外业联测与解算分析的基础上，提出一个较严密的转换办法。以张店区为例，主要考虑的问题及解决办法如下:

(1)布网:在张店区范围内，布设GPS控制网，网中涵盖辖区5个平面控制系统各不少于3个保存完好的控制点，组成精度均匀的联测网，解算出各点在各系统中的坐标。

(2)等级:根据各系统首级控制网在建立时的最高精度，联测网根据《全球定位系统(GPS)测量技术规范》(GB/T 18314－2009)对D级GPS控制测量的要求测设。

(3)范围:联测网选取各系统控制网中外围的点位，以达到对辖区的有效控制。

(4)CORS联测:对于淄博GNSS系统，考虑站点的分布及站点精密数据的保密要求，联测与之同一系统、统一平差的淄博市C级GPS控制网点。

(5)坐标转换:通过有各系统坐标成果的公共点，解算坐标转换参数。

3 联测网的建立与处理

3.1 联测网的测设

联测网由19个点组成，相临点间最短4.3 km，最长10.8 km，平均边长7.3 km。网中D1～D7为新建点位，其余点涵盖了5套坐标系控制网点作为约束点，统计如表1所示。

联测网约束点统计表 表1

观测采用4台天宝5700 GPS接收机同步进行，共构成6个三角形和9个大地四边形，控制网形及约束点分布如图1所示。

图1 控制网形及约束点分布图

对于城市建设规模扩大，原控制网未达到覆盖辖区的系统，如张店城建坐标系，约束点尽量选取网中外围的点位，并在约束网平差时采用多点的办法，以达到与历史数据的无缝衔接。

3.2 联测网的平差解算

联测网采用天宝GPS接收机随机软件TGOffice 1.63进行基线解算、网平差和精度估算。按照《全球定位系统(GPS)测量技术规范》(GB/T 18314－2009)进行了各项限差检验，均满足要求，然后采用点凤凰山在2000国家大地坐标系中的三维坐标进行自由网平差，平差后最弱点点位中误差为0.005 m，最弱边相对中误差为1∶444 265。

在此基础上，设定好各坐标系统的椭球参数，采用联测的已知点进行加权点约束，这样就得到了全网29个点在张店区5个坐标系统中的平面坐标成果。精度统计如表2所示。

联测网约束平差后精度统计表 表2

对精度进行分析，可以看出，各系统控制网约束平差后的精度，主要是由该网建立时的精度确定的，且都优于城市四等网的精度。

3.3 坐标转换

目前业界对坐标转换的研究比较多，也比较成熟、实用，常用的有基于尔莎公式或莫洛琴斯基公式或范士公式的七参数法，并被进行了很多改进，开发的转换软件也比较多。同时由于转换模型对高程并不敏感，转换出来的平面坐标不会因大地高不准确而受大的影响，用水准高代替大地高，进行坐标系之间的转换计算与参数解算。本文通过TGO 1.63的坐标转换模块，以ZBCORS所采用的1980西安坐标系与1994年淄博城市坐标系为例进行转换及分析。

(1)转换模型验证:

为了对转换模型进行验证，公共点采用“大由家庄”、“凤凰山”、“天乙庄”、“宝山”、“矿山小学”、“沣水桥”、“卧眉山”和“西刘征南”8个点，其余点作为验算点。

转换的残差最大值为0.017 m，最小值为0.004 m，均方根误差为0.010 m。各点的转换残差统计如表3所示。

公共点转换残差统计表(单位/m) 表3

利用以上公共点求得的参数组(dX，dY，dZ，RX，RY，RZ，M)，对验证点进行转换。转换后，验算点的转换成果与已知成果的较差统计如表4所示。

验算点的转换成果与已知成果较差表(单位/m) 表4

由表4可以看出，转换值与已有值较差最大为0.012 m，最小为0.002 m，均方根误差为0.007 m，证明转换模型及转换参数可靠。

这样，依此即可对任意两套坐标系间进行坐标转换并获取参数，并能建立淄博GNSS连续运营参考站系统WGS－84坐标和以上各平面坐标系之间的严密的坐标转换关系。

(2)转换成果检验:

为了进一步把握转换效果，在该系统下采用精密差分RTK对我单位正在使用的各系统一级GPS以上等级控制点进行了抽检，抽检比例为10%，根据坐标转换关系解算成果。表5为抽检的1994年淄博城市坐标系控制点成果与原控制点成果比较较差表。

抽检成果与原成果较差统计表 表5

续表5

由表5可以看出，抽检的64个控制点中，扣除可以认为是粗差的5号、34号点，抽检值与已有值较差最大为0.029 m，最小为0.001 m，均方根误差为0.016 m。其他系统间情况相同。因此可以得出结论，较差在该系统精密差分RTK测量精度范围内，转换手段及效果适用、可靠。

(3)转换成果应用

①利用转换关系，可以拓展淄博GNSS使用范围，为采用不同坐标系统的国土管理、城建规划、市政环保、房产管理及公安消防等部门提供定位服务。同时可以将控制范围内的控制成果、图件成果、GPS基线向量数据等进行系统转换，一测多用，达到充分利用资源的目的。

②利用转换参数，在GPS流动站作业手簿软件中进行相应的投影参数、基准转换参数和校正参数的设置，即可轻松地进行RTK和DGPS作业，并直接得到所需要系统的坐标值。同时可以将现有成果转换到CORS的坐标系统，直接进行点位、线路放样，达到节约人力物力的效果。

4 展望

通过拓展，利用淄博GNSS连续运行参考站网络系统，可以直接进行范围内所有的测绘业务，大大减少了重复工作量，节约了测量成本，提高了各坐标系统工作效率。展望不久的将来，将本做法推广到整个淄博市及周边区域，一定可以更大发挥淄博GNSS定位快、成本低、精度可靠、操作简单的优势，最大限度发挥淄博GNSS客户端兼容性好、可采用的RTK流动站品牌多、网络信号强的优势，为淄博市所有的测绘项目和测绘相关部门服务。

[1] 刘经南，刘晖.建立我国卫星定位连续运行站网的若于思考[J].武汉大学学报:信息科学版，2003(S1):27～31

[2] 过静珺，王丽，张鹏.国内外连续运行基准站网新进展和应用展望[J].全球定位系统，2008(1):1～10

[3] 朱华统，杨元喜，吕志平编著.GPS坐标系统的变换[M].北京:测绘出版社，1994

Expanding Applications of the Zibo GNSS Continue Operation Reference Stations System

Zhang ZhanWei，Gao LingDi，Zhang XiuJia，Liu YiMin，Yu Xiao
(Shandong Mingjia exploration surveying＆mapping Co.，Ltd.Zibo 255000，China)

Based on analyzing for the applications current status of the Zibo GNSS Continue Operation Reference Stations system，This paper focus on advantages of the system in the current work of surveying and mapping，and probes into the expanding application by the test of the correlation survey and coordinate system transformation in Zhangdian control net.

Zibo GNSS；CORS System；Continue Operation Reference Stations；Control Survey；coordinate system transformation

1672－8262(2010)03－78－04

P228

B

2010—09—06

张战伟(1978—)，男，工程师，主要研究方向GPS、工程测量。