【正文】 2）平差結(jié)果所輸出的高差中誤差不能反映該網(wǎng)的擬合精度，其數(shù)值反映的往往是假象。表中以 A、 B、 C、 D分別表示（ 2）、（ 3）、（ 4）、（ 5）式的數(shù)學(xué)模型擬合方式。即： 式中、分別為同一點(diǎn)擬合的 GPS水準(zhǔn)高程與實(shí)測(cè)幾何水準(zhǔn)高程，為兩者之差。圖根控制的高程閉合差亦很理想。這兩級(jí)的控制點(diǎn)在測(cè)區(qū)內(nèi)都聯(lián)測(cè)了四等幾何水準(zhǔn)。 2 GPS水準(zhǔn)的擬合方式統(tǒng)計(jì) 近年來(lái)，我院在貴港覃塘、來(lái)賓廖平等測(cè)區(qū)先后采用了 GPS全球定位系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行控 制測(cè)量。從上面四個(gè)數(shù)字模型的擬合方程式中的待定系數(shù)可知，要求解方程， GPS網(wǎng)中至少要聯(lián)測(cè) 6個(gè)重合己知高程點(diǎn)。為了求定精確的高程異常 △ ξ值，可以在 GPS網(wǎng)中選擇一定數(shù)量均勻分布的點(diǎn)，采用幾何水準(zhǔn)方式測(cè)定其高程， 然后利用這些重合點(diǎn)進(jìn)行數(shù)值擬合，以求得各待定點(diǎn)的正常高。地面點(diǎn)大地高，正常高，如圖 1所示，存在以下關(guān)系： H=Hg△ ξ （ 1） 式中， H為正常高， Hg 為 GPS測(cè)得的大地高， △ ξ為高程異常。在此，筆者提出一個(gè)檢驗(yàn)選擇的方法，以供 參考。在對(duì)成果進(jìn)行再整理中發(fā)現(xiàn)，對(duì)同一個(gè)測(cè)區(qū)的觀測(cè)成果，采用不同數(shù)量的起算數(shù)據(jù)或同樣的一組起算數(shù)據(jù)，采用不同的擬合方式所得到的 GPS水準(zhǔn)高程，輸出的高程評(píng)定精度都較高，而與幾何水準(zhǔn)測(cè)量所得的高程相比則有著顯著的差異。如何利用 GPS給出的大地高，有效地將其轉(zhuǎn)換成我國(guó)采用的正常高系統(tǒng)，既是問(wèn)題之一。據(jù)此，提出通過(guò)選擇擬合方式來(lái)獲得較可靠成果的方法。而我們上述轉(zhuǎn)換參數(shù)的求解結(jié)果僅是在圖根點(diǎn)上進(jìn)行，如果在 GPS B級(jí)網(wǎng)點(diǎn)上進(jìn)行求解，相信精度會(huì)更高。 下面是我們?cè)诤映厥袊?guó)際疫苗研究所 ―DOMI傷寒 Vi疫苗國(guó)際合作項(xiàng)目研究 ‖ 項(xiàng)目中，測(cè)量 GIS基礎(chǔ)數(shù)據(jù)圖時(shí)，對(duì)手持 GPS進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后，進(jìn)行實(shí)地檢測(cè)的結(jié)果。方法是，在野外選定視野開(kāi)闊、 GPS接收信號(hào)強(qiáng)的特征點(diǎn)（如線狀地物交叉點(diǎn)、獨(dú)立地物等），最好是埋石控制點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，然后找出這些點(diǎn)的理論坐標(biāo)與之比較。 E代表東經(jīng)，投影比例參數(shù)為 ，東西偏差為 500000m，南北偏差為 0，并設(shè)單位為米。 一旦需轉(zhuǎn)換的兩個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)確定以后， DA、 DF是常 值，但是 DX、 DY、 DZ對(duì)于不同地區(qū)有不同的值。 如果收集到的只是高斯平面直角坐標(biāo)（ x,y），則應(yīng)把平面直角坐標(biāo)（ x,y）代入高斯投影反算公式（ 32）求出大地坐標(biāo)值（ B， L）再代入式（ 31）求 X Y Z2，此時(shí) （ 32） 式中 不同坐標(biāo)系對(duì)應(yīng)的橢球參數(shù)見(jiàn)下表： 項(xiàng) 目 WGS84 北京 54 西安 80 長(zhǎng)半軸 A 6378137 M 6378245 M 6378140 M 第一偏心率平方 E2 扁率 F 1/ 1/ 1/ 四．求五個(gè)轉(zhuǎn)換參數(shù) DX、 DY、 DZ、 DA、 DF （ 41） 上述函數(shù)模型是把 WGS84坐標(biāo)系的空間直角坐標(biāo)原點(diǎn)平移到 1954北京坐標(biāo)系的原點(diǎn)，用 1954北京坐標(biāo)系的橢球參數(shù)重算以達(dá)到兩坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的方法。對(duì)于同一空間點(diǎn)，大地坐標(biāo)系與空間直角坐標(biāo)系有下列轉(zhuǎn)換關(guān)系式： （ 31） 其中， N=A/（ 1E2sin2B） 1/2， 1954北京坐標(biāo)系的大地高 H=h+ξ， X、 Y、 Z為大地坐標(biāo)系中的三維直角坐標(biāo)， A為大地坐標(biāo)系對(duì)應(yīng)橢球之長(zhǎng)半軸， E為大地坐標(biāo)系對(duì)應(yīng)第一偏心率， F為大地坐標(biāo)系對(duì)應(yīng)之扁率， N為該點(diǎn)的卯酉圈曲率半徑。由于 WGS84坐標(biāo)系與我國(guó)坐標(biāo)系之間的平面差異較大，要消除這個(gè)誤差，應(yīng)借助收集到的控制點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)換參數(shù)的計(jì)算，此時(shí)應(yīng)在收集到的高等級(jí)控制點(diǎn)上分別測(cè)量 B、 L、 H值（即 WGS84坐標(biāo)），供計(jì)算轉(zhuǎn)換參數(shù)時(shí)使用。 二．直接用手持 GPS測(cè)定已知點(diǎn) B、 L、 H值 若同時(shí)收集到北京坐標(biāo)系 x、 y、 B、 L、 h、 ξ值和 WGS84坐標(biāo)系 B、 L、 H值，則不需此步驟。 計(jì)算流程見(jiàn)下圖： 一．收集測(cè)區(qū)高等級(jí)控制點(diǎn)資料 在應(yīng)用手持 GPS接收機(jī)觀測(cè)的區(qū)域內(nèi)找出三個(gè)以上分布均勻的等級(jí)點(diǎn)（精度越高越好）或GPS―B‖級(jí)網(wǎng)網(wǎng)點(diǎn)，點(diǎn)位最好是周圍無(wú)電磁波干擾，視野開(kāi)闊，衛(wèi)星信號(hào)強(qiáng)。七參數(shù)法一般用于轉(zhuǎn)換精度要求較高的計(jì)算，而手持 GPS接收機(jī)內(nèi)部設(shè)置的是五參數(shù)法，因此只要用戶計(jì)算出五個(gè)參數(shù)（ DX、 DY、DZ、 DA、 DF）并按提示輸入即可在儀器上進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。大家知道，不同坐標(biāo)系之間存在著平移和旋轉(zhuǎn)的關(guān)系，要使手持 GPS所測(cè)量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為自己需要的坐標(biāo)，必須求出兩個(gè)坐標(biāo)系（ WGS84和北京 54坐標(biāo)系或西安 80坐標(biāo)系）之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)。 【關(guān)鍵詞】 手持 GPS 坐標(biāo)系統(tǒng) 轉(zhuǎn)換參數(shù) 概述 目前，市面上出售的手持 GPS所使用的坐標(biāo)系統(tǒng)基本都是 WGS84坐標(biāo)系統(tǒng)，而我們使用的地圖資料大部分都屬于 1954年北京 坐標(biāo)系或 1980年西安國(guó)家大地坐標(biāo)系。我國(guó)目前使用的是 1954年北京坐標(biāo)系或 1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系，因此必須求出WGS84坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到 54北京坐標(biāo)系或 80國(guó)家坐標(biāo)系的參數(shù)。雙頻 GPS接收機(jī)可以有效削弱電離層折射影響，同時(shí)能有效探測(cè)和修復(fù)整周跳變。 施測(cè) GPS控制網(wǎng)時(shí)，常會(huì)遇到所聯(lián)測(cè)已知點(diǎn)之間不兼容的情況，應(yīng)該對(duì)已知控制點(diǎn)進(jìn)行分析，避免因?yàn)槠鹚泓c(diǎn)不兼容而引起 GPS網(wǎng)變形，降低 GPS網(wǎng)平差成果精度。 出測(cè)前，應(yīng)進(jìn)行衛(wèi)星可見(jiàn)預(yù)報(bào)分析 ，做好 GPS網(wǎng)測(cè)量方案。 把 5座水準(zhǔn)檢核點(diǎn)新、舊高程值進(jìn)行較差分析，如下表 (7)。經(jīng)過(guò)反復(fù)多次試算分析，最后全網(wǎng) GPS高程擬合計(jì)算以其中 17座水準(zhǔn)點(diǎn)作為高程起算點(diǎn)，其余 5座水準(zhǔn)點(diǎn)作為檢核點(diǎn)。 本網(wǎng)聯(lián)測(cè)四等精度以上水準(zhǔn)點(diǎn) 22座，且分布均勻，其中高程最高為 224m，最低為 3m，平均每隔4座 GPS點(diǎn)就聯(lián)測(cè) 1座水準(zhǔn)點(diǎn)。 GPS高程擬合 高程基準(zhǔn)： 1985國(guó)家高 程基準(zhǔn)。 新、舊成果比較分析 把不參與二維約束平差的 8個(gè) Ⅰ 、 Ⅱ 等三角點(diǎn)的新、舊坐標(biāo)分量作較差比較，比較分析如表 (6)： 表 (6) 新、舊坐標(biāo)分量較差表 點(diǎn) 名 較 差 (m) 備 注 點(diǎn) 名 較 差 (m) 備 注 Ⅰ 那雷后背山 － － Ⅰ 等 通天嶺 ＋ ＋ Ⅱ 鎖 Ⅰ 母雞頂 ＋ － Ⅰ 等 石子嶺 ＋ ＋ Ⅱ 補(bǔ) Ⅰ 中吾山 － － Ⅰ 等 尖筆嶺 ＋ ＋ Ⅱ 補(bǔ) Ⅰ 斗雞嶺 ＋ － Ⅰ 等 望海嶂 ＋ － Ⅱ 補(bǔ) 由以上 8個(gè)舊三角點(diǎn)新、舊坐標(biāo)較差分析可知，除了 2個(gè) Ⅰ 等點(diǎn)的新、舊坐標(biāo)有較大偏差外，余下 6個(gè)點(diǎn)的較差都在幾個(gè)厘米，并且 6個(gè)點(diǎn)均勻分布全網(wǎng)。點(diǎn)位中誤差除 56號(hào)點(diǎn)精度稍弱外，全網(wǎng) 99%的點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差小于 5cm。這 9個(gè)點(diǎn)之間兼容性較好，其中有 6個(gè)點(diǎn)分布在全網(wǎng)的四個(gè)角，有 3個(gè)點(diǎn)分布在網(wǎng)的內(nèi)部（起算點(diǎn)分布如附圖㈠），很好地控制整個(gè)網(wǎng)，滿足從 WGS84坐標(biāo)系到國(guó)家 1980西安坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換參數(shù)求解要求。 中央子午線：東經(jīng) 111度， 19分帶。由上述分析可知，整個(gè) GPS網(wǎng)內(nèi)部符合精度完全達(dá)到 C級(jí) GPS網(wǎng)的精度要求。成果精度統(tǒng)計(jì)如下表（ 2）、表（ 3）： 表 (2) 基線及點(diǎn)位精度統(tǒng)計(jì)表 最 優(yōu) 最 差 平均值 基線相對(duì)誤差 0 1/267023 1/2531570 點(diǎn)位誤差 (cm) 表 (3) 三維坐標(biāo)分量精度統(tǒng)計(jì)表 最 優(yōu) (cm) 最 差 (cm) 平均值 (cm) X Y Z 由表 (2) 、表 (3)分析可見(jiàn)，三維無(wú)約束平差最弱邊長(zhǎng)相對(duì)中誤差為 1/267023，平均邊長(zhǎng)相對(duì)中誤差為 1/253萬(wàn)，完全符合 C級(jí) GPS網(wǎng)最弱邊長(zhǎng)相對(duì)中誤差限差要求。通過(guò)多次試探分析，剔除網(wǎng)內(nèi)含有較大誤差的 6條基線。首先，在 WGS84坐標(biāo)系下進(jìn)行三維無(wú)約束平差計(jì)算；然后，在國(guó)家 1980西安坐標(biāo)系下進(jìn)行二維約束平差。全網(wǎng)共計(jì)算同步環(huán) 85個(gè)、重復(fù)基線 5條、異步環(huán) 54個(gè)，基線精度統(tǒng)計(jì)分析如下表 (1)： 表 (1) 基線精度統(tǒng)計(jì)表 總數(shù) 0～ 1ppm 百分比 1～ 2ppm 百分比 同 步 環(huán) 85 85 100% 0 0 重復(fù)基線 5 4 80% 1 20% 異 步 環(huán) 54 45 % 9 % 由上表 (1)分析可知，全網(wǎng)基線成果符合規(guī)范的精度要求。 在剔除含有較大誤差的多余基線向量后，全網(wǎng)共獲得符合相對(duì)質(zhì)量指標(biāo)的獨(dú)立基線 227條。然后，根據(jù)基線解算報(bào)表給出的相對(duì)質(zhì)量指標(biāo)（ RMS值、 RATIO值、 Reference Variance值）來(lái)判斷該基線成果可靠性。由于衛(wèi)星信號(hào)在傳播過(guò)程中受到電離層折射、對(duì)流層折射、多路徑效應(yīng)等因素影響，使觀測(cè)數(shù)據(jù)含有誤差，尤其是在下午進(jìn)行長(zhǎng)基線觀測(cè)時(shí)，衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量都較差。用網(wǎng)環(huán)路和子環(huán)路構(gòu)成閉合式的 GPS網(wǎng)，以便及時(shí)計(jì)算同步環(huán)和異步環(huán)坐標(biāo)分量閉合差，有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集過(guò)程中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)質(zhì)量問(wèn)題，并在測(cè)區(qū)及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)測(cè)。； 數(shù)據(jù)采樣 率 15″； 有效觀測(cè)衛(wèi)星數(shù) ≥4個(gè)； 同步觀測(cè)時(shí)間： 90～ 120分鐘； 平均重復(fù)設(shè)站數(shù) ≥2； 最簡(jiǎn)異步環(huán)邊數(shù) ≤6； 點(diǎn)位幾何圖形強(qiáng)度因子 PDOP≤6。 2． 2 技術(shù)指標(biāo) 按照規(guī)范要求，選用 Trimble 4000 SSE系列雙頻 GPS接收機(jī)進(jìn)行觀測(cè)，接收機(jī)標(biāo)稱精度：5mm+1ppm。 2． GPS控制網(wǎng)布設(shè) 2． 1 內(nèi)業(yè)設(shè)計(jì) ―南寧 —合浦 C級(jí) GPS網(wǎng) ‖嚴(yán)格按照 1992年 中華人民共和國(guó)測(cè)繪行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《全球定位系統(tǒng)（ GPS）測(cè)量規(guī)范》（ CH202092）要求設(shè)計(jì)，按照《項(xiàng)目設(shè)計(jì)書(shū)》要求，全網(wǎng)共布設(shè) 93個(gè)點(diǎn)。每個(gè)測(cè)區(qū)跨經(jīng)度、緯度都在 2度左右，控制面積近 4萬(wàn)平方公里。為此，應(yīng)用 GPS技術(shù)在我區(qū)布設(shè)新一代、高等級(jí)控制網(wǎng) ——C級(jí) GPS網(wǎng)，同時(shí)聯(lián) 測(cè)部分舊一、二、三等三角點(diǎn)，更新改造原來(lái)一、二、三等三角點(diǎn)，以滿足我區(qū)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要。 1． 概述 我區(qū)平面控制網(wǎng)，特別是高等級(jí)平面控制網(wǎng)，均是 50年代末、 60年代初施測(cè)的，至今已有 40多年。作者結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐，介紹了 GPS技術(shù)應(yīng)用于 C級(jí) GPS網(wǎng)施測(cè)中的作業(yè)流程、精度分析方法和工作體會(huì)。一般中午時(shí)分不易進(jìn)行 RTK測(cè)量，或者測(cè)量效率很低，所以要早出工，晚收工，利用良好時(shí)段進(jìn)行 RTK測(cè)量，不僅效率快，而且精度高。如果盲點(diǎn)地區(qū)至盲的主要原因是接收衛(wèi)星狀況不良，則應(yīng)在盲點(diǎn)周圍加測(cè)根控制點(diǎn)，以便用全站儀補(bǔ)測(cè)。如果盲點(diǎn)地區(qū)至盲的主要原因是數(shù)據(jù)鏈信號(hào)接收問(wèn)題，首先可提 高基準(zhǔn)站和流動(dòng)站天線的架設(shè)高度，流動(dòng)站天線可采用長(zhǎng)垂桿架設(shè)以保證成果精度。 在整個(gè)測(cè)量過(guò)程中都要注意質(zhì)量控制檢驗(yàn)，方法如上所述，還可利用原有大比例尺地圖，檢驗(yàn)其山頂點(diǎn)的高度，圈出未能進(jìn)行 RTK測(cè)量的盲點(diǎn)。它可以發(fā)現(xiàn)很多問(wèn)題，如輸入的控制點(diǎn)坐標(biāo)、坐標(biāo)系統(tǒng)、設(shè)置參數(shù)有誤，衛(wèi)星狀況不佳，太陽(yáng)黑子爆發(fā)等等。 第一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)應(yīng)是控制點(diǎn)或已知坐標(biāo)點(diǎn)，以檢核第一個(gè) RTK測(cè)量結(jié)果是否準(zhǔn)確。控制點(diǎn)選點(diǎn)還要避免無(wú)線電干擾和多路徑效應(yīng)。控制點(diǎn)主要布置在制高點(diǎn)上用來(lái)設(shè)置基準(zhǔn)站，以利于接收衛(wèi)星信號(hào)和數(shù)據(jù)鏈信號(hào)，控制點(diǎn)間距離應(yīng)小于 RTK有效作業(yè)半徑的 2/3倍。以便應(yīng)用時(shí)得心應(yīng)手。 10 RTK的優(yōu)化布測(cè)方法 摸清儀器特性。不同質(zhì)量的 RTK系統(tǒng)，其精度和穩(wěn)定性差別較大。 精度和穩(wěn)定性問(wèn)題。 電量不足問(wèn)題。 高程異常問(wèn)題。解決這類問(wèn)題的辦法主要是選用初始化能力強(qiáng)、所需時(shí)間短的 RTK機(jī)型。在山區(qū)，一般林區(qū)，城鎮(zhèn)密樓區(qū)等地作業(yè)時(shí)， GPS衛(wèi)星信號(hào)被阻擋機(jī)會(huì)較多，容易造成失鎖，采用 RTK作業(yè)時(shí)有時(shí)需要經(jīng)常重新 初始化。解決這類問(wèn)題的有效辦法是把基準(zhǔn)站布設(shè)在測(cè)區(qū)中央的最高點(diǎn)上。 RTK數(shù)據(jù)鏈傳輸易受到障礙物如高大山體，高大建筑物和各種高頻信號(hào)源的干 擾，在傳輸過(guò)程中衰減嚴(yán)重，嚴(yán)重影響外業(yè)精度和作業(yè)半徑?？梢?jiàn)選擇作業(yè)時(shí)段的重要性。白天中午，受電離層干擾大，共用衛(wèi)星數(shù)少，常接收不到 5顆衛(wèi)星，因而初始化時(shí)間長(zhǎng)甚至不能初始化，也就無(wú)法進(jìn)行測(cè)量。作業(yè)時(shí)間受限制可由選擇作業(yè)時(shí)間來(lái)解決。另外，在高山峽谷深出及密集森林區(qū)，城市高樓密布區(qū)，衛(wèi)星信號(hào)被遮擋時(shí)間較長(zhǎng)，使一天中可作業(yè)時(shí)間受限制。 9 RTK的不足及其解決辦法： 受衛(wèi)星狀況限制。只要在設(shè)站是進(jìn)行簡(jiǎn)單的設(shè)置，就可以邊走邊獲得測(cè)量結(jié)果坐標(biāo)或進(jìn)行坐標(biāo)放樣。流動(dòng)站利用內(nèi)裝式軟件控制系統(tǒng)，無(wú)需人工干預(yù)便可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)多種測(cè)繪功能，使輔助測(cè)量工作極大減少，減少人為誤 差，保證了作業(yè)精度。 RTK作業(yè)自動(dòng)化、集成化程度高，測(cè)繪功能強(qiáng)大。 降低了作業(yè)條件要求。只要滿足 RTK的基本工作條件，在一定的作業(yè)半徑范圍內(nèi)（一般為 4KM）， RTK的平面精度和高程精度都能達(dá)到厘米級(jí)。在一般的地形地勢(shì)下，高質(zhì)量的 RTK設(shè)站一次即可測(cè)完 4KM半徑的測(cè)區(qū)，大大減少了傳統(tǒng)測(cè)量所需的控制點(diǎn)數(shù)量和測(cè)量?jī)x器的 ―搬站 ‖次數(shù)，僅需一人操作，在一般的電磁波環(huán)境下幾