重要RTK测量中平面转换参数问题的一些探讨

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1、RTK测量中平面转换参数问题的一些探讨程锋（诸暨市勘测设计研究院，诸暨311800）摘要：本文探讨了RTK测量中平面转换参数的求解方法和产生原因，简单分析了诸暨市RTK测量系统平面转换参数的变化规律。关键词：RTK；转换参数；平面加高程转换模型1引言RTK（RealTimeKinematic）测量系统地面部分通常包括基准站和流动站。基准站接收GPS卫星发射的数据，并将接收到的数据发送给流动站；流动站接收GPS卫星和基准站发射的数据，将两者进行差分处理，求解出基准站和流动站在WGS-84参考椭球体下的相对位置关系，然后通过

2、WGS-84坐标系和地方坐标系之间的转换参数，将WGS-84坐标系下的成果转换到地方坐标系中。因而，获得WGS-84坐标系和地方坐标系之间的转换参数是RTK测量中的必要条件之一。WGS-84坐标系与地方坐标系（1980国家坐标系、1954北京坐标系或各地独立的地方坐标系）之间的转换可分为三维转换和平面加高程转换两种模式。三维转换模式是在空间直角坐标系下进行的，大多采用bursa-wolf模型，可分为七参数以及简化的三参数方法，七参数转换模型比较严密，适合于大区域，简化的三参数方法适合于小区域。平面加高程转换模式是将平面转

3、换和高程转换分别进行，这种方式易于实现，也适合于小区域。平面加高程转换模式中平面转换参数通常包括平移参数（，）、尺度参数和旋转参数。由于WGS-84坐标系数据可以用空间直角坐标、大地坐标、平面直角坐标等形式表示，对于不同表示形式的起算数据，尺度参数和旋转参数代表的含义会有所不同。下面结合实际工作中的经验，仅就平面加高程转换模式中平面转换参数问题作一些粗浅的探讨。2平面加高程转换模式基本流程平面加高程转换模式中平面转换参数的求解流程一般表述如下：(1)WGS-84系下的空间直角坐标（XYZ）84转换为大地坐标(BLH)84

4、；(2)WGS-84的大地坐标(BLH)84采用高斯投影转换为平面直角坐标(xyH)84；(3)WGS-84的平面直角坐标(xyH)84采用平面坐标转换公式一转换为地方坐标系下的(xyH)L。第5页共5页（1式）公式（1）中,下标L、G分别代表地方坐标系统与WGS-84坐标系统,、为平移参数,为(xyH)84转换到(xyH)L的尺度与旋转参数。通过公式一式求解转换参数，至少需要已知2个平面点（均已知准确的地方坐标系坐标和WGS-84坐标系的平面直角坐标），如果多于2个，则可采用最小二乘来求解。若以基准站为参考点进行投影变

5、换,用坐标差表示基准站和流动站位置关系，公式一就变形为：（2式）其中，B、L表示基准站在城市坐标系的坐标，G代表WGS-84坐标系统，、表示基准站和流动站在WGS-84坐标系统坐标差，含义同上。如果基准站和流动站位置关系不用坐标差而用距离（或大地线）表示，引入坐标方位角（或大地方位角），公式二又有其他变形形式，尺度参数和旋转参数的含义会有所不同，变形形式从略。3平面转换参数的产生结合平面加高程转换模式中平面转换参数的求解流程，平面转换参数产生的原因可以归纳如下。尺度参数产生的主要原因：在（XYZ）84转换为(BLH)84

6、过程中，RTK地面差分测量结果归化至WGS-84参考椭球面上，由于地面和WGS-84参考椭球面的差距引起长度变形；在(BLH)84转换为(xyH)84过程中，WGS-84的大地坐标采用高斯投影转换为平面直角坐标引起长度变形；在（xyH）84转换为(xyH)L过程中，WGS-84参考椭球和地方坐标系选用的参考椭球基本参数等数据不同引起的长度变形（公式一）。尺度参数体现了上述一次或几次变形，反映了以WGS-84坐标系为基础的RTK地面测量结果投影到城市坐标系高斯平面后的长度变形程度。与尺度参数不同，在（XYZ）84转换为(B

7、LH)84过程中，不产生角度改正；在(BLH)84转换为(xyH)84过程中，子午线收敛角的改正和“方向改正”会引起旋转参数的产生[3]；在(xyH)84转换为(xyH)L过程中，由于WGS-84参考椭球和地方坐标系选用的参考椭球基本参数等数据不同引起角度改正（公式一）。第5页共5页旋转参数体现上述一次或几次角度改正，反映了以WGS-84坐标系为基础的RTK地面测量数据转换到城市坐标系高斯平面上需要进行的角度改正的大小。平移参数产生的主要原因是RTK差分测量结果具有的空间任意性。实际生产中，一般用RTK基准站点作为坐标起

8、算点。平移参数反映了以WGS-84坐标系为基础的RTK地面差分测量数据转换到城市坐标系高斯平面后在X方向和Y方向需要进行的平移改正的大小。4诸暨市平面转换参数的变化规律诸暨市东西约40公里，南北约50公里。诸暨市城市坐标系以北京1954参考椭球面为投影面，以120度为中央子午线。诸暨市内布设过44个C级GPS点，这些