基于北斗衛(wèi)星連續(xù)運行基準站的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法研究

田 慧

(廣州南方測繪科技股份有限公司，北京 100000)

0 引言

某天然氣股份有限公司計劃部署GIS綜合管理平臺，要求所有管網(wǎng)數(shù)據(jù)實現(xiàn)“一張圖”，在完善已有的市地方坐標(biāo)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上建立CGCS2000國家大地坐標(biāo)基準。本研究應(yīng)用已有的前期數(shù)據(jù)，建立了若干北斗衛(wèi)星連續(xù)運行基準站，為移動測量終端提供了高精度厘米級差分信號。隨著CGCS2000國家大地坐標(biāo)的普及，市地方坐標(biāo)基準以及CGCS2000國家大地坐標(biāo)基準逐漸完善，并將已有的管網(wǎng)數(shù)據(jù)從市地方坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成2000國家大地坐標(biāo)列為整個GIS平臺的重要任務(wù)之一。

1 研究背景

研究區(qū)域地處中國東北平原腹地——松遼平原，它是東北地區(qū)天然地理中心、“一帶一路”北線重要節(jié)點城市、中蒙俄經(jīng)濟走廊節(jié)點城市、長吉圖戰(zhàn)略腹地城市、哈長城市群核心城市，地勢較為平坦，為東部山區(qū)與西部松遼平原過渡地帶。東南部屬丘陵低山區(qū)，海拔高程多為200～400 m。主要利用市天然氣公司在實驗數(shù)據(jù)區(qū)周邊建立的北斗衛(wèi)星連續(xù)運行基準站來進行實驗，這些基站的CGCS2000國家大地坐標(biāo)是通過GAMIT軟件解算所得，并通過JLCORS進行CGCS2000坐標(biāo)實測對比。市測繪院位于實驗數(shù)據(jù)區(qū)周邊的CORS基站，通過這些基站聯(lián)測了實驗數(shù)據(jù)區(qū)8個控制點，解算了控制點的市地方坐標(biāo)以及基于市測繪院網(wǎng)絡(luò)CORS框架的經(jīng)緯度和橢球高。

2 控制點布設(shè)

本實驗在市主城區(qū)及周邊共計布設(shè)了8個控制點，這些點要基于以下要求進行選址[1]：①點位便于安置接收設(shè)備和操作，視野開闊，視場內(nèi)障礙物的高度角不超過15°。②遠離大功率發(fā)射源(如電視臺、電臺、微波站等)，其距離應(yīng)大于200 m。遠離高壓輸電線和微波無線電信號傳送通道，其距離應(yīng)大于50 m。③附近沒有強烈反射衛(wèi)星信號的物件(如大型建筑物等)。④交通方便，有利于其他測量手段擴展和聯(lián)測。

點位中心標(biāo)志采用了簡易標(biāo)志，利用電錘在符合條件的水泥地面鉆孔，將中心標(biāo)志植入地面并用速干水泥固定，并制作了點之記。

3 靜態(tài)聯(lián)測

實驗充分利用了具備CGCS2000坐標(biāo)以及市坐標(biāo)的CORS基站資料，市地方坐標(biāo)起算數(shù)據(jù)資料來源于市測繪院。

網(wǎng)型中，米沙子、燒鍋、齊家、樂山分別是市測繪院的4個衛(wèi)星連續(xù)運行基準站，在等級理論上屬于B級GPS點，具備市地方坐標(biāo)。在解算時，求出了基于這個框架控制點的橢球高，為后期轉(zhuǎn)換點位的1985黃海高程做了鋪墊[2]。

在CGCS2000坐標(biāo)聯(lián)測過程中，最初選擇的是聯(lián)測市測繪院的網(wǎng)絡(luò)CORS，經(jīng)測試發(fā)現(xiàn)，市測繪院的網(wǎng)絡(luò)CORS和天然氣公司新建的網(wǎng)絡(luò)CORS在CGCS2000框架上存在一定偏差。經(jīng)測試和討論，最終選擇了聯(lián)測市天然氣公司新建網(wǎng)絡(luò)CORS其中的3個基站，即綠園一汽(CCLY)、南關(guān)洋浦(CCNG)和九臺蓮花山(CCJT)，這3個基站在市主城區(qū)及周邊，CGCS2000坐標(biāo)框架由迅騰公司利用GAMIT軟件解算所得，精度可靠[3]。

圖1 地方坐標(biāo)靜態(tài)聯(lián)測示意圖Fig.1 Schematic diagram of local coordinate static measurement

圖2 CGCS2000坐標(biāo)聯(lián)測網(wǎng)型圖Fig.2 CGCS2000 coordinated network survey

圖3 二維網(wǎng)約束平差指標(biāo)Fig.3 Two-dimensional network constraint adjustment index

4 地方到2000坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型精度評價過程

4.1 殘差的計算

V(殘差)=重合點轉(zhuǎn)換坐標(biāo)-重合點已知坐標(biāo)

4.2 平面直角坐標(biāo)系平面點位中誤差的計算公式

4.3 內(nèi)符合精度計算

依據(jù)建模點的殘差，按上述點位中誤差計算公式計算出的點位中誤差被稱為坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的內(nèi)符合精度。本實驗數(shù)據(jù)地方坐標(biāo)到2000坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換模型精度由南方數(shù)碼公司開發(fā)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換軟件自動生成，通過二維多項式的計算，殘差均為毫米級。