馬宏毓，趙 新

（中兵勘察設(shè)計研究院）

基于CORS的坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)求取方法及精度統(tǒng)計

馬宏毓，趙 新

（中兵勘察設(shè)計研究院）

根據(jù)坐標系轉(zhuǎn)參數(shù)計算的方法，我們選取了一步法和經(jīng)典3D（布爾沙模型）來解算局部區(qū)域內(nèi)的CORS坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)，從而解算在外業(yè)無法實時獲取CORS轉(zhuǎn)換坐標的問題。通過不同區(qū)域的檢查點的解算，分析了轉(zhuǎn)換參數(shù)的精度。

CORS；坐標轉(zhuǎn)換；布爾沙；一步法

1 引言

多基站網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)建立的連續(xù)運行衛(wèi)星定位服務(wù)綜合系統(tǒng)（Continuous Operational Reference System，縮寫為CORS）已成為城市GPS應(yīng)用的發(fā)展熱點之一。CORS系統(tǒng)是衛(wèi)星定位技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)等高新科技多方位、深度結(jié)合的產(chǎn)物。 CORS系統(tǒng)由基準站網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理中心、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、定位導(dǎo)航數(shù)據(jù)播發(fā)系統(tǒng)、用戶應(yīng)用系統(tǒng)5個部分組成，各基準站與監(jiān)控分析中心間通過數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)連接成一體，形成專用網(wǎng)絡(luò)。

CORS的測量成果是WGS-84坐標系下的大地坐標，而我們使用的平系統(tǒng)是國家坐標系統(tǒng)或城市獨立坐標系統(tǒng)，高程系統(tǒng)采用的是正常高系統(tǒng)。這就涉及坐標系統(tǒng)轉(zhuǎn)換的問題。根據(jù)國家相關(guān)的法律法規(guī)的規(guī)定,此類基礎(chǔ)測繪成果屬于保密成果。

在我國CORS系統(tǒng)轉(zhuǎn)換參數(shù)的應(yīng)用主要有以下兩種模式。

1）轉(zhuǎn)換參數(shù)由CORS主管部門管理，將測繪成果交給CORS主管部門來解算。這種模式的數(shù)據(jù)安全性高，但是用戶使用不便，不能實時得到觀測成果。

2）將轉(zhuǎn)換參數(shù)加密保存到觀測手簿中，這種模式數(shù)據(jù)安全性較差，往往是某些特殊性質(zhì)的單位才會裝備，用戶具有局限性。

為了解決上述使用不便的問題，我們利用測量成果和CORS解算的成果，在測量范圍內(nèi)解算出坐標系的轉(zhuǎn)換參數(shù)。

2 坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)的解算

2.1 數(shù)據(jù)的獲得

圖1 6個控制點

我們選了6個控制點參與轉(zhuǎn)換參數(shù)的解算（見圖1），在不同區(qū)域內(nèi)選擇了19個點作為檢查點。

我們將測得的大地三維坐標發(fā)送至CORS主管部門進行解算，得到獨立坐標系下的坐標和高程數(shù)據(jù)。

2.2 坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)的計算

我們使用徠卡公司提供GPS數(shù)據(jù)處理軟件LGO8.4來進行參數(shù)計算，選取其中的一步法和經(jīng)典3D（布爾沙模型）分別進行參數(shù)計算。

表1 坐標轉(zhuǎn)換后殘差計算結(jié)果

2.2.1 一步法

這種轉(zhuǎn)換方法是通過將高程與點位分開進行轉(zhuǎn)換。在平面點位轉(zhuǎn)換中，首先將大地地心坐標投影到臨時的橫軸墨卡托投影，然后通過平移、旋轉(zhuǎn)和比例變換，使之與計算的"真正的"投影相符合。高程轉(zhuǎn)換則采用簡單的一維高程擬合。由于用這種方法是進行平面點位轉(zhuǎn)換，因而不需要知道地方坐標系統(tǒng)的地方橢球與地圖投影類型就可以定義轉(zhuǎn)換。

2.2.2 經(jīng)典3D轉(zhuǎn)換方法

使用嚴格3D經(jīng)典方法產(chǎn)生轉(zhuǎn)換參數(shù)。該方法基本操作步驟是將大地坐標（橢球直角坐標）與地方坐標的直角坐標相比較。通過這種方法，計算出用來將坐標從一個系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到另一個系統(tǒng)中平移參數(shù)、旋轉(zhuǎn)參數(shù)和比例因子。本次計算選取了布爾沙模型。這種方法的缺點是地方格網(wǎng)坐標、地方橢球和地圖投影必須已知。

坐標轉(zhuǎn)換后殘差計算結(jié)果見表1。

之后我們利用兩套參數(shù)對19個檢查點進行坐標轉(zhuǎn)換，結(jié)果見表2。

表2 19個檢查點坐標轉(zhuǎn)換結(jié)果

（續(xù)表）

2.3 數(shù)據(jù)分析

通過兩種方法對30km×30km這個區(qū)域進行坐標轉(zhuǎn)換，發(fā)現(xiàn)除T19由于離轉(zhuǎn)換區(qū)域較遠外，其他檢查點的坐標和高程的成果較差較小，可認為這兩種方法在局部范圍內(nèi)是等效的。

通過轉(zhuǎn)換參數(shù)計算的檢查點結(jié)果和CORS解算結(jié)果的對比，我們發(fā)現(xiàn)平面坐標數(shù)據(jù)相差無幾，轉(zhuǎn)換后的平面坐標精度較高，可達1～2cm，但是在計算高程時由于缺少似大地水準面數(shù)據(jù)，所以高程的精度較低。在轉(zhuǎn)換區(qū)域內(nèi)的點平面坐標精度較高，距離轉(zhuǎn)換區(qū)域邊線28km的K18的精度也可滿足要求，只有K19的精度不滿足要求。

3 結(jié)束語

通過LGO8.4中的兩種方法解算較大范圍內(nèi)的CORS系統(tǒng)轉(zhuǎn)換參數(shù)，可以解決CORS系統(tǒng)用戶不能實時獲取地方坐標的難題，在解算的區(qū)域內(nèi)可以進行平面坐標的采集和放樣。使用中需要注意的是7參數(shù)時，內(nèi)業(yè)和外業(yè)都要采用一致的橢球參數(shù)和投影參數(shù)。此種方法在較大范圍計算的高程誤差較大，需要加入似大地水準面數(shù)據(jù)才可使用。

[1] 國家測繪地理信息局. 大地測量控制點坐標轉(zhuǎn)換技術(shù)規(guī)程. 測辦函〔2013〕66號.

[2]姜衛(wèi)平，馬強，劉鴻飛.CORS系統(tǒng)中坐標移動轉(zhuǎn)換方法及應(yīng)用[J].武漢大學學報，2008,33(8)：775-778.

[3]孔祥元，郭際明，劉宗泉.大地測量學基礎(chǔ)[M].武漢：武漢大學出版社,2001.

Realization of Coordinate Transformation Parameters Based on CORS and Accuracy Statistics

MA Hong-yu, ZHAO Xin

(Zhongbing Investigation and Design Institute)

Based on the method of coordinate parameter calculation, we choose the one-step method and the classical 3D (Bursa model) to solve the CORS coordinate transformation parameters in the local area, so as to solve the problem that the CORS transformation coordinates can not be obtained in real time. The accuracy of the conversion parameters is analyzed by the solution of the checkpoints in different areas.

CORS; coordinate transformation; Bursa; one step method