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文档简介
1、RTK使用中参数的应用随着RTK的广泛应用,在RTK使用过程中的问题众多,但最多的问题还是参数搞错时出的,这里就参数问题做简单说明。一、椭球的影响我们经常碰到的工地坐标椭球无非北京54和西安80,即使一些独立坐标大多也是在54和80的椭球基础上做的改变。但54和80的椭球都是参心系坐标,属二维坐标,即平面和高程是分开测量得到的,这样的测量大多没有考虑椭球的变形,平面坐标在地球表面都是直线,通过角度和长度应用导线闭合的方法计算出来的,这样的坐标累积误差也大,准确程度也大受影响。因此,国家需建立一套高精度、三维、动态的坐标系统,也就是2008年7月1日启用的地心坐标系统,由于RTK直接测量可获取到
2、实时三维坐标,属地心系,因此在整体方面而言,RTK精度还是较高的。椭球的基本参数为长半轴a、短半轴b,扁率e,54椭球由俄罗斯人克拉索夫斯基建立起的数学模型,建立较早,与后来建立的80和2000坐标系偏差较大,因此,54的坐标求完参数以后,最容易出现较大的残差的,如果在山区高程异常也比较明显,因为54的长半轴a与2000差108米,短半轴b与2000差111米,经度方向间距1度扩大1.88米,纬度方向1度缩小1.94米,高程问题下面再来展开说明,因此,在求参数时,54和80的椭球选择上是很重要的。在短距离内可能显示不出来,但是超过10km后,差距还是较为明显的。下面用数据来说明:下图是在中央子
3、午线为111度,84经纬度al和a2个点在54和80椭球的坐标表现和相对位置关系点名BL54椭球y80椭球yal37.33333333333333415879742284.687415872849593.a237.33333333933333415885458050.519115878554359.x-57.yx27635.832-57.y27®35.6从图上可以看出,在纬度不变时,54和80椭球相对位置关系在大概9公里时,丫方向就有15cm左右的差距。同理,在经度不变时,X方向也有不同的差值,具体可以自己尝试。最后,再说下2000坐标系统与WGS84的关系,其实,WGS84与200
4、0坐标系统定义上是一致的,基本可以认为84即2000,当然,也有细微的差别,就是扁率有点细微的差别,不过影响不大,可以认为84即2000,因此在使用网络连接省网的的状况下,固定解高精度下测量的经纬度,可以认为是该点的84或者2000的经纬度,可以作为一个2000或者84已知经纬度去使用。二、中央子午线的影响中央子午线在参数中对精度的影响也较大,中央子午线的书面解释就不多说了,主要是中央子午线的影响,以及简单的应用中央子午线。首先,中央子午线分3度带和6度带,3度带公式是3n(n代表带号),6度带公式是6n-3(n代表带号),怎么去理解呢?这里我简单举个例子,例如:当前RTK上显示的经度是113
5、度40分40秒,那么他的3度带中央子午线就是114,他的6度带中央子午线就是111。因为,根据公式计算3度带中央子午线114控制的是112度30分到115度30分,左右各1度30分,正好3度;6度带中央子午线111控制的是108度到114度,左右各3度,正好6度。再如,RTK当前经度是111度30分30秒,那么无论是3度带还是6度带,他的中央子午线都是111度,而且在同一椭球、没有任何参数的情况下,投影坐标是一样的,只是东坐标前面的带号不同而已,3度带前面带号是37,6度带前面带号是19,后面的坐标是一样的。也就是在111的3度带控制范围内是没有换带计算的,只有在114的3度带控制范围内才有换
6、带计算。其次,上面是国家标准中央子午线的分法,也有很多城市自己建立的坐标系统,这就是城市独立坐标系统了。例如:某个城市独立坐标系统是:椭球北京54、子午线112度30分、北平移100000米、东平移100000(一般标准的是500000米)米、投影面800。这就是一种独立的坐标系统,它不是按照大的标准来的,而是根据当地情况自己制定的标准而已,因此,自己不根据国家的标准而订立的子午线都属独立的标准。再次,独立的坐标系统与国家坐标系统的差别在那里?相对位置还相同么?我认为主要表现在以下:2.1坐标表现形式不同所谓的坐标表现形式是这样的,一般标准形式的坐标是:北坐标小数点前7为,东坐标小数点前6位或
7、者8位;而独立坐标系统可能北坐标、东坐标是小数点前5位、4位都有可能。2.2相对位置关系有大不同所谓的不同就平面而言,就有较大的差距,这里就以实例来说明:下图是84经纬度在椭球选84时,G1和G2两个点分别在中央子午线为111度和112度30分时的相对位置关系点容经度纬度子午线为111度投影坐标X投戢坐标Y平面距离(米)相对平面位蚤差米);G1112.2222222237.222222224138773.521621602.5931G2112.22222222282222224149872.921621440.9471111100.577子午线为U2度3Q分1:G1112.2222222237
8、.222222224137896.714488736.734:G2112.2222222237.232222224148995.280488751.70211098.576112.001:从图上可以看出,在椭球相同时,G1和G2两点分别在子午线111和113度30分的平面距离为11100.577和11098.576,也就是说,在大概11km时,相对平面位置差2米,这样求出的参数平面精度根本达不到。综上所述,中央子午线还是非常重要的一点,一般要根据工程方提供的标准来执行,如果没有提供标准,则自己来订立这个标准,但是必须在测量报告上必须得体现。三、其它投影参数的影响其它投影参数包括了投影面,北加常
9、数,东加常数,投影比例等。由于其它投影参数测量中涉及的较少,只有投影高偶尔用到,只需按照提供的标准来输入就行。四、四参数、七参数、高程拟合、矫正参数四参数是由北平移、东平移、旋转角、投影比例四个参数构成的。七参数是由三个平移参数、三个旋转参数、一个比例参数组成的。高程拟合是由6个高程参数组成。矫正参数是三个平移参数组成的。在我们的工程之星3.0里面这些参数是混和使用的,但是也有一些注意要点,比如7参数是不能和高程拟合配合使用,4参数不能和7参数配合使用,7参数可以和矫正参数配合使用等等。在我们工程之星3.0里面矫正参数是最灵活的参数,可以和任意参数配合使用。从2008年推出地心系坐标以后,各地
10、纷纷建立2000坐标系统控制网,从各个省做的控制网平差报告可以看出(如需看各省2000系统建立报告请到网上查询),七参数基本使用率比较低,原因就是七参数在高程方面毫无优势可言,只有在高程异常值不大的小范围内可以使用,我们常用的七参数是布尔沙模型,这个模型在高程方面非常差,在山区大一点的范围,可明显看出其劣势,即使有使用的省份也大多是平原地区,而且从没用于高程方面,也是使用的二维七参数,顾名思义,就是用的平面而已,平面是没有问题的,高程是分开来计算的。各省大都是用的格网点内插的方式来进行54和80转换2000坐标的,这种方法类似我们的四参数+高程拟合的方式来处理,因此,在使用RTK时,建议用四参
11、数+高程拟合的方式来进行测量工作为较好,如果使用电台则还需要矫正参数来配合,如果是网络则四参数+高程拟合就可以了。下面用一组数据来说明一下:下图4.1是使用静态解算软件在80椭球上并且是选用了曲面拟合以后的内复核高程残差,差值较大的是3号点的5cm左右,该次静态跨度为70km左右,整体平差所得,属山区。图4.1正常高(高程)犬地高正常高(拟合)差值Rms(nun)BASE895.3830878.5581895.3633-0.019718.4423J0011296.30001281.27801296.2871-0.012933.5771JOO31216.05401200.20901216.101
12、70.047719.8202J0081158.76101141.81601158.7552-0.005822.6864J0111041.22701024.21801041.23070.003734.0789J015861.4460845.0980861.4274-0.018619.9526JO19855.6130839.2700855.6026-0.010433.2377J021985.2030967.9670985.21990.016931.8770JO23960.7190943.0500960.7180-0.001034.1542拟合后高程残差如果将解算所得的80坐标已知点和三维自由(约束
13、)网平差所得经纬度配对输入工程之星求转换参数功能里面,会得到下图4.2图4.2base4043883413091895.38336.31186113.0152878.5580.01-0.02YY14089338437439.31296.336.55599113.17571281.2780.008-0.013YY34065186427921.31216.05436.42541113.1141200.2090010.048YY840648464032021158.76136.42351112.55051141.816001-0.006YY114093261398683.81041.22736.57
14、551112.51491024.21800020.004YY154059899419567.6861.44636.40002113.0606845.0980.001-0.019YY194039886429190.1855.61336.29137113.124839.270.001-0.01YY214029670404950.2985.20336.23348112.5631967.9670.0010.017YY234041114386636.6960.71936.29389112.441943.050.005-0.001YY上图为工程之星cot文件转换到excel,可以看出高程残差显示一致,经过
15、山西已做出2不同地方控制网的RTK实地测试已知点,得出结论如下:高程最大残差不会超过15cm,经过20多个联测点的实地测试,高程大多在5cm之内,只有个别23个点,会略微超过10cm,当然如果要求过高,可以做大地水准面精化,做水准模型,一般需要大量的人力和物力。如果不选用曲面拟合会得到如下图4.3图4.3拟合后高程残差N号正常高(高程)大地高正常高(拟合)差值Rnts(jiur)BASE895.3830878.5581895.3197-0.063373.0031J0011296.30001281.27801296.51930.2193128.3049J0031216.05401200.2090
16、1216.11670.062781.2846J0081158.76101141.81601158.7493-0.011776.1456J0111041.22701024.21801041.0169-0.2101140.8472J015861.4460845.0980861.4108-0.035263.8104JO19855.6130839.2700855.4113-0.2017109.0635J021985.2030967.9670985.22570.0227102.0144J023960.7190943.0500960.93640.2174120.8209上图可以看出,不选用曲面拟合所看到的差值最大的有20cm多,通过工具箱使用七参数内复核高程的残差与上图类似,在工程之星3.0里面输入7参数实地测试已知点,发现最大的差值可达到1米!综上所述,网络状况,使用RTK还是使用四参数+高程拟合的方式更优;电台还是四参数+高程拟合+矫正参数。最后,再说说电台和网络切换的问题,比如,起初求转换参数时,还是先用网络去求,为什么呢?这是因为网络求出转换参数有很多好处,好处在:网络求出的转换参数,四参数和高程拟合参数已经定死(再进行校正向导不会发生改变),而矫正参数里面,X、y两个平移参数为0如果有拟合参数(大于等于4个已知点),那么h也为0;如果没有拟合参数(小于4个已知点),那么高
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