賈雅斐

（寧夏煤礦設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司 寧夏 銀川 750011）

0 引言

RTK 與靜態(tài)測(cè)量有著明顯的區(qū)別，后者是用兩臺(tái)或兩臺(tái)以上GPS接收機(jī)同步觀測(cè)，對(duì)觀測(cè)值進(jìn)行處理，可得到兩測(cè)站間精密的WGS-84 基線向量，再經(jīng)過(guò)平差、坐標(biāo)傳遞、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等工作，最終得到測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)。顯然靜態(tài)測(cè)量不具備實(shí)時(shí)性。RTK 定位技術(shù)則是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量，需要在兩臺(tái)GPS 接收機(jī)之間增加一套無(wú)線數(shù)字通訊系統(tǒng)（亦稱數(shù)據(jù)鏈），將兩相對(duì)獨(dú)立的GPS 信號(hào)接收系統(tǒng)連成有機(jī)的整體。

1 RTK 坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換參數(shù)的求解

1.1 求解轉(zhuǎn)換參數(shù)

根據(jù)RTK 的原理， 基準(zhǔn)站和流動(dòng)站直接采集的都為WGS-84 坐標(biāo)，基準(zhǔn)站一般以一個(gè)WGS-84 坐標(biāo)作為起始值來(lái)發(fā)射，實(shí)時(shí)地計(jì)算點(diǎn)位誤差并由電臺(tái)發(fā)射出去，流動(dòng)站同步接收WGS-84 坐標(biāo)并通過(guò)電臺(tái)來(lái)接收基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)，條件滿足后就可達(dá)到固定解，流動(dòng)站就可實(shí)時(shí)得到高精度的相對(duì)于基準(zhǔn)站的WGS-84 三維坐標(biāo)，這樣就保證了基準(zhǔn)站與流動(dòng)站之間的測(cè)量精度。 如果要符合到已有的橢球坐標(biāo)系點(diǎn)上， 需要把WGS-84 坐標(biāo)系統(tǒng)和現(xiàn)有坐標(biāo)系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)求出來(lái)。

因此，想要流動(dòng)站得到精確的國(guó)家或地方坐標(biāo)和高程，一要，在基準(zhǔn)站輸入WGS-84 系坐標(biāo)；二要，在流動(dòng)站輸入WGS-84 系與國(guó)家坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換參數(shù)。 WGS-84 系坐標(biāo)由GPS 實(shí)地測(cè)量而得，WGS-84 系與國(guó)家坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換參數(shù)通常由三參數(shù)法和七參數(shù)法求解。三參數(shù)法是通過(guò)求解兩不同坐標(biāo)系中X、Y、Z 的平移量來(lái)實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換，在控制區(qū)內(nèi)有一點(diǎn)就能實(shí)現(xiàn)。 七參數(shù)法，通過(guò)求解兩不同坐標(biāo)系中的三個(gè)平移變量、三個(gè)旋轉(zhuǎn)變量和一個(gè)比例參數(shù)，測(cè)區(qū)內(nèi)有三點(diǎn)就能實(shí)現(xiàn)。 對(duì)于測(cè)區(qū)面積小于80km×80km 的情況下，一般用三參數(shù)法，七參數(shù)法適用于測(cè)區(qū)面積約為80km×80km， 但求解的旋轉(zhuǎn)參數(shù)不得大于10〞。

三參數(shù)和七參數(shù)是不能同時(shí)使用的，兩者只能選其一，七參數(shù)相對(duì)于四參數(shù)來(lái)說(shuō)可以認(rèn)為是更準(zhǔn)確、精度更高，有條件的話盡量使用七參數(shù)。 但在具體測(cè)量時(shí)根據(jù)實(shí)際需要和現(xiàn)有情況確定選擇哪種參數(shù)。 在進(jìn)行RTK 作業(yè)時(shí)把參數(shù)輸入到手簿中， 并在已知點(diǎn)上進(jìn)行檢核，以確保其準(zhǔn)確性。無(wú)論線路坐標(biāo)系采用的是國(guó)家坐標(biāo)系、城市坐標(biāo)系或工程獨(dú)立坐標(biāo)系，該模型均適用。

1.2 點(diǎn)校正

（1）基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換求解轉(zhuǎn)換參數(shù)；

（2）對(duì)正常轉(zhuǎn)換基準(zhǔn)進(jìn)行校正。

TGO 中選擇“測(cè)量 點(diǎn)校正”后便可進(jìn)行點(diǎn)校正的相關(guān)工作，并把求得的轉(zhuǎn)換參數(shù)應(yīng)用于整個(gè)網(wǎng)中進(jìn)行計(jì)算。

不僅在測(cè)量軟件中能進(jìn)行點(diǎn)校正，在手簿中也能點(diǎn)校正。 RTK 校正參數(shù)從原理上說(shuō)參考站每次開(kāi)機(jī)都需要重新校正，如果參考站架設(shè)在同一地點(diǎn)， 且每次開(kāi)機(jī)發(fā)射的WGS-84 坐標(biāo)都已經(jīng)通過(guò)設(shè)置來(lái)固定，那么校正參數(shù)就不需要再重新求解。Trimble Survey Controller 軟件可以設(shè)置為參考站發(fā)射坐標(biāo)固定，這種方法因局限于參考站每次只能架設(shè)在同一個(gè)點(diǎn)上，因此很少采用。 所以每次開(kāi)機(jī)校正一次是最常用的方法，這種方法參考站可以在已知點(diǎn)上，也可以在未知點(diǎn)上，但每次都需要一個(gè)已知點(diǎn)。 如果參考站在已知點(diǎn)，那么流動(dòng)站可以在任何地方輸入?yún)⒖颊咀鴺?biāo)來(lái)校正；參考站在未知點(diǎn)，流動(dòng)站必需到已知點(diǎn)上輸入流動(dòng)站坐標(biāo)進(jìn)行校正。 校正參數(shù)只是一個(gè)點(diǎn)的三維改正值，它默認(rèn)了使用點(diǎn)所在的坐標(biāo)系與WGS-84 坐標(biāo)系北方向是一致的，但實(shí)際情況并非如此， 隨著距離的增大RTK 測(cè)量結(jié)果會(huì)和已知坐標(biāo)系產(chǎn)生越來(lái)越大的偏移量，誤差也會(huì)越大。 如果是假定近似直角坐標(biāo)就沒(méi)有這種距離限制， 因?yàn)橥ǔ＜俣ǖ淖鴺?biāo)北方向與WGS-84 方向是一致的。

以上是求參數(shù)的方法，在實(shí)際工作中，轉(zhuǎn)換參數(shù)是一個(gè)很重要的問(wèn)題，所以一定要正確求取，最好留一些點(diǎn)進(jìn)行檢查，以實(shí)時(shí)把握參數(shù)的精度。

2 控制點(diǎn)數(shù)據(jù)采集

GCP（地面控制點(diǎn)）是指該點(diǎn)在圖像上的準(zhǔn)確位置和該點(diǎn)在地面坐標(biāo)系中的坐標(biāo)是已知的（亦即航測(cè)中的像片控制點(diǎn)），它是衛(wèi)星遙感影像幾何糾正和地理定位的重要基準(zhǔn)數(shù)據(jù)源。 GCP 的數(shù)量、分布和精度等因素將直接影響影像幾何糾正的結(jié)果，所以選取足夠的、高質(zhì)量的GCP 對(duì)于遙感數(shù)據(jù)后續(xù)處理至關(guān)重要。 GCP 的數(shù)量取決于：

從《隱居》出版的那天起，輿論界便形成了一個(gè)根深蒂固的想法： 我是別列多諾夫[40]或斯麥爾佳科夫。 Merci[謝謝]。[3]359

（1）影像校正采用的數(shù)學(xué)模型；

（2）GCP 采集方式或來(lái)源；

（3）研究區(qū)地形物理?xiàng)l件；

（4）影像類型和處理級(jí)別；

（5）成圖精度要求；

（6）所采用的軟件平臺(tái)。

GCP 的類型有平高點(diǎn)、平面點(diǎn)、高程點(diǎn)、檢查點(diǎn)、連接點(diǎn)。

由于非參數(shù)模型不能反映影像獲取時(shí)的幾何關(guān)系， 也不能過(guò)濾GCP 誤差，要比參數(shù)模型需要的GCP 數(shù)目多，才能達(dá)到降低輸入幾何模型誤差的目的。如果想達(dá)到與影像分辨率統(tǒng)一量級(jí)的制圖或定位精度，需要的實(shí)際GCP 數(shù)目是模型要求最少控制點(diǎn)數(shù)目的兩倍。 當(dāng)用一階3D 有理函數(shù)模型，采用數(shù)據(jù)自帶的RPC 參數(shù)時(shí)，1-10 個(gè)GCP 就夠了。 當(dāng)處理的影像多于一景時(shí)，每景影像都需要提供模型要求數(shù)量的GCP， 目前有理函數(shù)模型也可以支持區(qū)域平差。 由于非參數(shù)模型對(duì)GCP 的分布、數(shù)量非常敏感，因此GCP 的水平和垂直分布都要好。 對(duì)于3D 參數(shù)模型，每景影像需要1-6 個(gè)GCP。 當(dāng)同時(shí)處理多景影像時(shí)，通過(guò)區(qū)域平差處理，使用連接點(diǎn)TP 可以減少對(duì)GCP 的需要。 參數(shù)模型的置信度、一致性和穩(wěn)健性比非參數(shù)模型要高，在生產(chǎn)環(huán)境下，一般不需要增加GCP 的數(shù)量。GCP 最好分布在影像的邊緣避免平面外插，在不同的高程下，特別是最高點(diǎn)和最低點(diǎn)最好有GCP。當(dāng)然，不像非參數(shù)模型對(duì)GCP 的水平和垂直均勻分布有嚴(yán)格的要求。

為了控制一景或幾景影像， 達(dá)到一定的精度，GCP 必須滿足一定的位置和分布。 通常，我們要求GCP 分布均勻，并且影像的四角附近均要有一個(gè)GCP，這樣才能充分控制成圖區(qū)域的精度，當(dāng)?shù)匦胃卟钶^大時(shí)，GCP 的垂直分布也非常重要， 在最高和最低點(diǎn)或其附近需要有GCP。 對(duì)于單景影像，一般需要6 個(gè)控制點(diǎn)，每個(gè)角一個(gè)控制點(diǎn)，中心區(qū)分布兩個(gè)控制點(diǎn)。 對(duì)于涉及多景的區(qū)域，對(duì)于GCP 的要求不一樣，主要考慮因素是區(qū)域范圍和景的分布結(jié)構(gòu)，需要具體情況具體對(duì)待。

GCP 應(yīng)選擇在攝影測(cè)量過(guò)程中可以精確到點(diǎn)的特征位置，所選特征與背景反差要大，最好是直角轉(zhuǎn)彎處，這樣GCP 定位相對(duì)容易。 理想的GCP 可以是水泥人行道交叉處或水泥地的角， 特別是與周圍地物反差較大的點(diǎn)。主要的交叉路口，沒(méi)有樹(shù)、建筑和電線且分布在公共場(chǎng)地。期次，是與相鄰道路相連的行車路，院子里的人行路和與柏油馬路上的水泥排水溝，交叉的人行路或停車場(chǎng)的角。 如果在鄉(xiāng)村采集控制點(diǎn)，具有城市特征的地物一般很難找到，籬笆和小路的交叉口，如果角度近于直角便可用作控制點(diǎn)。 GCP 要位于近地平面，不受陰影和透視對(duì)GCP 位置測(cè)量的影響，在影像中必須是恒久地物，選定后詳細(xì)描述以免類似特征混淆。

3 RTK 技術(shù)在地物補(bǔ)測(cè)中的應(yīng)用

對(duì)于遙感影像上有云霧遮擋、 新增地物以及地物變動(dòng)的區(qū)域，為了保證調(diào)繪精度的可靠性， 需要采用RTK 技術(shù)對(duì)無(wú)法直接調(diào)繪的區(qū)域進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量中在通視條件好的開(kāi)闊區(qū)域架設(shè)基準(zhǔn)站，流動(dòng)站分別對(duì)變更地物逐一測(cè)量， 全部測(cè)量完成后再將成果展繪到南方CASS中，展繪圖像要求能與未變更的調(diào)繪圖像完全套合。 在測(cè)量過(guò)程中重點(diǎn)核實(shí)遙感影像圖中新增建設(shè)用地，改動(dòng)的耕地以及云霧遮擋的或其它因素導(dǎo)致的難以識(shí)別的地物，在遙感影像圖中用兩種顏色標(biāo)明變化圖斑的類型，紅色圖框表示已確認(rèn)變化的圖斑，藍(lán)色圖框表示可疑變化圖斑。

3.1 農(nóng)用地地類分布情況調(diào)查

利用2006 年遙感正射影像圖現(xiàn)場(chǎng)重點(diǎn)調(diào)查農(nóng)用地地類變化情況，確認(rèn)圖上標(biāo)注的農(nóng)用地、未利用土地的地類是否與實(shí)地現(xiàn)狀一致，如農(nóng)業(yè)內(nèi)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、生態(tài)退耕、土地開(kāi)發(fā)復(fù)墾整理情況，特別是旱地、菜地、未利用土地的表示情況。

3.2 線狀地物核實(shí)

確認(rèn)新增線狀地物的地類、權(quán)屬、位置、寬度，寬度要精確測(cè)量，同時(shí)標(biāo)注在遙感圖和遙感監(jiān)測(cè)調(diào)查表上。

3.3 核查權(quán)屬界線

首先在圖上確認(rèn)各級(jí)行政界線的位置和走向是否正確，對(duì)不準(zhǔn)確的界線進(jìn)行核實(shí)，將正確的界線在圖上用黑色進(jìn)行調(diào)整和標(biāo)注，不正確的界線打“X”標(biāo)注。

3.4 圖幅接邊處地類核查

對(duì)遙感圖中在圖廓線上標(biāo)注紅圈的位置，必須現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)其圖斑的地類，確保圖幅線兩側(cè)地類與實(shí)地嚴(yán)格一致。

4 提高RTK 測(cè)量精度的方法

4.1 先通過(guò)權(quán)威部門測(cè)試儀器硬件和軟件性能， 其檢查結(jié)果需要符合相關(guān)規(guī)定。

4.2 檢查儀器水平氣泡和對(duì)中氣泡是否合格。

4.3 基準(zhǔn)站選擇在通視條件良好，無(wú)大型磁場(chǎng)干擾的區(qū)域，一般情況下，該區(qū)域所接收到的衛(wèi)星數(shù)量應(yīng)不少于7 顆。

4.4 在有衛(wèi)星干擾的地方，初始化速度較慢，有時(shí)即使顯示為固定解其精度仍然不高，這就需要等待片刻，等手簿顯示水平和高程精度比較理想后再施測(cè)。

4.5 精確求解轉(zhuǎn)換參數(shù)，這時(shí)需要保證已知控制點(diǎn)相對(duì)精度，控制點(diǎn)數(shù)量足夠且分布合理，還要準(zhǔn)確計(jì)算地方已知控制點(diǎn)坐標(biāo)和WGS-84的相關(guān)參數(shù)，對(duì)于長(zhǎng)距離或大范圍測(cè)量，需要分段求解參數(shù)，確保其轉(zhuǎn)換精度。

4.6 最后，對(duì)于不同性能的RTK，基準(zhǔn)站和流動(dòng)站的相對(duì)距離根據(jù)各種RTK 性能的不同和測(cè)區(qū)地形條件影像等因素，其距離不宜過(guò)長(zhǎng)。

4.7 觀測(cè)成果要注意檢核， 即在測(cè)量前到已知點(diǎn)檢核和測(cè)量中根據(jù)不同基準(zhǔn)站對(duì)部分點(diǎn)重復(fù)測(cè)量進(jìn)行檢核。

5 結(jié)束語(yǔ)

RTK 技術(shù)以其速度快、 精度高等特點(diǎn)對(duì)于遙感影像所表現(xiàn)出來(lái)的不足之處，如影像校正和地物補(bǔ)測(cè)等內(nèi)容加以互補(bǔ)，它可以通過(guò)實(shí)地量測(cè)的方式彌補(bǔ)這些缺陷，從而提高了成果的可靠性。

［1］高照忠.基于3S 技術(shù)的土地利用更新調(diào)查的應(yīng)用研究[D].云南:昆明理工大學(xué),2007.

［2］關(guān)元秀. 高分辨率衛(wèi)星影像處理指南[M].北京:科學(xué)出版社，2008.