基于北斗卫星连续运行基准站的坐标转换方法研究

田 慧

(广州南方测绘科技股份有限公司，北京 100000)

0 引言

某天然气股份有限公司计划部署GIS综合管理平台，要求所有管网数据实现“一张图”，在完善已有的市地方坐标系统的基础上建立CGCS2000国家大地坐标基准。本研究应用已有的前期数据，建立了若干北斗卫星连续运行基准站，为移动测量终端提供了高精度厘米级差分信号。随着CGCS2000国家大地坐标的普及，市地方坐标基准以及CGCS2000国家大地坐标基准逐渐完善，并将已有的管网数据从市地方坐标转换成2000国家大地坐标列为整个GIS平台的重要任务之一。

1 研究背景

研究区域地处中国东北平原腹地——松辽平原，它是东北地区天然地理中心、“一带一路”北线重要节点城市、中蒙俄经济走廊节点城市、长吉图战略腹地城市、哈长城市群核心城市，地势较为平坦，为东部山区与西部松辽平原过渡地带。东南部属丘陵低山区，海拔高程多为200～400 m。主要利用市天然气公司在实验数据区周边建立的北斗卫星连续运行基准站来进行实验，这些基站的CGCS2000国家大地坐标是通过GAMIT软件解算所得，并通过JLCORS进行CGCS2000坐标实测对比。市测绘院位于实验数据区周边的CORS基站，通过这些基站联测了实验数据区8个控制点，解算了控制点的市地方坐标以及基于市测绘院网络CORS框架的经纬度和椭球高。

2 控制点布设

本实验在市主城区及周边共计布设了8个控制点，这些点要基于以下要求进行选址[1]：①点位便于安置接收设备和操作，视野开阔，视场内障碍物的高度角不超过15°。②远离大功率发射源(如电视台、电台、微波站等)，其距离应大于200 m。远离高压输电线和微波无线电信号传送通道，其距离应大于50 m。③附近没有强烈反射卫星信号的物件(如大型建筑物等)。④交通方便，有利于其他测量手段扩展和联测。

点位中心标志采用了简易标志，利用电锤在符合条件的水泥地面钻孔，将中心标志植入地面并用速干水泥固定，并制作了点之记。

3 静态联测

实验充分利用了具备CGCS2000坐标以及市坐标的CORS基站资料，市地方坐标起算数据资料来源于市测绘院。

网型中，米沙子、烧锅、齐家、乐山分别是市测绘院的4个卫星连续运行基准站，在等级理论上属于B级GPS点，具备市地方坐标。在解算时，求出了基于这个框架控制点的椭球高，为后期转换点位的1985黄海高程做了铺垫[2]。

在CGCS2000坐标联测过程中，最初选择的是联测市测绘院的网络CORS，经测试发现，市测绘院的网络CORS和天然气公司新建的网络CORS在CGCS2000框架上存在一定偏差。经测试和讨论，最终选择了联测市天然气公司新建网络CORS其中的3个基站，即绿园一汽(CCLY)、南关洋浦(CCNG)和九台莲花山(CCJT)，这3个基站在市主城区及周边，CGCS2000坐标框架由迅腾公司利用GAMIT软件解算所得，精度可靠[3]。

图1 地方坐标静态联测示意图Fig.1 Schematic diagram of local coordinate static measurement

图2 CGCS2000坐标联测网型图Fig.2 CGCS2000 coordinated network survey

图3 二维网约束平差指标Fig.3 Two-dimensional network constraint adjustment index

4 地方到2000坐标转换模型精度评价过程

4.1 残差的计算

V(残差)=重合点转换坐标-重合点已知坐标

4.2 平面直角坐标系平面点位中误差的计算公式

4.3 内符合精度计算

依据建模点的残差，按上述点位中误差计算公式计算出的点位中误差被称为坐标转换的内符合精度。本实验数据地方坐标到2000坐标的转换模型精度由南方数码公司开发的坐标转换软件自动生成，通过二维多项式的计算，残差均为毫米级。