RTK参数的转换方法及注意问题研究

范祥玉 王拓

摘  要：在RTK测量的过程中，如何根据需要去选择合适的转换方法，求得适用的参数，一直是许多测量人员比较关注的问题。当我们在一个新的测区进行作业时，我们可能有一个控制点，或者两到三个控制点以及更多，在进行坐标转换的过程中，这些点如何取舍，在能够保证精度的同时，如何尽可能的保证测量值的稳定性以及测量作业操作更为简单，需要我们加强对RTK参数转换的问题进行分析研究。

关键词：RTK参数;转换方法;注意问题

中图分类号：TB22 文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）36-0110-02

Abstract： In the process of RTK measurement， how to choose the appropriate conversion method and obtain the applicable parameters according to the needs has always been a problem that many surveyors pay close attention to. When we work in a new survey area， we may have one control point， or two or three control points and more. In the process of coordinate conversion， how to choose these points， how to ensure the accuracy at the same time， how to ensure the stability of the measured values as much as possible and how to make the measurement operation more simple， we need to strengthen the analysis and research on the conversion of RTK parameters.

Keywords： RTK parameter; conversion method; attention problem

1 概述

RTK作为现代测量的重要技术，测量精度更高、效率更快、测量范围更宽广，被各行各业广泛应用。根据RTK的原理，参考站和流動站直接采集的都为WGS-84坐标。WGS-84坐标系是一种国际上采用的地心坐标系，是为GPS全球定位系统使用而建立的坐标系统，GPS广播星历是以WGS-84坐标系为根据的。CGCS2000是我国当前最新的国家大地坐标系。RTK是GPS系统的重要组成部分，全面掌握RTK参数的转换方法以及注意事项，确保RTK测量更加的精确，从而更好地为我国测绘工程项目服务。本文通过对GPS的概念和构成进行分析，明确RTK参数转换方法，发挥出RTK测量的优势。

2 参数的转换方法

GPS所提供WGS-84大地坐标在大多数工程项目中缺乏实际意义，需要将WGS-84坐标转变为国家平面坐标（如CGCS2000）或工地坐标。在坐标转换的过程中所使用的参数称为转换参数，转换参数虽然用法和意义不一样，但它们有一个共性：转换参数都有控制范围，不同区域的转换参数是不同的，分别有七参数、四参数和三参数。因此在某个区域第一次施工时首先要计算适用于该区的转换参数。在施工转换或参数转换时通常采用椭球转换和高斯投影的方式，转换参数定义三维空间直角坐标轴的偏移量和尺度差，提高整个转换参数的整体效果[1]。

为了能够更好地确保参数控制测量质量，需要加强地方转换参数的合理控制，首先要有足够的控制点，平面控制要有三个以上的已知大地点，高程拟合需要六个以上的已知水准点。如果地形地貌条件复杂，控制点数量会要求更多，控制点的范围和分布应均匀覆盖整个测量区域，通常每两个相邻控制点的距离应该在3-5km左右。控制点分布合理，即控制点越多越均匀越好，控制点的位置关系应精确对应到WGS-84大地坐标和地方坐标轴x、y、z，确保相互转换正确。在地理坐标系统中，包括地球椭球体、大地基面和地理坐标系统三个构成部分，这些信息都是已知或包含在文件中的，进行参数转换[2]。目前最常见的三参数是由七参数演变而来，三参数不涉及到角度旋转的问题，而许多OEM板生产厂家，将部分坐标系和WGS-84坐标系的转换参数，直接输入到OEM主板，这是因为该坐标系统与WGS-84坐标系统之间的转换关系固定。

由于我国地域广阔，不宜采用某一套固定转换参数，无法在接收机内自动转换参数而直接获得坐标，只能够通过软件计算转换参数，差分基准台GPS接收机用户，可以输入转换参数和WGS-84坐标，得到符合精度要求的差分台当地坐标。虽然我国许多地区不能接入国家GPS网络，但也可以使用一致性转换。但对区域坐标获取具有明显的局限性，不同地区也没有精确的转换参数，根据GPS测量的实践，重点提高WGS-84坐标系和当地坐标系的已知控制点观测精度，作为强制符合基准值，通过近似转换的可靠性和可行性分析，能够有效实现参数转换[3]。

3 参数转换注意问题

根据上述描述能够发现，在实际GPS测量时很有可能遇到以下几种情况，例如宽广的城区，只有有限数量等级控制点，如果遇到这种情况，则根据实际测量区域进行目标规划[4]。如已有足够的两套坐标的控制点，则有精确的位置对应关系方便求解转换参数。再如测区内部有足够的控制点，但没有WGS-84坐标，可以先利用RTK测量基准站，将基准站作为起始位置，确保GPS接收机观测符合要求，不会对RTK观测相对位置产生影响，只有确定不同控制点之间相对精确的位置关系实现实时测定，WGS-84大地坐标才能够快速准确地测定，但是很有可能遇到控制点距离过大，RTK作用半径有限等问题。如果出现上述情况，控制点坐标相对准确，大地坐标保持一致，但静态数据平差获得的大地坐标不能够与RTK观测大地坐标相混合，因为计算的基准可能存在明显偏差。如果有两个静态控制网，没有进行统一平差，则分别给出大地坐标，因为一个网中的点和另一个网中点的大地坐标很可能不会重合。无论在测量时遇到哪种情况，利用点校正来进行参数转换，通过点校正能够提高RTK测量的整体精度，检验平面相对精度，还可以进行相当等级的高程测量，快速求取区域地方坐标转换参数。

另外需要注意的是，在RTK参数转换时，经常遇到两种情况，一种是转换为国家平面坐标，另一种是转换为工地坐标。通常来说，椭球之间的转换使用的参数不同程度存在差异，由于任何两个椭球之间的转换都不够严密，求七参数也无法有效控制。在实际测量时，基本上采用单点校正的方法，通过对GPS主机输出坐标和实际坐标之间的平移参数关系进行判断，能够提高单点校正的精度。在转换为平面坐标时，如果地方坐标和国家坐标之间没有旋转，实际测量中所使用的单点校正，利用GPS主机输出坐标和实际坐标之间的平移参数。如果地方坐标与国家坐标之间既有平移又有旋转，则采用单点校正不能满足要求，采用两点校正获得四参数。从理论上来看，运用平面坐标x、y可以保证四参数的精度最高，高程使用高程拟合是最精确的方法[6]。在RTK参数转换过程中，最重要的就是用四参数转换为平面坐标，用高程拟合转换为高程精度。

4 工程实例分析

我们在青岛、日照、威海等地区地形测量作业中分别采用以下两种转换参数进行测量坐标精度比较，一是控制点有当地坐标系坐标，没有WGS-84坐标，二是控制点同时具有当地坐标和WGS-84坐标。通过比较发现，第一种方法WGS-84坐标通过RTK流动站测得，外业采集工作量较大，得到的WGS-84坐标精度较低，受基准站作业半径距离影响。第二种方法WGS-84坐标在测区布设GPS控制网进行静态采集所得，得到的WGS-84坐标精度较高，省去了现场采集的过程，不受基准站作业半径距离影响，但需要事先布设GPS控制网进行观测。总体上第二种方法无论从精度上、效率上都优于第一种方法。

5 结束语

RTK定位技术在GPS测量中的诸多优点，基本上已经取代了传统的测量方法，成为主要的技术方法。在实际工作过程中，我们应该根据实際情况灵活机动的选择转换参数的求解方法，通过合理的选择控制点提高测量精度、增强工作效率。目前已经出现许多转换模型和各种类型的GPS数据处理软件，包括参数转换方法，我们可以编写适用的程序，将WGS-84坐标更好地转换为实际需要的坐标。

参考文献：

[1]宋奇迅，衣海成.非差和双差RTK定位模型精度对比分析[J].测绘与空间地理信息，2020，43（S1）：160-162.

[2]牛慧军，杨开伟，邱利军.中长基线RTK定位算法研究及性能验证分析[J].电子测量技术，2020，43（10）：174-178.

[3]张晖，张好贤，陈志勇.GPS-RTK技术与全站仪测量技术在房产测量精度中的对比分析[J].技术与市场，2020，27（06）：5-7.

[4]张炜，张旭锋，胡申龙，等.利用GNSS-RTK的精确测量校正揽月湖测深数据[J].中国水运（下半月），2020，20（03）：263-265.

[5]王建忠，王玉龙，李睿智.河北CORS和EGM2008模型在RTK三维水深测量中的应用[J].北京测绘，2020，34（05）：671-674.

[6]周亚东，张涛，李志伟.工程测绘中RTK测量技术特点与具体应用[J].城市建设理论研究（电子版），2020（08）：40.