農村地籍調查中GPS-RTK坐標轉換精度分析

宋煥勝

（河北省地質測繪院，河北廊坊065000）

1 引言

多年來，GPS實現了快速發(fā)展，尤其在RTK技術出現后，為傳統(tǒng)復雜的測量工作提供了一個全新的方向。RTK具有精度高、效率高且可以實現持續(xù)工作的優(yōu)勢，因此，在測量領域得到了廣泛的應用，例如，現階段開展的農村地籍調查工作便以此作為主要技術方法。農村地籍調查測繪要求采用1∶500比例尺，根據精度要求，測量區(qū)域的投影長度變形值必須符合城市測量規(guī)范相關標準，為此，需要構建針對測量區(qū)實際情況的獨立坐標系，而這一點也是下文對GPS-RTK技術進行探究的主要方向。

2 GPS-RTK測量技術簡述

2.1 GPS-RTK技術

GPS可以界定為一種定位技術，同時也可以理解為是應用GPS衛(wèi)星導航系統(tǒng)實現持續(xù)、全方位測量的定位設備，結合GPS提供的坐標或坐標演變量精度方式，可細化為毫米級、厘米級、靜態(tài)、動態(tài)后處理RTK等多種測量方式[1]。其中，RTK技術需要應用更為高速、更小體積的計算機，將其置入GPS接收機中，在外部作業(yè)過程中可以隨時提供厘米級的定位。RTK技術是測量技術的一個全新突破，其構成部分包括基準站接收機、數據鏈、流動站接收機。如圖1所示，在該技術的應用過程中，需要在基準站設置1臺接收機作為參考站，將觀測到的數據動態(tài)發(fā)送到流動站，流動站接收信息后，結合相對定位原理，解算出流動站三維坐標與精度。

圖1 RTK系統(tǒng)結構圖

2.2 GPS-RTK測量原理

RTK是將載波相位測量作為依據的動態(tài)差分GPS測量，可動態(tài)提供測量站點在指定坐標系中的厘米級精度的三維定位結果[2]。RTK測量系統(tǒng)一般由GPS信號接收、動態(tài)數據傳輸、動態(tài)數據處理3大部分構成。RTK測量結合GPS相對定位理論，將接收機放置到已知點，同時配置多臺接收器在待測點，借助于數據鏈將觀測值、衛(wèi)星跟蹤狀態(tài)與測站坐標信息同步發(fā)送到移動站，移動站在接收數據后應用GPS控制器數據處理軟件進行相關信息處理，以便提供待測點的坐標與高程。

3 實際案例闡述

3.1 研究方法

本研究中，三參數模型主要是將GPS測定的WGS-84坐標視為具有系統(tǒng)性誤差的2000國家大地坐標系坐標值，默認應用點所處坐標系與WGS-84坐標系的北方向一致，重點參考X平移、Y平移、Z平移等相關參數，忽略X旋轉、Y旋轉、Z旋轉、尺度比參數可能帶來的影響[3]。三參數經過對已知點進行校正，可以獲取WGS-84坐標系統(tǒng)坐標值與實際使用坐標值的三維差值，以此控制系統(tǒng)誤差。WGS-84坐標系統(tǒng)與本研究項目地區(qū)坐標系統(tǒng)的轉換屬于2種橢球之間的轉換，可理解為橢球參數之間的轉換，針對這種轉換類型，不存在通用參數，為保證轉換結果的嚴密性和精度，需要結合實際情況選擇差異化參數。七參數轉換為不嚴密轉換關系，考慮轉換前后2個坐標系統(tǒng)間橢球參數與投影方式存在的差異性，針對這種轉換類型，一般選用相對嚴密的布爾莎模型。

3.2 研究案例

在本研究中，以A農村地籍調查項目為案例，探究應用GPS-RTK技術進行農村地籍測繪的過程中，其測量數據轉換成果的精度是否符合作業(yè)需求。A項目約處于東經116.5°，北緯39.3°，項目區(qū)范圍中分布有3個控制點。結合項目區(qū)范圍中的控制點，應用全站儀依據四等水準測量要求布設多個控制點，各控制點之間維持通視狀態(tài)，且全站儀測量數據作為真值。針對已知控制點，進行靜態(tài)測量，采集各控制點的WGS-84坐標數據，應用三參數與七參數的布爾莎模型，分別核算轉換參數。同時，應用可靠的坐標轉換軟件，參考所求的轉換參數，對項目中控制網點分別做三參數與七參數空間直角坐標進行轉換，收集各控制網點坐標數據，與真值進行精度分析[4]。經驗證，轉換后坐標精度符合要求，轉換參數有效可靠。

4 GPS-RTK在農村地籍調查測繪中坐標轉換精度研究

為明確GPS-RTK數據坐標轉換后的精度，利用轉換參數使用RTK直接進行重新觀測，對GPS-RTK測量成果與真值進行各項誤差統(tǒng)計，對比結果如表1所示，采用七參數轉換與采用三參數轉換相比，精度大約可以提高1倍，并且可以發(fā)現轉換參數越多，轉換精度越高。農村地籍調查測量比例為1∶500，誤差要求±5cm，七參數轉換可以符合農村地籍測量精度需求。

表1 GPS-RTK測量成果觀測中誤差cm

5 結論

本研究利用三參數與七參數轉換模型，使用GPS-RTK技術進行了A農村地籍測量項目坐標轉換的相關分析，總結而言，應用七參數模型獲取的數據精度更高，即相關數據解算期間，轉換參數越多，轉換精度越高，精度大約可以提高1倍。調查結果顯示，三參數模型誤差超出標準，七參數模型符合農村地籍調查中測繪需求，但相比之下，三參數需要的已知點較少，精度與成本較低，而七參數精度高、所需已知點較多。