搞外業(yè)RTK測(cè)繪，這5個(gè)關(guān)于CORS測(cè)量的問(wèn)題你必須要知道!
發(fā)布時(shí)間：2022-09-13 09:27:13
網(wǎng)絡(luò)RTK應(yīng)該直接向用戶(hù)發(fā)送CGCS2000坐標(biāo)，但是一些地區(qū)和行業(yè)CORS網(wǎng)，存在服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、不一致的問(wèn)題。有些向用戶(hù)發(fā)送WGS-84和1980西安坐標(biāo)系坐標(biāo)，還有的發(fā)送的坐標(biāo)既不是2000.0歷元，也不是觀測(cè)歷元，而是CORS站建立運(yùn)行時(shí)的參考?xì)v元的坐標(biāo)。用戶(hù)一定要注意分辨，建議在CGCS2000等級(jí)點(diǎn)上測(cè)量驗(yàn)證一下。
問(wèn)題1：某地的網(wǎng)絡(luò)RTK可同時(shí)輸出CGCS2000和WGS-84坐標(biāo)，但是兩個(gè)坐標(biāo)很接近，并不是相差由于歷元未歸算而引起的約0.7米差異。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是什么?
同一點(diǎn)的兩個(gè)坐標(biāo)很接近，說(shuō)明這個(gè)WGS-84坐標(biāo)精度高，而且已被歸算至2000.0歷元了。這個(gè)高精度WGS-84坐標(biāo)往往是假的WGS-84，實(shí)際上也是CGCS2000坐標(biāo)。它與RTK輸出的CGCS2000的區(qū)別僅在于實(shí)現(xiàn)方式不同。
用戶(hù)沒(méi)必要追究其WGS-84坐標(biāo)的來(lái)源和真假，承認(rèn)它并按需使用就行了。使用時(shí)可以不做區(qū)分;也可以依據(jù)項(xiàng)目要求，按需使用;可以通過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，使其統(tǒng)一;也可以對(duì)兩套坐標(biāo)加權(quán)平均，以提高坐標(biāo)精度。
提示：如果只有CGCS2000坐標(biāo)，但是客戶(hù)要求提供高精度的WGS-84坐標(biāo)(這種要求本身是不合理的)，也可以把CGCS2000坐標(biāo)當(dāng)作2000.0歷元的WGS-84坐標(biāo)，并歸算到客戶(hù)需要的歷元下。
問(wèn)題2：某行業(yè)網(wǎng)絡(luò)RTK可同時(shí)輸出CGCS2000(ITRF97，2000.0)、WGS-84(ITRF2008，2005.0)和ITRF2008(ITRF2008，2016.0)三種坐標(biāo)。用精密單點(diǎn)定位(PPP)測(cè)量某點(diǎn)的ITRF2014框架2020.25歷元坐標(biāo)作為比較值，再用該網(wǎng)絡(luò)RTK獲得同一點(diǎn)的三種坐標(biāo)，并分別動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換到ITRF2014框架2020.25歷元進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)WGS-84與ITRF2008坐標(biāo)一致，與PPP坐標(biāo)相差約1cm，而CGCS2000坐標(biāo)與PPP坐標(biāo)相差約7cm。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是什么?
事實(shí)上，該網(wǎng)絡(luò)RTK同時(shí)輸出的這三種坐標(biāo)是同源的，也就是把同一個(gè)坐標(biāo)歸算到不同歷元和框架，得到了這三種坐標(biāo)。反過(guò)來(lái)，將這三種坐標(biāo)歸算至相同的歷元和框架，理論上是沒(méi)有差異的。實(shí)際上還會(huì)存在諸如速度場(chǎng)模型誤差等帶來(lái)的較小差異。
該網(wǎng)絡(luò)RTK輸出的CGCS2000坐標(biāo)與其他兩種坐標(biāo)不一致的原因是運(yùn)營(yíng)者根據(jù)周邊的CGCS2000控制點(diǎn)坐標(biāo)對(duì)輸出的CGCS2000坐標(biāo)做了調(diào)整和修正。
如果將這些坐標(biāo)都動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)到ITRF97框架2000.0歷元進(jìn)行比較，則會(huì)發(fā)現(xiàn)CGCS2000坐標(biāo)與CGCS2000控制點(diǎn)坐標(biāo)一致，WGS-84、ITRF2008和PPP的坐標(biāo)互相一致，但與CGCS2000控制點(diǎn)坐標(biāo)不一致。
前文提到，現(xiàn)在也有選取G1762版(ITRF2008框架、2005.0歷元)作為WGS-84坐標(biāo)的統(tǒng)一參考。這是為了統(tǒng)一高精度的假WGS-84坐標(biāo)，也是概念不清楚的產(chǎn)物。
那么為什么要修正CGCS2000坐標(biāo)?
高精度的導(dǎo)航定位是通過(guò)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的增強(qiáng)服務(wù)得到的。無(wú)論星基增強(qiáng)或是地基增強(qiáng)，其基準(zhǔn)都來(lái)自地面CORS站的基準(zhǔn)。一般認(rèn)為，我國(guó)有統(tǒng)一的坐標(biāo)基準(zhǔn)“CGCS2000坐標(biāo)系”，我們所有的地圖產(chǎn)品與導(dǎo)航定位都被要求在這個(gè)時(shí)空框架中統(tǒng)一實(shí)施。前面提到，大約20年前建立的CGCS2000參考框架不具備現(xiàn)勢(shì)性，并不適合高精度應(yīng)用。
隨著時(shí)間的推移，歷元?dú)w算帶來(lái)的坐標(biāo)誤差已不可忽略。假設(shè)點(diǎn)位速度的誤差為3 mm/a，對(duì)于20年的歷元?dú)w算，由速度場(chǎng)誤差引起坐標(biāo)水平分量誤差可達(dá)6 cm。由速度場(chǎng)模型的參考框架不明確引起的誤差，可達(dá)5 cm。由大地高變化引起坐標(biāo)高程分量的誤差，在全國(guó)范圍內(nèi)平均可達(dá)半米。由坐標(biāo)非線性變化引起的誤差，主要參考當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)災(zāi)害發(fā)生情況。
通常 CORS網(wǎng)站坐標(biāo)的解算是將CORS網(wǎng)與我國(guó)境內(nèi)及周邊的IGS站聯(lián)合處理，然后將歷元?dú)w算到2000.0，框架轉(zhuǎn)換到ITRF97。CORS網(wǎng)建設(shè)的都比較晚，越是后期建設(shè)的站網(wǎng)，歸算后與CGCS2000的偏離越大。這也是各種CORS網(wǎng)的RTK服務(wù)結(jié)果不一致的主要原因之一。
較好的解決方法是通過(guò)周邊的CGCS2000框架點(diǎn)引出CORS站的CGCS2000坐標(biāo)，但是這種方法工程量很大，在CORS網(wǎng)建設(shè)中一般不會(huì)被采用。局部范圍的靜態(tài)轉(zhuǎn)換也可以達(dá)到很好的效果，但是測(cè)量重合點(diǎn)的過(guò)程，比直接聯(lián)測(cè)CGCS2000框架點(diǎn)的過(guò)程更復(fù)雜。有些CORS網(wǎng)在服務(wù)形成后，用RTK測(cè)量周邊的CGCS2000框架點(diǎn)，構(gòu)成重合點(diǎn)，然后再做靜態(tài)轉(zhuǎn)換，反向修正CORS站坐標(biāo)。而最根本的解決方法是將不同基準(zhǔn)的空間網(wǎng)聯(lián)合平差。
提示：有些網(wǎng)絡(luò)RTK為了降低成本、加快布網(wǎng)速度，沒(méi)有按照測(cè)繪級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)CORS觀測(cè)墩，存在先天缺陷。這些網(wǎng)絡(luò)RTK可用于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景，但不適用于高精度測(cè)量測(cè)繪。
問(wèn)題3：2013年，某地由不同部門(mén)分別建立的兩種CORS網(wǎng)輸出的同一點(diǎn)的坐標(biāo)相差約35 cm。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是什么?
顯然，一個(gè)CORS網(wǎng)輸出的是觀測(cè)歷元的坐標(biāo)，另一個(gè)輸出的是2000.0歷元的坐標(biāo)。歷元相差13年，輸出的坐標(biāo)大概相差35cm。
提示：一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)與CGCS2000坐標(biāo)存在差異，①如果差異約為幾厘米，一般是由實(shí)現(xiàn)不同或歸算誤差引起的;②如果差異為幾十厘米，一般是由歷元不同引起的;③如果差異為幾十米，那么這個(gè)坐標(biāo)可能是1980西安坐標(biāo)系或1954北京坐標(biāo)系坐標(biāo)。
問(wèn)題4：常規(guī)RTK的歷元、框架如何判定?
流動(dòng)站的歷元、框架由固定站決定;固定站的歷元、框架由輸入的已知坐標(biāo)決定;如果固定站沒(méi)有輸入已知坐標(biāo)，則由星歷決定;星歷又分為精密星歷和廣播星歷。
問(wèn)題5：北斗高精度增強(qiáng)系統(tǒng)，給用戶(hù)發(fā)布的為什么是CGCS2000坐標(biāo)，而不是BDCS坐標(biāo)?
北斗增強(qiáng)系統(tǒng)給用戶(hù)發(fā)布的坐標(biāo)的基準(zhǔn)由其CORS站的高精度坐標(biāo)決定，按照國(guó)家要求，應(yīng)該是CGCS2000坐標(biāo)。與WGS-84一樣，BDCS坐標(biāo)是米級(jí)精度的。
本文節(jié)選自《CGCS2000坐標(biāo)轉(zhuǎn)換》174頁(yè)、163頁(yè)，作者劉光明。
文章內(nèi)容來(lái)源：光明游俠
問(wèn)題1：某地的網(wǎng)絡(luò)RTK可同時(shí)輸出CGCS2000和WGS-84坐標(biāo)，但是兩個(gè)坐標(biāo)很接近，并不是相差由于歷元未歸算而引起的約0.7米差異。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是什么?
同一點(diǎn)的兩個(gè)坐標(biāo)很接近，說(shuō)明這個(gè)WGS-84坐標(biāo)精度高，而且已被歸算至2000.0歷元了。這個(gè)高精度WGS-84坐標(biāo)往往是假的WGS-84，實(shí)際上也是CGCS2000坐標(biāo)。它與RTK輸出的CGCS2000的區(qū)別僅在于實(shí)現(xiàn)方式不同。
用戶(hù)沒(méi)必要追究其WGS-84坐標(biāo)的來(lái)源和真假，承認(rèn)它并按需使用就行了。使用時(shí)可以不做區(qū)分;也可以依據(jù)項(xiàng)目要求，按需使用;可以通過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，使其統(tǒng)一;也可以對(duì)兩套坐標(biāo)加權(quán)平均，以提高坐標(biāo)精度。
提示：如果只有CGCS2000坐標(biāo)，但是客戶(hù)要求提供高精度的WGS-84坐標(biāo)(這種要求本身是不合理的)，也可以把CGCS2000坐標(biāo)當(dāng)作2000.0歷元的WGS-84坐標(biāo)，并歸算到客戶(hù)需要的歷元下。
問(wèn)題2：某行業(yè)網(wǎng)絡(luò)RTK可同時(shí)輸出CGCS2000(ITRF97，2000.0)、WGS-84(ITRF2008，2005.0)和ITRF2008(ITRF2008，2016.0)三種坐標(biāo)。用精密單點(diǎn)定位(PPP)測(cè)量某點(diǎn)的ITRF2014框架2020.25歷元坐標(biāo)作為比較值，再用該網(wǎng)絡(luò)RTK獲得同一點(diǎn)的三種坐標(biāo)，并分別動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換到ITRF2014框架2020.25歷元進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)WGS-84與ITRF2008坐標(biāo)一致，與PPP坐標(biāo)相差約1cm，而CGCS2000坐標(biāo)與PPP坐標(biāo)相差約7cm。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是什么?
事實(shí)上，該網(wǎng)絡(luò)RTK同時(shí)輸出的這三種坐標(biāo)是同源的，也就是把同一個(gè)坐標(biāo)歸算到不同歷元和框架，得到了這三種坐標(biāo)。反過(guò)來(lái)，將這三種坐標(biāo)歸算至相同的歷元和框架，理論上是沒(méi)有差異的。實(shí)際上還會(huì)存在諸如速度場(chǎng)模型誤差等帶來(lái)的較小差異。
該網(wǎng)絡(luò)RTK輸出的CGCS2000坐標(biāo)與其他兩種坐標(biāo)不一致的原因是運(yùn)營(yíng)者根據(jù)周邊的CGCS2000控制點(diǎn)坐標(biāo)對(duì)輸出的CGCS2000坐標(biāo)做了調(diào)整和修正。
如果將這些坐標(biāo)都動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)到ITRF97框架2000.0歷元進(jìn)行比較，則會(huì)發(fā)現(xiàn)CGCS2000坐標(biāo)與CGCS2000控制點(diǎn)坐標(biāo)一致，WGS-84、ITRF2008和PPP的坐標(biāo)互相一致，但與CGCS2000控制點(diǎn)坐標(biāo)不一致。
前文提到，現(xiàn)在也有選取G1762版(ITRF2008框架、2005.0歷元)作為WGS-84坐標(biāo)的統(tǒng)一參考。這是為了統(tǒng)一高精度的假WGS-84坐標(biāo)，也是概念不清楚的產(chǎn)物。
那么為什么要修正CGCS2000坐標(biāo)?
高精度的導(dǎo)航定位是通過(guò)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的增強(qiáng)服務(wù)得到的。無(wú)論星基增強(qiáng)或是地基增強(qiáng)，其基準(zhǔn)都來(lái)自地面CORS站的基準(zhǔn)。一般認(rèn)為，我國(guó)有統(tǒng)一的坐標(biāo)基準(zhǔn)“CGCS2000坐標(biāo)系”，我們所有的地圖產(chǎn)品與導(dǎo)航定位都被要求在這個(gè)時(shí)空框架中統(tǒng)一實(shí)施。前面提到，大約20年前建立的CGCS2000參考框架不具備現(xiàn)勢(shì)性，并不適合高精度應(yīng)用。
隨著時(shí)間的推移，歷元?dú)w算帶來(lái)的坐標(biāo)誤差已不可忽略。假設(shè)點(diǎn)位速度的誤差為3 mm/a，對(duì)于20年的歷元?dú)w算，由速度場(chǎng)誤差引起坐標(biāo)水平分量誤差可達(dá)6 cm。由速度場(chǎng)模型的參考框架不明確引起的誤差，可達(dá)5 cm。由大地高變化引起坐標(biāo)高程分量的誤差，在全國(guó)范圍內(nèi)平均可達(dá)半米。由坐標(biāo)非線性變化引起的誤差，主要參考當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)災(zāi)害發(fā)生情況。
通常 CORS網(wǎng)站坐標(biāo)的解算是將CORS網(wǎng)與我國(guó)境內(nèi)及周邊的IGS站聯(lián)合處理，然后將歷元?dú)w算到2000.0，框架轉(zhuǎn)換到ITRF97。CORS網(wǎng)建設(shè)的都比較晚，越是后期建設(shè)的站網(wǎng)，歸算后與CGCS2000的偏離越大。這也是各種CORS網(wǎng)的RTK服務(wù)結(jié)果不一致的主要原因之一。
較好的解決方法是通過(guò)周邊的CGCS2000框架點(diǎn)引出CORS站的CGCS2000坐標(biāo)，但是這種方法工程量很大，在CORS網(wǎng)建設(shè)中一般不會(huì)被采用。局部范圍的靜態(tài)轉(zhuǎn)換也可以達(dá)到很好的效果，但是測(cè)量重合點(diǎn)的過(guò)程，比直接聯(lián)測(cè)CGCS2000框架點(diǎn)的過(guò)程更復(fù)雜。有些CORS網(wǎng)在服務(wù)形成后，用RTK測(cè)量周邊的CGCS2000框架點(diǎn)，構(gòu)成重合點(diǎn)，然后再做靜態(tài)轉(zhuǎn)換，反向修正CORS站坐標(biāo)。而最根本的解決方法是將不同基準(zhǔn)的空間網(wǎng)聯(lián)合平差。
提示：有些網(wǎng)絡(luò)RTK為了降低成本、加快布網(wǎng)速度，沒(méi)有按照測(cè)繪級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)CORS觀測(cè)墩，存在先天缺陷。這些網(wǎng)絡(luò)RTK可用于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景，但不適用于高精度測(cè)量測(cè)繪。
問(wèn)題3：2013年，某地由不同部門(mén)分別建立的兩種CORS網(wǎng)輸出的同一點(diǎn)的坐標(biāo)相差約35 cm。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是什么?
顯然，一個(gè)CORS網(wǎng)輸出的是觀測(cè)歷元的坐標(biāo)，另一個(gè)輸出的是2000.0歷元的坐標(biāo)。歷元相差13年，輸出的坐標(biāo)大概相差35cm。
提示：一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)與CGCS2000坐標(biāo)存在差異，①如果差異約為幾厘米，一般是由實(shí)現(xiàn)不同或歸算誤差引起的;②如果差異為幾十厘米，一般是由歷元不同引起的;③如果差異為幾十米，那么這個(gè)坐標(biāo)可能是1980西安坐標(biāo)系或1954北京坐標(biāo)系坐標(biāo)。
問(wèn)題4：常規(guī)RTK的歷元、框架如何判定?
流動(dòng)站的歷元、框架由固定站決定;固定站的歷元、框架由輸入的已知坐標(biāo)決定;如果固定站沒(méi)有輸入已知坐標(biāo)，則由星歷決定;星歷又分為精密星歷和廣播星歷。
問(wèn)題5：北斗高精度增強(qiáng)系統(tǒng)，給用戶(hù)發(fā)布的為什么是CGCS2000坐標(biāo)，而不是BDCS坐標(biāo)?
北斗增強(qiáng)系統(tǒng)給用戶(hù)發(fā)布的坐標(biāo)的基準(zhǔn)由其CORS站的高精度坐標(biāo)決定，按照國(guó)家要求，應(yīng)該是CGCS2000坐標(biāo)。與WGS-84一樣，BDCS坐標(biāo)是米級(jí)精度的。
本文節(jié)選自《CGCS2000坐標(biāo)轉(zhuǎn)換》174頁(yè)、163頁(yè)，作者劉光明。
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