HBCORS在城市测量中的应用

魏立峰

（1.秦皇岛市城市规划管理信息中心，河北 秦皇岛 066001）

HBCORS在城市测量中的应用

魏立峰1

（1.秦皇岛市城市规划管理信息中心，河北 秦皇岛 066001）

主要介绍了求解适合研究区域的从HBCORS坐标系统到地方坐标系统转换参数的方法，为HBCORS在研究区域的应用提供更好的精度支持，以达到充分利用HBCORS优势为城市测量服务的目的。

HBCORS；坐标转换参数；城市测量；地方坐标系

连续运行参考站（CORS）相关技术的发展、应用与研究，是测绘地理信息界研究的热点之一，同时也是GNSS定位技术的应用热点之一。CORS是一种将GNSS导航定位技术、测绘地理信息技术、现代通信技术、计算机技术等多种技术集成的实用性分布式网络系统。它不仅能够提供动态、连续、高精度的空间定位信息服务，还通过GNSS技术建立了统一、连续的空间坐标基准框架，是地理空间信息获取、处理、共享的基础，也是城市、地区和国家不可或缺的空间信息基础设施之一。河北省连续运行参考站（HBCORS）系统在河北省域范围内通过网络RTK技术可实时为用户提供cm级高精度的2000国家大地坐标系下的大地坐标，但由于历史原因河北很多地区坐标系仍在使用1980西安坐标系和1954北京坐标系，不能直接使用2000国家大地坐标系下的测量成果。若要利用HBCORS系统提供的实时高精度定位服务，就必须将HBCORS系统测量成果转换为地方坐标系测量成果。本文以秦皇岛地区为例，利用数学模型实现了2000国家大地坐标系与地方坐标系的转换，从而利用HBCORS系统快速获取了地方坐标系下的测量成果。

1 HBCORS系统坐标与地方坐标系转换

1.1 GPS网和地面网之间的坐标转换模型

不同坐标系统的转换本质上是不同基准间的转换，不同基准间的转换方法有很多，两个空间直角坐标系之间的坐标转换模型常用的有布尔莎模型、莫洛金斯模型和范士模型等，布尔莎模型更适合GPS网间坐标转换。本文着重讨论采用布尔莎模型进行GPS网与地面网之间的坐标转换，设点P在原坐标系中的坐标为（Xi', Yi', Zi'），转换后在新坐标系中的坐标为（Xi, Yi, Zi），根据布尔莎模型则有：

式中，X0、Y0、Z0为3个平移参数；εX、εY、εZ为3个旋转角参数； k为尺度参数；即布尔莎模型7个参数。

若两个坐标系之间的7个转换参数未知，可利用在两个坐标系中均已知坐标数据的重合点求取转换参数。求取转换参数至少需要3个以上在两个三维坐标系中均已知精确坐标的重合点；当重合点较多时，可对转换参数作最小二乘估算。

1.2 坐标转换参数求取

目前秦皇岛市规划部门在城市规划和城市建设中主要使用1954北京坐标系，中央子午线为120°，为了获得HBCORS系统下的实时1954北京坐标系坐标，必须先求取2000国家大地坐标系与1954北京坐标系的转换参数。秦皇岛地区有一批2003年施测的三等GNSS点的1954北京坐标系平面坐标，其精度满足坐标系转换精度要求，可选取其中部分GNSS点联测2000国家大地坐标系坐标，再利用布尔莎模型求取两 个坐标系之间的转换参数。本文以秦皇岛经济技术开发区为实验区进行参数求解，区域面积约110 km2。施测方案为：选择秦皇岛经济技术开发区的5个C级点（图1），平均边长约为5 km，采用三等GNSS静态观测联测其2000国家大地坐标系坐标。观测要求为：卫星高度角≥15°，有效观测同类卫星数≥4颗，平均重复设站数≥2，时段长度≥60 min，数据采样间隔为15 s，PDOP值＜6。

根据联测成果，采用式（1）求取了该区域布尔莎模型的7个转换参数，其公共点平面坐标点位残差最大值为 0.15 cm，平面坐标点位中误差为±0.12 cm。

图1 开发区坐标转换参数计算点分布图

2 精度分析

为了进一步验证参数的可靠性和精度，选取测区内均匀分布的12个三等GNSS控制点作为检核点，将已求取的7个参数输入观测手薄，在HBCORS系统的网络RTK定位服务下，按照一级GNSS RTK控制点测量技术要求对检核点进行测量，可实时获得检测点的1954北京坐标系平面坐标，将所测得的平面坐标与原坐标进行比较分析，如表1所示。

表1 参数检核分析表/m

精度评定模型为：

式中，n为参与计算分析点的个数。

由表1、式（2）计算得到测区检核点平面坐标点位中误差为： ms=±1.9 cm 。

由以上分析可知，通过转换参数，利用HBCORS系统的网络定位服务进行GNSS RTK测量的精度满足CJJ/T 73-2010《卫星定位城市测量技术规范》要求：一级GNSS RTK控制点点位中误差（绝对值）≤5 cm。

3 结 语

实践研究表明，根据高精度GNSS静态观测成果，通过布尔莎模型求取了2000国家大地坐标系与1954北京坐标系的转换参数，利用该参数可在HBCORS系统RTK定位服务下快速获得点位的地方坐标系坐标，其精度能满足一级GNSS RTK平面测量精度要求，解决了HBCORS系统测量成果不能直接应用于城市测量的问题。HBCORS系统RTK测量技术与传统架设基站的RTK测量技术相比，HBCORS系统具有精度高、可靠性强的优势，省去传统RTK架设基站的工作环节，节省了人员设备，扩大了作业活动范围，大幅提高了工作效率，在城市测量领域具有广阔的应用前景和研究价值。

[1]CJJ/T 8-2011.城市测量规范[S].

[2]GB/T 18314-2009.全球定位系统（GPS）测量规范[S].

[3]CJJ/T 73-2010.卫星定位城市测量技术规范[S].

[4]田挚,吴文坛,王亮,等.连续运行参考站网建设与应用实务[M].西安:西安地图出版社,2013:208

[5]施一民.现代大地控制测量[M].北京:测绘出版社,2008:279

[6]朱炳政,谢秋,梁仲明.GDCORS在江门市新会区的应用[J].城市勘测,2011(4):103-104

[7]陈琳.HNCORS在怀化市城区控制测量中的应用[J].城市勘测,2015(2):99-101

P228.4

B

1672-4623（2017）07-0021-02

10.3969/j.issn.1672-4623.2017.07.006

魏立峰，高级工程师，注册测绘师，主要从事城市测量及地理信息系统研究工作。

2016-04-07。