CN108710140A - 固定基准站的位置坐标校正方法及系统、改进型rtk快速测量方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开固定基准站的位置坐标校正方法，其通过移动站校正固定基准站的位置坐标，其包括以下投影不变校正向导步骤：通过第一坐标转换方式，将所述控制点已知位置坐标用三维投影不变坐标表示，称之为控制点已知投影不变坐标；通过第二坐标转换方式，将所述控制点观测位置坐标用三维投影不变坐标表示，称之为控制点观测投影不变坐标；借助于所述控制点已知投影不变坐标和所述控制点观测投影不变坐标，计算出所述投影不变校正参数。本发明还公开固定基准站的位置坐标校正系统、改进型RTK快速测量方法和系统。本发明达到显著地提高作业效率和测量成果的精度的技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及通过确定两个或更多个位置的配合来定位的技术领域(G01S 5/00)，尤其涉及固定基准站的位置坐标校正方法(H04W 4/02)。本发明还涉及固定基准站的位置坐标校正系统(H04W 24/02)。进一步地，本发明还涉及改进型RTK快速测量方法和系统(H04W 88/00)。
背景技术
在RTK测量流程中，要求基准站的BSI报文发送准确的启动坐标，然而设置准确的基准站的启动坐标非常繁琐，容易出错。在实践中，各供应商都采用一种改进的定位方案，来对启动坐标的误差进行校正。下文对RTK测量技术进行背景描述。
RTK测量
在GPS测量中，如静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度，而RTK(Real-time kinematic)实时差分定位是一种能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它的出现极大地提高了野外作业效率。
在传统RTK作业模式下，基准站是通过数据电台将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站的，流动站接收来自基准站的数据，还要采集GPS观测数据进行实时处理，同时给出厘米级定位结果。
RTK测量具有3厘米左右的定位精度，在公路、铁路工程测量领域，满足定线勘测等场景的精度需求。RTK测量10秒左右可以完成一个测点，相对于全站仪测量，外业工作难度小、效率高，因此被广泛应用。
RTK测量采用差分定位模型，需要配置一台RTK主机做基站，至少一台RTK主机做移动站，测量工作用移动站完成。移动站配备测量手簿，测量手簿与移动站RTK主机相连，运行工程测量软件，以支持用户开展测量工作并负责记录测量成果。
基站RTK主机：架设在稳定的三脚架上，在整个作业期间保持不动。启动时，由技术人员设定启动坐标，即基站RTK主机相位中心的大地坐标(B0,L0,H0)。基站启动之后，系统自主运行，不需要人工干预。基站RTK主机系统运行期间，一方面持续锁定GNSS卫星定位信号，一方面按固定的频率、通过微波通道发送BSI报文和差分报文，以支持移动站的快速精密定位。
移动站RTK主机：一方面锁定GNSS卫星定位信号，另一方面通过微波通道接收基站发送的BSI报文和差分报文。利用基站发送的差分报文，通过载波相位差分定位技术，移动站RTK主机可以精确确定移动站与基准站之间空间向量vPi(△Xi,△Yi,△Zi)。移动站RTK主机接收的BSI报文，主要内容是基站的启动坐标(B0,L0,H0)。应用大地测量的有关公式和WGS84椭球参数，将该启动坐标转换为对应的空间坐标(X0,Y0,Z0)。空间向量vPi加上基站的空间坐标(X0,Y0,Z0)，就得到移动站的空间坐标(Xi,Yi,Zi)。利用大地测量有关公式和WGS84椭球参数，移动站RTK主机将(Xi,Yi,Zi)换算为大地坐标(Bi,Li,Hi)，并通过特定协议发送给移动站手簿。
测量手簿：接收移动站RTK主机发送的大地坐标(Bi,Li,Hi)，根据项目资料确定的数据(椭球参数，七参数，地图投影，四参数，局部水准面模型)，利用大地测量的有关公式，可以换算出对应的工程平面坐标(Ni,Ei,Hi)。这就是工程测量的主要成果。
相关术语
全球导航卫星系统GNSS：能在地球表面或近地空间的任何地点为用户提供全天候的3维坐标和速度以及时间信息的空基无线电导航定位系统。包括美国建设的GPS系统、前苏联/俄罗斯建设的GLONASS系统、欧盟正在建设的Galieo系统、中国正在建设的北斗系统。
差分报文：由基准站按行业标准格式发送的报文，由移动站RTK主机接收，用于载波相位差分定位。所述行业标准格式由国际海运事业无线电技术委员会第104专门委员会制定，例如RTCM3.2。
载波相位差分定位：测量用GNSS差分定位核心技术，由专用芯片实现，是RTK主机的核心功能。结合基站发送的差分报文与移动站的实时观测数据，由移动站RTK主机完成的差分定位过程。其成果是精确的空间向量(△X,△Y,△Z)，即移动站空间坐标与基准站空间坐标的差值。如图1中vPi(i＝1,2,...)＝(△Xi,△Yi,△Zi)所示。
椭球：大地测量术语，用于概括地球形状、描述地球表面(及表面附件)点位而定义的旋转椭球体。椭球具有一定大小，由长半轴a表达；具有一定的形状，用扁率f描述。
大地坐标系：以椭球表面和经线、纬线为基础，用纬度B、经度L、大地高He描述椭球表面(及表面附件)点位的坐标系。
地心坐标系：原点与参考椭球的球心重合，空间坐标系的Z轴指向参考椭球的北极点(短轴与北半球的交点)，空间坐标系的X轴指向本初子午线(0度经线)与赤道(0度纬线)的交点，空间坐标系的Y轴指向东经90度线与赤道的交点。
大地坐标：以大地纬度B、大地经度L、大地高He描述地球表面的点位。大地坐标是一种球面坐标，须以一定的椭球为基础来定义。
空间坐标：以地心坐标系的X、Y、Z轴为参照得到的地面点三维坐标。
大地高：指点沿旋转椭球面法线方向到椭球面的距离，沿法线向外为正，沿法线向内为负。也称椭球高，记为He。
水准高：用水准测量的方式确定的测点高程。水准高定义地形，地形对自然状态的水流方向有决定性的影响，对防洪、排涝、灌溉、城市给排水等有极重要的意义。
高程异常：对于给定点位，其大地高与其水准高的差值，称为高程异常，记为ζ。
似大地水准面：由地面点的大地经纬度(B,L)与高程异常ζ组成的假想坐标(B,L,ζ)所定义的不规则封闭曲面。因为重力场不是均匀分布的，所以，该曲面是不规则的，但整体上接近于旋转椭球面。
水准面模型：用来定量描述似大地水准面起伏、提供点位高程异常插值计算功能的参数曲面。工程测量领域，往往用二次拟合曲面近似表达测区范围内的似大地水准面：ζ＝A0+A1*dN+A2*dE+A3*dN2+A4*dN*dE+A5*dE2,dN＝N-Nc,dE＝E-Ec
工程平面坐标系：为工程的勘探、施工、运维方便而建立的平面坐标系。本文中，特指通过特定地图投影(高斯投影)、投影参数(中央子午线L0、投影高H0)、局部水准面模型(A0,A1,A2)定义的投影坐标系。
平面坐标：基于特定的椭球、地图投影、投影参数，以及水准测量成果，将大地经纬度(B,L)映射为北东坐标(N,E)、将大地高He转换为水准高Hn，取得的坐标(N,E,H)。
基站校正
前文描述的RTK测量流程，要求BSI报文发送准确的启动坐标。于是，要求将基站RTK主机架设在已知点上，输入该已知点的大地坐标，输入基站天线高，通过天线校正步骤(大地高简单地加上天线直高)解算出基站相位中心的准确大地坐标，作为基准站的启动坐标。这种作业方式，基站的架设和微波信号的传播均受限于控制点的地形条件，输入已知坐标，量取、输入天线高等步骤，也非常繁琐，容易出错。总之，诸多不便，对作业效率有显著影响。
在实践中，各供应商都采用一种改进的定位方案：让基准站架设在方便到达、便于信号传播的位置，并设置一个粗略的启动坐标快速启动基准站。然后按图2所示的基站校正模型，完成移动站的快速差分定位：
(1)移动站到已知点做“校正”，算出平面校正参数(dN,dE,dH)。如图3所示。
(2)后续所有测点，都在前文所述工程平面坐标的基础上，加上平面校正参数(dN,dE,dH)，获取校正坐标(Ni2,Ei2,Hi2)。如图4所示。
校正参数(dN,dE,dH)的本质，是纠正基站启动坐标不准造成的坐标偏移。我们把在观测坐标加校正参数得校正坐标的过程，称为基站校正。为了指称方便，把通过基站校正实现基站灵活布置、快速启动的RTK测量方法称为RTK快速测量方法，把用(dN,dE,dH)表达的校正参数称为平面校正参数，把计算平面校正参数、基于平面校正参数实现基站校正的方法，称为基于平面坐标的基站校正模型。
前文已述，校正参数的本质是纠正基站启动坐标不准造成的坐标偏移。基于这一认识，发明人意识到，基于空间坐标做基站校正，或许是更好的选择。
结合对地图投影的变形性质的认识，结合对工程测量领域需求的分析，发明人指出基于平面坐标的基站校正模型存在以下缺陷：
(1)平面校正参数受地图投影参数的影响。在线路勘测工程中，经常需要变换中央经线和投影高，在不同终于中央经线和投影高测段的衔接处，采用基于平面坐标的基站校正模型，就要求基于不同的投影参数，各自校正(计算校正参数)，各自采用不同的校正参数。
(2)受地图投影变形性质的影响，平面校正参数本质上是一个变量：即不同位置的平面校正参数其实是不同的。经测算离校正点10公里左右，高程校正量的误差会达到厘米级。
发明内容
因此，基于平面坐标的基站校正模型，应用中既不方便，也不严密。为此，发明人提出“基于空间坐标的基站校正模型”，以克服上述两方面的缺陷。基于空间坐标的基站校正模型，能有效地改进RTK快速测量方法：
(1)在跨带测量现场，测工们可以根据地形、通达条件的限制，随时切换工程数据(投影参数)，而不需要重新输入校正参数，能显著地提高作业效率。
(2)因为空间校正参数不随测点与校正点距离的远近而变化，提高了测量成果的精度。
为了克服现有技术的不足，避免频繁计算校正参数，本发明的目的之一在于提出固定基准站的位置坐标校正方法，其能显著地提高作业效率。
本发明的目的之二在于提供固定基准站的位置坐标校正系统，其能够实现所述固定基准站的位置坐标校正方法。
为了进行快速测量，本发明的目的之三在于提出改进型RTK快速测量方法，其能够提高了测量成果的精度。
本发明的目的之四在于提出改进型RTK快速测量系统，其能够实现所述改进型RTK快速测量方法。
为实现本发明的目的之一，本发明提出固定基准站的位置坐标校正方法，其通过移动站校正固定基准站的位置坐标，其中，所述位置坐标校正方法包括以下步骤：
将所述固定基准站架设在第一基准地点，并且在整个位置坐标校正过程中保持固定不动；
设置所述固定基准站的启动位置坐标，并启动所述固定基准站；
所述固定基准站通过第一通讯方式向外发送所述启动位置坐标信息和差分报文；
将所述移动站移动到第二控制地点，其中，所述第二控制地点的位置坐标是已知的，称之为控制点已知位置坐标；
所述移动站通过所述第一通讯方式接收来自所述固定基准站的所述启动位置坐标信息和所述差分报文；
通过所述差分报文计算出所述移动站相对于所述固定基准站的相对位置坐标信息，称之为控制点相对位置坐标；
借助于所述启动位置坐标和所述控制点相对位置坐标，计算出控制点观测位置坐标；
借助于所述控制点已知位置坐标、控制点观测位置坐标，计算出所述固定基准站的校正参数，用于校正所述固定基准站的位置坐标；
记录、存储所述固定基准站的校正参数；
其特征在于，通过坐标转换，所述校正参数用三维投影不变坐标来表示，称之为投影不变校正参数，其中，所述三维投影不变坐标是指具有地心坐标系投影不变性的坐标，所述投影不变校正参数不随地图投影参数而变化，不随观测地点与所述控制地点距离的远近而变化。
为实现本发明的目的之二，本发明提出固定基准站的位置坐标校正系统，其包括固定基准站、移动站，其通过所述移动站校正所述固定基准站的位置坐标，
所述固定基准站被架设在第一基准地点，并且在整个位置坐标校正过程中保持固定不动；
设置所述固定基准站的启动位置坐标，并启动所述固定基准站；
所述固定基准站通过第一通讯方式向外发送所述启动位置坐标信息和差分报文；
所述移动站被移动到第二控制地点，其中，所述第二控制地点的位置坐标是已知的，称之为控制点已知位置坐标；
所述移动站通过第一通讯方式接收来自所述固定基准站的所述启动位置坐标信息和所述差分报文；
所述移动站通过所述差分报文计算出所述移动站相对于所述固定基准站的相对位置坐标信息，称之为控制点相对位置坐标；
所述移动站借助于所述启动位置坐标和所述控制点相对位置坐标计算出所述移动站的控制点观测位置坐标；
所述移动站借助于所述控制点已知位置坐标和所述控制点观测位置坐标，计算出所述固定基准站的校正参数，用于校正所述固定基准站的位置坐标；
其特征在于，所述校正参数用三维投影不变坐标来表示，称之为投影不变校正参数，其中，所述三维投影不变坐标是指具有地心坐标系投影不变性的坐标，所述投影不变校正参数不随投影参数而变化，不随观测地点与所述控制地点距离的远近而变化。
为实现本发明的目的之三，本发明提出改进型RTK快速测量方法,其特征在于，所述RTK快速测量方法包括以下步骤：
按照本文所述的固定基准站的位置坐标校正方法计算出所述投影不变校正参数；
将所述移动站移动至待观测的目标地点，通过所述第一通讯方式，借助于所述固定基准站，计算出所述目标地点的观测位置坐标，称之为第五目标观测位置坐标；
借助于第三坐标转换方式，由所述投影不变校正参数和第五目标观测位置坐标计算出所述目标地点的真实位置坐标，称之为第六目标校正位置坐标。
为实现本发明的目的之四，本发明提出改进型RTK快速测量系统,其包括固定基准站、移动站，其特征在于，
所述移动站按照本文所述的固定基准站的位置坐标校正方法计算出所述投影不变校正参数；
所述移动站被移动至待观测的目标地点，通过所述第一通讯方式，借助于所述固定基准站，计算出所述目标地点的观测位置坐标，称之为第五目标观测位置坐标；
借助于第三坐标转换方式，所述移动站由所述投影不变校正参数和第五目标观测位置坐标计算出所述目标地点的真实位置坐标，称之为第六目标校正位置坐标。
本发明达到显著地提高工程测量的作业效率和测量成果的精度的技术效果。
附图说明
图1示出移动站空间坐标与基准站空间坐标的差值vPi(i＝1,2,...)＝(△Xi,△ Yi,△Zi)；
图2示出本发明的固定基准站的位置坐标校正方法；
图3示出图2的位置坐标校正方法的校正向导：计算平面校正参数；
图4示出图2的位置坐标校正方法，其应用平面校正参数得出校正坐标Ni2,Ei2,Hi2；
图5示出本发明的固定基准站的位置坐标校正方法的实现步骤；
图6示出本发明的固定基准站的位置坐标校正方法的另一具体实施方式：基于空间坐标的基站校正模型，其能够用于本发明的改进型RTK快速测量方法；
图7示出图6所示的位置坐标校正方法的校正向导：计算空间校正参数；
图8示出图6所示的位置坐标校正方法的应用：应用空间校正参数计算校正位置坐标；
图9示出坐标转换psNeh2Xyz的计算步骤；
图10示出坐标转换spXyz2Neh的计算步骤；
图11示出坐标转换spBlh2Neh的计算步骤；
图12示出图5的固定基准站的位置坐标校正方法的优选实现步骤；
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
基于空间坐标的基站校正模型：
如图6所示，包含两个主要的过程：
(1)计算空间校正参数：移动站在已知点上做RTK定位，算出空间校正参数(dX,dY,dZ)，由手簿软件记录、存储。计算空间校正参数的过程称为“校正向导”，如图7所示。
(2)应用空间校正参数：后续各点的观测过程中，手簿软件始终按图8所示过程，实时校正观测坐标、获取校正坐标。
校正向导
空间校正参数的计算，体现在移动站配套手簿软件的“基站校正/校正向导”功能界面，其原理如图7所示。
在自设基站的RTK测量场景，每次移动基站天线，都需要跑到已知点运行“校正向导”，重新观测并计算校正参数。只要基站天线不移动、启动坐标不变，则校正向导所算出的空间校正参数一直是有效的，不受投影参数变化、距离变化的影响。
共用同一个基站的作业员，可以分享空间校正参数，即使他们在不同的投影带(使用不同的投影参数)作业。
应用校正参数
空间校正参数应用于所有基于RTK定位的测量、放样功能。其原理如图8所示。
坐标转换trBlh2Xyz
在给定椭球下，将大地坐标换算为空间坐标。空间坐标与大地坐标之间存在严密的换算关系，由椭球参数(长半轴a，扁率f)规定。公式如下：
e2＝2*f-f2
X＝(N+H)*cos(B)*cos(L)
Y＝(N+H)*cos(B)*sin(L)
Z＝(N*(1-e2)+H)*sin(B)
坐标转换trXyz2Blh
在给定椭球下，将空间坐标转化为对应的大地坐标，是trBlh2Xyz的逆变换。在程序实现上，可以基于trBlh2Xyz的公式，用迭代法求解。
坐标转换psNeh2Xyz
将目标椭球下的工程平面坐标换算为WGS84椭球下的空间坐标，如图9所示。这一转换模型，组合运用水准高转大地高、二维赫尔默特逆变换mT2 -1、地图投影反算、大地坐标转空间坐标trNeh2Xyz、三维赫尔默特逆变换mT3 -1等转换方法，需要(水准面模型，四参数，地图投影，七参数)等参数。这些参数由手簿软件根据项目资料(尤其是控制测量资料)确定。一旦这些参数确定，该转换模型是一一映射，可逆，且计算误差可以忽略不计。这些转换方法都是大地测量、工程测量学科规范的方法，这里就不展开介绍了。
坐标转换spXyz2Neh
将WGS84椭球下的空间坐标换算为目标椭球下的工程平面坐标。这一转换组合运用三维赫尔默特正变换mT3、空间坐标转大地坐标trXyz2Neh、地图投影正算、二维赫尔默特正变换mT2、大地高转水准高等转换方法，是上述坐标转换psNeh2Xyz的逆变换，需要与psNeh2Xyz相同的参数集合。其计算误差也可以忽略不计。
三维赫尔默特正变换mT3：
WGS84空间坐标(X1,Y1,Z1)T经过下述矩阵乘法后，(X2/W,Y2/W,Z2/W)T即为目标椭球空间坐标。
(X2,Y2,Z2,W)T＝(Mij)*(X1,Y1,Z1,1)T
其中，四维方阵(Mij)由七参数p7＝(tX,tY,tZ,dS,rX,rY,rZ)定义：
(Rx,Ry,Rz)＝(p7.rX,p7.rY,p7.rZ)*π/180/3600//秒＝>弧度
K＝1.0+p7.dS/106
(Tx,Ty,Tz)＝(p7.tX,p7.tY,p7.tZ)
M11＝+K*cos(Ry)*cos(Rz)
M12＝+K*(cos(Rx)*sin(Rz)+sin(Rx)*sin(Ry)*cos(Rz))
M13＝+K*(sin(Rx)*sin(Rz)-cos(Rx)*sin(Ry)*cos(Rz))
M14＝+Tx
M21＝-K*cos(Ry)*sin(Rz)
M22＝+K*(cos(Rx)*cos(Rz)-sin(Rx)*sin(Ry)*sin(Rz))
M23＝+K*(sin(Rx)*cos(Rz)+cos(Rx)*sin(Ry)*sin(Rz))
M24＝+Ty
M31＝+K*sin(Ry)，M32＝-K*sin(Rx)*cos(Ry)，M33＝+K*cos(Rx)*cos(Ry)，M34＝+Tz
M41＝M42＝M43＝0，M44＝1
三维赫尔默特逆变换mT3 -1：
目标椭球的空间坐标(X2,Y2,Z2)T经下述矩阵乘法后，(X1/w,Y1/w,Z1/w)T即为WGS84椭球的空间坐标。
(X1,Y1,Z1,w)T＝(Mij)-1(X2,Y2,Z2,1)T
二维赫尔默特正变换mT2：
北东坐标(N1,E1)经下述矩阵乘法后，取(N2/W,E2/W)为结果。
(N2,E2,W)T＝(Tij)(N1,E1,1)T
其中，(Tij)由四参数p4＝(tN,tE,K,A)确定：
(Tn,Te)＝(p4.tN,p4.tE)
K＝p4.K
A＝p4.A*PI/180
T11＝+K*cos(A)，T12＝-K*sin(A)，T13＝+Tn
T21＝+K*sin(A)，T22＝+K*cos(A)，T23＝+Te
T31＝T32＝0，T33＝1
二维赫尔默特逆变换mT2 -1：
北东坐标(N2,E2)经下述矩阵乘法后，取(N1/w,E1/w)为结果。
(N1,E1,w)T＝(Tij)-1(N2,E2,1)T
地图投影正算：
将大地经纬度(B,L)映射为投影平面北东坐标(N,E)的向量函数。有许多种地图投影，每种地图投影又支持若干个参数，用于控制地图投影在项目区的变形特性。国内工程测量领域一般使用高斯投影，并使用中央子午线L0、投影高proj_hgt等参数。有关地图投影的细节可查阅大地测量相关文献，这里不展开。
地图投影反算：
将投影平面北东坐标(N,E)映射为大地经纬度(B,L)的向量函数。是7.12地图投影正算的逆映射。
大地高与水准高的换算：
工程测量领域，一般在工程平面坐标系拟合一个二次曲面来表达测区的似大地水准面：
△N＝N-N0
△E＝E-E0
(a1,a2)＝(A1/106,A2/106)
(a3,a4,a5)＝(A3/1012,A4/1012,A5/1012)
ζ＝A0+a1*△N+a2*△E+a3*△N*△N+a4*△N*△E+a5*△E*△E
其中，ζ即高程异常，{N0,E0,A0,A1,A2,A3,A4,A5}为局部水准面模型的参数。
大地高＝水准高+ζ
水准高＝大地高-ζ
在工程资料准备的过程中，需要根据项目范围确定恰当的(N0,E0)，并根据水准测量成果——若干个同时测得大地高和水准高的控制点坐标(N,E,Hn,He)i，用最小二乘法拟合出{A0,A1,A2,A3,A4,A5}参数。
本专利要求保护“基于空间坐标的基站校正模型”。凡利用基站校正作业模式，且利用校正向量在地心坐标系投影的不变性，避免用户为投影、投影参数、距离的变化而重新校正的方法，都属于本专利的保护范围。
鉴于空间坐标与大地坐标之间具有简单的一一映射关系，可以简单地提出“基于大地坐标的基站校正模型”，应视为“基于空间坐标的基站校正模型”的简单推广，都在本发明的保护范围之内。
本发明改进的方法，主要用于测区内自行架设基站的RTK快速测量。RTK基站与移动站之间的通信，可以用微波通道，也可以用商业移动通信网络。只要是通过移动站在已知点做观测，从而确定基站启动坐标偏移量、进而得到校正坐标的作业，都适用本发明改进的方法。
工程测量也可能采用基于网络CORS服务做RTK测量。因为CORS服务的基站坐标，可能与工程控制测量的大地测量基准存在差异。此时，也可以用本发明改进的方法实现基站校正。
参照图1-5，基于上述对本发明设计思想和设计原理的描述，根据本发明的固定基准站的位置坐标校正方法的第一具体实施方式，所述固定基准站的位置坐标校正方法通过移动站校正固定基准站的位置坐标，其中，所述位置坐标校正方法包括以下步骤：
步骤S1：将所述固定基准站架设在第一基准地点，并且在整个位置坐标校正过程中保持固定不动。正如上文所述，第一基准地点可以是方便到达、便于信号传播的位置，也可以是位置坐标精确已知的地点。可以理解的是，第一基准地点汪宜离施工现场过远，以免影响校正和测量的精度。
步骤S2：设置所述固定基准站的启动位置坐标，并启动所述固定基准站。可以理解的是，如上文所述，所述启动位置坐标可以设置一个粗略的启动位置坐标，也可以通过卫星定位信号设置一个米级精度的启动位置坐标，也可以通过下文所述的方式计算出一个较为准确的启动位置坐标。
步骤S3：所述固定基准站通过第一通讯方式向外发送所述启动位置坐标信息和差分报文。可以理解的是，所述第一通讯方式可以是下文所述的微波通讯、或者商业移动通信网络，当然也可以是其他电磁波段的通讯方式，例如无线电通讯方式。差分报文在上文有较详细的描述，这里不再重复。载波相位差分定位技术就是使用差分报文的信息来获得移动站空间坐标与基准站空间坐标的差值——精确的空间向量(△X,△Y,△Z)。
有关载波相位差分定位技术的更多信息可参见专利文献CN102326092B，CN102590840B，CN104297772B，CN104155668B，CN106646565A，CN203311002U，因此，所述引用的专利文献的相关技术内容作为现有技术成为本说明书的一部分，这里不再重复描述。
步骤S4：将所述移动站移动到第二控制地点，其中，所述第二控制地点的位置坐标是已知的，称之为控制点已知位置坐标。可以理解的是，控制点已知位置坐标是工程前期专门组织的“控制测量”的成果。控制测量成果的精度，随工程的需要可能有变化，但一般是优于厘米级的。
步骤S5：所述移动站通过所述第一通讯方式接收来自所述固定基准站的所述启动位置坐标信息和所述差分报文。可以理解的是，如上文所述，所述第一通讯方式可以是下文所述的微波通讯、或者商业移动通信网络，当然也可以是其他电磁波段的通讯方式，例如无线电通讯方式。
步骤S6：通过所述差分报文计算出所述移动站相对于所述固定基准站的相对位置坐标信息，称之为控制点相对位置坐标。典型地，所述固定基准站通过卫星定位技术获得位置信息，生成差分报文的信息格式，所述移动站也通过卫星定位技术获得位置信息，由此可以精确计算出所述移动站相对于所述固定基准站的相对位置坐标信息。
步骤S7：借助于所述启动位置坐标和所述控制点相对位置坐标，计算出控制点观测位置坐标。可以理解的是，在所述启动位置坐标和所述控制点相对位置坐标属于同一坐标系的情形下，所述控制点观测位置坐标可通过所述启动位置坐标和所述控制点相对位置坐标求和得出。在所述启动位置坐标和所述控制点相对位置坐标不属于同一坐标系的情形下，首先通过坐标转换，将它们变换至同一坐标系，然后，所述控制点观测位置坐标可通过所述启动位置坐标和所述控制点相对位置坐标求和得出。优选地，所述计算过程由所述移动站主机来执行。
步骤S8：借助于所述控制点已知位置坐标、控制点观测位置坐标，计算出所述固定基准站的校正参数，用于校正所述固定基准站的位置坐标。可以理解的是，如下文所述，将所述控制点已知位置坐标和所述控制点观测位置坐标通过坐标转换统一在同一坐标系中，然后所述控制点已知位置坐标和所述控制点观测位置坐标进行求差，就得到所述固定基准站的校正参数。详细的数学推理过程在下文描述。优选地，所述计算过程由所述移动站主机来执行。
步骤S9：记录、存储所述固定基准站的校正参数。可选地，由所述移动站主机来记录、存储所述固定基准站的校正参数。优选地，由测量手薄来记录、存储所述固定基准站的校正参数。
可以理解的是，所述固定基准站的校正参数可以按地心坐标、大地坐标、工程平面坐标的形式来记录和存储。
如前文所述，校正参数的本质是纠正基站启动坐标不准造成的坐标偏移。基于这一认识，发明人意识到，基于空间坐标做固定基准站校正，或许是更好的选择。这是因为基于平面坐标的基站校正模型存在以下缺陷：平面校正参数受地图投影参数的影响和受地图投影变形性质的影响。不同位置的平面校正参数其实是不同的。经测算离校正点10公里左右，高程校正量的误差会达到厘米级。
为此，发明人想到，参照图6，通过适当的坐标转换，将所述校正参数用三维投影不变坐标来表示，称之为投影不变校正参数，其中，所述三维投影不变坐标是指具有地心坐标系投影不变性的坐标，所述投影不变校正参数不随地图投影参数而变化，不随观测地点与所述控制地点距离的远近而变化。
可以理解的是，地心坐标系投影不变性是指坐标系变换不涉及地图投影参数的坐标转换，因而坐标转换是连续、唯一的一一映射关系。例如，大地坐标系与地心坐标系之间的坐标转换是连续的一一映射关系。因此，圆柱坐标系，球坐标系、大地坐标系、地心坐标系都是具有地心坐标系投影不变性的坐标系，所用的坐标表示就是具有地心坐标系投影不变性的坐标。
而上述所述的工程平面坐标系不是具有地心坐标系投影不变性的坐标系，这是因为向工程平面坐标系进行投影变换要用到地图投影参数，因此不是三维投影不变坐标转换。
地图投影是将大地经纬度(B,L)映射为投影平面北东坐标(N,E)的向量函数。有许多种地图投影，每种地图投影又支持若干个参数——称之为地图投影参数，用于控制地图投影在项目区的变形特性。国内工程测量领域一般使用高斯投影，并使用中央子午线L0、投影高proj_hgt等参数。有关地图投影的细节可查阅大地测量相关文献，这里不展开。
关于地图投影参数的相关信息也可参考专利文献CN103698791B，CN103606131A，CN103605684A，CN103335858B，CN102967309B，CN105321144A，CN101441075B中的相关内容来理解，因此，所述引用的专利文献的相关技术内容作为现有技术成为本说明书的一部分，这里不再重复描述。
投影不变性是指在坐标转换过程中，其变换计算不依赖于地图投影参数。例如，空间坐标与大地坐标之间具有简单的一一映射关系，不依赖于地图投影参数，因此，从空间坐标转换为大地坐标具有投影不变性。同理，空间坐标、大地坐标、地平坐标系、赤道坐标系、黄道坐标系、银道坐标系之间的相互变换具有投影不变性。工程平面坐标系中的坐标依赖于地图投影参数，因而空间坐标或大地坐标转换为工程平面坐标要依赖于地图投影参数，因而，程平面坐标不具有投影不变性。
可选地，所述三维投影不变坐标是天文学常用的地平坐标系、赤道坐标系、黄道坐标系、银道坐标系中的坐标。
可以理解的是，对于宇宙中的其它行星或卫星，地心投影不变坐标是行星中心坐标系或卫星中心坐标系中的坐标。
可以理解的是，观测地点与所述控制地点的距离也是地图投影参数中的一种。
若所述固定基准站的校正参数一开始就是用工程平面坐标表示——称之为平面坐标校正参数，那么，就应当通过坐标转换，将其转换为具有三维投影不变性的地心坐标——称之为空间坐标校正参数。
这样的空间坐标校正参数的有益技术效果在于：在跨带测量现场中不需要重新输入校正参数，能显著地提高作业效率；并且因为空间校正参数不随测点与校正点距离的远近而变化，提高了测量成果的精度。
作为数学计算示例，通过以下数学推导来更加准确地理解上述位置坐标校正方法的工作原理：
固定基准站的厘米级精确坐标是Pc0(x,y,z)
移动站的厘米级精确坐标是Pc1(x,y,z)
通过差分报文计算出固定基准站与移动站之间的厘米级精确
相对位置坐标ΔRc10(x,y,z)
同时，通过计算也能得出相对位置坐标ΔRc10(x,y,z)
ΔRc10(x,y,z)＝Pc1(x,y,z)-Pc0(x,y,z) (1)
Pc0(x,y,z)＝Pc1(x,y,z)-ΔRc10(x,y,z) (2)
设固定基准站的启动坐标是Ps0(x,y,z)
固定基准站的校正参数是ΔP(x,y,z)
那么，移动站的厘米级精确坐标为
Pc1(x,y,z)＝Ps0(x,y,z)+ΔRc10(x,y,z)+ΔP(x,y,z)
(4)
移动站的观测坐标Pob1(x,y,z)＝Ps0(x,y,z)+ΔRc10(x,y,z) (5)
移动站的校正坐标Pcr1(x,y,z)＝Pc1(x,y,z)＝Pob1(x,y,z)+ΔP(x,y,z) (6)
参照图7和图12，优选地，所述位置坐标校正方法还包括以下投影不变校正向导步骤：
步骤S201：通过第一坐标转换方式，将所述控制点已知位置坐标用三维投影不变坐标表示，称之为控制点已知投影不变坐标。优选地，图7中示出所述控制点已知位置坐标为工程平面坐标，可以通过坐标转换psNeh2Xyz方式，变换为空间坐标。可选地，所述控制点已知位置坐标可以为空间坐标的形式，因此，所述第一坐标转换方式就是单位矩阵，相当于无需进行坐标转换。可以理解的是，所述控制点已知位置坐标也可以为其它形式的坐标，所述第一坐标转换方式因而有不同的形式。
步骤S202：通过第二坐标转换方式，将所述控制点观测位置坐标用三维投影不变坐标表示，称之为控制点观测投影不变坐标。优选地，图7中示出所述控制点观测位置坐标为大地坐标，可以通过坐标转换trBlh2Xyz方式，变换为空间坐标。可选地，所述控制点观测位置坐标可以为空间坐标的形式，因此，所述第二坐标转换方式就是单位矩阵，相当于无需进行坐标转换。可以理解的是，所述控制点观测位置坐标也可以为其它形式的坐标，所述第二坐标转换方式因而有不同的形式。
可以理解的是，步骤S201和步骤S202可以顺充执行或并行执行。
步骤S203：借助于所述控制点已知投影不变坐标和所述控制点观测投影不变坐标，计算出所述投影不变校正参数。可以理解的是，参照图7，在所述控制点已知投影不变坐标和所述控制点观测投影不变坐标统一为同一坐标系下的坐标表示的情形下，只需对它们进行求差运算，就可方便地计算出所述投影不变校正参数——也就是空间校正参数。
上述优选的技术方案的有益技术效果在于：在整个工程施工设计或建设过种中，所述投影不变校正参数只需计算一次，就可以全程使用，极大地提高了工作效率。
优选地，所述三维投影不变坐标是空间坐标或大地坐标，相应地，所述投影不变校正参数用空间坐标或大地坐标表示。这是因为空间坐标或大地坐标是地球表面施工过程中最常用到的坐标系统。这样的配置可以充分利用现有的设备，只需进行简便的计算就能实现坐标转换，提高了计算响应速度。
根据本发明的固定基准站的位置坐标校正方法的第二实施方式，如图7所示，所述控制点已知位置坐标由工程平面坐标表示，称之为控制点已知工程平面坐标；
所述控制点观测位置坐标由大地坐标表示，称之为控制点观测大地坐标；
所述三维投影不变坐标是空间坐标；所述第一坐标转换是坐标转换psNeh2Xyz；所述第二坐标转换是坐标转换trBlh2Xyz；
并且，所述不变校正向导步骤具体包括：
步骤S401：通过所述坐标转换psNeh2Xyz，将所述控制点已知工程平面坐标转换为所述控制点已知投影不变坐标，称之为控制点已知空间坐标；
步骤S402：通过所述坐标转换trBlh2Xyz，将所述控制点观测大地坐标转换为所述控制点观测投影不变坐标，称之为控制点观测空间坐标；
步骤S403：通过计算所述控制点已知空间坐标和所述控制点观测空间坐标的差值，计算出所述投影不变校正参数，称这为空间校正参数。
典型地，所述坐标转换psNeh2Xyz用到目标椭球、七参数、投影参数、四参数、水准面模型；并且，所述坐标转换trBlh2Xyz用到WGS84椭球参数。
上述优选技术方案是基于对现有设备改造而设计的，其达到的有益效果在于：充分适应和利用现有施工测量设备的坐标数据，进行必要的坐标转换，就能够快速计算出空间校正参数，提高工程测量效率。
根据本发明的固定基准站的位置坐标校正方法的第三实施方式，所述控制点已知位置坐标由工程平面坐标表示，称之为控制点已知工程平面坐标；
所述控制点观测位置坐标由大地坐标表示，称之为控制点观测大地坐标；
所述三维投影不变坐标是大地坐标；所述第一坐标转换是工程平面坐标-大地坐标型坐标转换；所述第二坐标转换是大地坐标-大地坐标型坐标转换，也就是单位矩阵；
并且，所述不变校正向导步骤具体包括：
步骤S501：通过所述工程平面坐标-大地坐标型坐标转换，将所述控制点已知工程平面坐标转换为所述控制点已知投影不变坐标，称之为控制点已知大地坐标；
步骤S502：所述控制点观测大地坐标是所述控制点观测投影不变坐标；
步骤S503：通过计算所述控制点已知大地坐标和所述控制点观测大地坐标的差值，计算所述投影不变校正参数，称这为大地校正参数。
可以理解的是，所述工程平面坐标-大地坐标型坐标转换可参见图9来实施。所述大地坐标-大地坐标型坐标转换，也就是单位矩阵变换，等价于无需坐标转换。
如有必要，通过空间坐标-大地坐标型第三坐标转换方式，将所述的空间校正参数转换为相应的大地校正参数；或者，通过大地坐标-空间坐标型第四坐标转换方式，将所述的大地校正参数转换为相应的空间校正参数。根据测量设备或数据来源格式的不同，有时可能需要将所述的空间校正参数转换为相应的大地校正参数，这都不影响本发明的技术目标：一次校正，全程使用。
优选的是，如上文所述，所述第一通讯方式是通过微波通道发送BSI报文和/或差分报文，其中，所述BSI报文的主要内容是所述固定基准站的启动位置坐标；
所述固定基准站通过微波通道发送BSI报文方式向外发送所述启动位置坐标信息；
所述移动站通过微波通道接收BSI报文方式接收来自所述固定基准站的所述启动位置坐标信息。
可以理解的是，微波是指频率为300MHz至300GHz的电磁波，是无线电波中一个有限频带的简称，即波长在1毫米至1米之间的电磁波，是分米波、厘米波、毫米波的统称。微波频率比一般的无线电波频率高，通常也称为“超高频电磁波”。
微波通信适合于没有商业移动通信网络的荒野或偏远地区的工程测量。
优选地，所述第一通讯方式是通过商业移动通信网络发送BSI报文和/或差分报文；
所述固定基准站通过商业移动通信网络向外发送差分报文；
所述移动站通过商业移动通信网络接收差分报文，运用载波相位差分定位技术，确定所述移动站与所述固定基准站之间的控制点相对位置坐标。
可以理解的是，商业移动通信网络由于存在大量中继基站，因此，工程测量范围可以大幅增加，所述位置坐标校正方法应用范围更广。
典型地，所述固定基准站包括通讯主机和通讯天线；
所述第一基准地点的位置坐标是已知的，称之为第一基准位置坐标；
所述固定基准站的通讯主机被固定架设在第一基准位置坐标上；
通过所述第一基准位置坐标和所述通讯天线的高度，确定所述固定基准站的相位中心的位置坐标，作为所述启动位置坐标。
可以理解的是，上述实施方式中的启动位置坐标已经有较高的精度，所述校正参数的数值会较小，这有利于提高工程测量的稳定性。
通过实施上文所述的固定基准站的位置坐标校正方法，发明人设计出固定基准站的位置坐标校正系统。
根据固定基准站的位置坐标校正系统的第一具体实施方式，所述固定基准站的位置坐标校正系统包括固定基准站、移动站，其通过所述移动站校正所述固定基准站的位置坐标，
所述固定基准站被架设在第一基准地点，并且在整个位置坐标校正过程中保持固定不动；
设置所述固定基准站的启动位置坐标，并启动所述固定基准站；
所述固定基准站通过第一通讯方式向外发送所述启动位置坐标信息和差分报文；
所述移动站被移动到第二控制地点，其中，所述第二控制地点的位置坐标是已知的，称之为控制点已知位置坐标；
所述移动站通过第一通讯方式接收来自所述固定基准站的所述启动位置坐标信息和所述差分报文；
所述移动站通过所述差分报文计算出所述移动站相对于所述固定基准站的相对位置坐标信息，称之为控制点相对位置坐标；
所述移动站借助于所述启动位置坐标和所述控制点相对位置坐标计算出所述移动站的控制点观测位置坐标；
所述移动站借助于所述控制点已知位置坐标和所述控制点观测位置坐标，计算出所述固定基准站的校正参数，用于校正所述固定基准站的位置坐标；
进一步地，所述校正参数用三维投影不变坐标来表示，称之为投影不变校正参数，其中，所述三维投影不变坐标是指具有地心坐标系投影不变性的坐标，所述投影不变校正参数不随投影参数而变化，不随观测地点与所述控制地点距离的远近而变化。
可以理解的是，上述固定基准站的位置坐标校正系统的大部分计算工作都可以由所述移动站来完成，这主要是因为测量人员是随所述移动站一起工作的，方便测量人员使用所述校正参数。当然，计算工作也可以全部由所述固定基准站来完成，然后通过BSI报文将计算结果——校正参数发送给各个移动站。这样的校正系统适合于有多个移动站同时进行测量作业，而移动站本身不需要强大的计算功能，从而大幅降低所述位置坐标校正系统的成本。
优选地，所述位置坐标校正系统还包括：
所述移动站通过第一坐标转换方式，将所述控制点已知位置坐标用三维投影不变坐标表示，称之为控制点已知投影不变坐标；
所述移动站通过第二坐标转换方式，将所述控制点观测位置坐标用三维投影不变坐标表示，称之为控制点观测投影不变坐标；
所述移动站借助于所述控制点已知投影不变坐标和所述控制点观测投影不变坐标，计算出所述投影不变校正参数。
这样的配置有利于与现有的位置坐标校正系统快速兼容改造，只需要对所述位置坐标校正系统的软件做少量的改造就能实施上述技术方案，达到快速升级系统的技术效果。
根据本发明的固定基准站的位置坐标校正系统的第二实施方式，所述控制点已知位置坐标由工程平面坐标表示，称之为控制点已知工程平面坐标；
所述控制点观测位置坐标由大地坐标表示，称之为控制点观测大地坐标；
所述三维投影不变坐标是空间坐标；所述第一坐标转换是坐标转换psNeh2Xyz；所述第二坐标转换是坐标转换trBlh2Xyz；并且，
通过所述坐标转换psNeh2Xyz，所述移动站将所述控制点已知工程平面坐标转换为所述控制点已知投影不变坐标，称之为控制点已知空间坐标；
通过所述坐标转换trBlh2Xyz，所述移动站将所述控制点观测大地坐标转换为所述控制点观测投影不变坐标，称之为控制点观测空间坐标；
通过计算所述控制点已知空间坐标和所述控制点观测空间坐标的差值，所述移动站计算出所述投影不变校正参数，称这为空间校正参数。
可以理解的是，这样的配置更具体地实施现有的位置坐标校正系统快速兼容改造，只需要对所述位置坐标校正系统的软件做少量的改造就能实施上述技术方案，达到快速升级系统的技术效果。
典型地，所述坐标转换psNeh2Xyz用到目标椭球、七参数、投影参数、四参数、水准面模型；所述坐标转换trBlh2Xyz用到WGS84椭球参数。
典型地，所述第一通讯方式是通过微波通道发送BSI报文和/或差分报文，其中，所述BSI报文的主要内容是所述固定基准站的启动位置坐标；
所述固定基准站通过微波通道发送BSI报文方式向外发送所述启动位置坐标信息；
所述移动站通过微波通道接收BSI报文方式接收来自所述固定基准站的所述启动位置坐标信息。
可以理解的是，使用微波通信的位置坐标校正系统适合于没有商业移动通信网络的荒野或偏远地区的工程测量。
典型地，所述第一通讯方式是通过商业移动通信网络发送BSI报文和/或差分报文；
所述固定基准站通过商业移动通信网络向外发送差分报文；
所述移动站通过商业移动通信网络接收差分报文，运用载波相位差分定位技术，确定所述移动站与所述固定基准站之间的控制点相对位置坐标。
可以理解的是，使用商业移动通信网络的位置坐标校正系统由于存在大量中继基站，因此，工程测量范围可以大幅增加，所述位置坐标校正系统应用范围更广。
为了方便测量人员在离开所述移动站一段距离处也能获取相关位置信息，参照图2和图6，所述位置坐标校正系统还包括测量手薄，其中，所述测量手薄记录、存储所述固定基准站的校正参数。
获得所述固定基准站的校正参数的最终目标是用于校正所述移动站的实时观测位置坐标，为此，参照图6，发明人设计出改进型RTK快速测量方法。
根据本发明的改进型RTK快速测量方法的第一实施方式，改进型RTK快速测量方法包括以下步骤：
步骤S181：按照所述的固定基准站的位置坐标校正方法计算出所述投影不变校正参数。
步骤S182：将所述移动站移动至待观测的目标地点，通过所述第一通讯方式，借助于所述固定基准站，计算出所述目标地点的观测位置坐标，称之为第五目标观测位置坐标。可以理解的是，所述观测的目标地点就是工程中的测量地点，它随工程进度而变化。类似地，所述第五目标观测位置坐标的计算与所述控制点观测位置坐标的计算方法一致，是所述启动位置坐标和所述控制点相对位置坐标求和的结果。可选地，所述第五目标观测位置坐标也可以通过卫星定位信息直接获得。
步骤S183：借助于第三坐标转换方式，由所述投影不变校正参数和第五目标观测位置坐标计算出所述目标地点的真实位置坐标，称之为第六目标校正位置坐标。可以理解的是，可以理解的是，所述第三坐标转换方式因所述投影不变校正参数和第五目标观测位置坐标所采用的坐标系不同而不同，具体的示例如下文所述，这里不再详述。所述第六目标校正位置坐标就是校正过的观测坐标，由工程使用的测量点的坐标。如图7和图8所示，在统一坐标表示之后，对所述投影不变校正参数和第五目标观测位置坐标求和，计算出所述目标地点的真实位置坐标，也就是校正过的测量点的坐标。
这样的RTK快速测量方法实现了一次校正、整个工程期间都可使用的技术目的，条件是所述固定基准站没有任何移动，并达到了提高测量效率的技术效果。
参照图7，根据本发明的改进型RTK快速测量方法的第二实施方式，所述第五目标观测位置坐标由大地坐标表示，称之为第五观测目标大地坐标；
所述第六目标校正位置坐标由空间坐标表示，称之为第六校正目标空间坐标；
所述第三坐标转换方式是坐标转换trBlh2Xyz，用于将大地坐标转换成空间坐标；
所述RTK快速测量方法包括以下步骤：
步骤S191：按照权利要求3所述的固定基准站的位置坐标校正方法计算出所述空间校正参数；
步骤S192：通过所述坐标转换trBlh2Xyz，将第五观测目标大地坐标转换为相应的空间坐标，称之为第五观测目标空间坐标；
步骤S193：对所述空间校正参数和所述第五观测目标空间坐标求和，计算出所述第六校正目标空间坐标。
上述RTK快速测量方法的优选技术方案是基于对现有设备改造而设计的，其达到的有益效果在于：充分适应和利用现有施工测量设备的坐标数据，进行必要的坐标转换，就能够快速计算出经过校正的高精度的观测位置坐标，提高工程测量效率。
优选地，如图8所示，所述RTK快速测量方法还包括以下步骤：
通过坐标转换spXyz2Neh，将所述第六校正目标空间坐标转换成相应的工程平面坐标，称之为第七校正目标平面坐标。
可以理解的是，在工程测量中，便于工程直接使用的是工程平面坐标，因此，将校正过的观测位置坐标例如所述第六校正目标空间坐标转换成相应的第七校正目标平面坐标是优选的。达到的技术效果是便于在工程测量和施工中直接使用。
根据本发明的改进型RTK快速测量方法的第三实施方式，第五目标观测位置坐标由大地坐标表示，称之为第五观测目标大地坐标；
第六目标校正位置坐标由大地坐标表示，称之为第六校正目标大地坐标；
所述第三坐标转换方式是单位矩阵，用于将大地坐标转换成大地坐标；
所述RTK快速测量方法包括以下步骤：
按照上述的固定基准站的位置坐标校正方法计算出所述大地校正参数；
对所述大地校正参数和第五观测目标大地坐标求和，计算出第六校正目标大地坐标。
可以理解的是，在某些工程施工项目中，直接使用大地坐标也是可行的。
优选地，所述RTK快速测量方法还包括以下步骤：
通过坐标转换spBlh2Neh，将所述第六校正目标大地坐标转换成相应的工程平面坐标，称之为第七校正目标平面坐标。
可以理解的是，在多数工程施工项目中，直接使用工程平面坐标是优选的。
如图9所示，典型地，所述坐标转换psNeh2Xyz用于将工程平面坐标转换成WGS84空间坐标，其包括以下转换步骤：
通过所述工程平面坐标、四参数、投影参数，进行二维赫尔默特转换逆变换mT-1+投影反算的坐标转换，计算出相应的大地坐标B、L；
通过所述工程平面坐标和水准面模型，将水准高转换成相应的大地高H；
通过所述大地坐标和目标椭球参数，进行坐标转换trBlh2Xyz，计算出相应的目标椭球空间坐标；
通过所述目标椭球空间坐标、七参数，进行三维赫尔默特逆转换mT-1，计算出WGS84空间坐标。
可以理解的是，这一技术方案实现了工程平面坐标转换成WGS84空间坐标的技术目的。
如图10所示，典型地，所述坐标转换spXyz2Neh用于将WGS84空间坐标转换为工程平面坐标，其包括以下转换步骤：
通过WGS84空间坐标、七参数，进行三维赫尔默特正变换mT，计算出相应的目标椭球空间坐标；
通过目标椭球参数、所述目标椭球空间坐标，进行坐标转换trXyz2Blh，计算出相应的大地坐标；
通过投影参数、四参数、所述大地坐标，进行投影正算+二维赫尔默特正变换mT的坐标转换，计算出相应的工程平面坐标N、E；
通过水准面模型、所述工程平面坐标N、E，进行大地高转水准高的坐标转换，计算出相应的工程平面坐标H。
可以理解的是，这一技术方案实现了WGS84空间坐标转换为工程平面坐标的技术目的。
如图11所示，典型地，所述坐标转换spBlh2Neh用于将WGS84大地坐标转换为工程平面坐标，其包括以下转换步骤：
通过WGS84椭球参数、所述WGS84大地坐标，进行坐标转换trXyz2Blh，计算出相应的WGS84空间坐标；
通过七参数、目标椭球参数、投影参数、水准面模型、所述WGS84空间坐标，进行坐标转换spXyz2Neh，计算出工程平面坐标。
可以理解的是，这一技术方案实现了大地坐标转换为工程平面坐标的技术目的。
基于上述RTK快速测量方法，发明人设计出改进型RTK快速测量系统。
根据本发明的改进型RTK快速测量系统的第一实施方式，所述改进型RTK快速测量系统包括固定基准站、移动站。优选地，所述固定基准站包括基站RTK主机，并且移动站包括移动站RTK主机，所述移动站RTK主机可以完成大部分坐标转换的计算任务和其它的计算任务。
所述移动站按照上述的固定基准站的位置坐标校正方法计算出所述投影不变校正参数。
所述移动站被移动至待观测的目标地点，通过所述第一通讯方式，借助于所述固定基准站，计算出所述目标地点的观测位置坐标，称之为第五目标观测位置坐标。可以理解的是，所述观测的目标地点就是工程中的测量地点。类似地，所述第五目标观测位置坐标的计算与所述控制点观测位置坐标的计算方法一致，是所述启动位置坐标和所述控制点相对位置坐标求和的结果。
借助于第三坐标转换方式，所述移动站由所述投影不变校正参数和第五目标观测位置坐标计算出所述目标地点的真实位置坐标，称之为第六目标校正位置坐标。可以理解的是，所述第六目标校正位置坐标就是校正过的观测坐标，由工程使用的测量点的坐标。如图7和图8所示，在统一坐标表示之后，对所述投影不变校正参数和第五目标观测位置坐标求和，计算出所述目标地点的真实位置坐标，也就是校正过的测量点的坐标。
有关RTK测量设备的更多信息可参见专利文献CN104215229B，CN204046584U，CN206740101U，CN202177419U，CN205375516U，CN205280109U，CN206638227U，因此，所述引用的专利文献的相关技术内容作为现有技术成为本说明书的一部分，这里不再重复描述。
这样的RTK快速测量方法达到了一次校正、整个工程期间都可使用，并达到了提高测量效率的技术效果。
根据本发明的改进型RTK快速测量系统的第二实施方式，参照图7，第五目标观测位置坐标由大地坐标表示，称之为第五观测目标大地坐标；
第六目标校正位置坐标由空间坐标表示，称之为第六校正目标空间坐标；
所述第三坐标转换方式是坐标转换trBlh2Xyz，用于将大地坐标转换成空间坐标；并且，
所述移动站按照上述的固定基准站的位置坐标校正方法计算出所述空间校正参数；
通过所述坐标转换trBlh2Xyz，所述移动站将第五观测目标大地坐标转换为相应的空间坐标，称之为第五观测目标空间坐标；
所述移动站对所述空间校正参数和所述第五观测目标空间坐标求和，计算出所述第六校正目标空间坐标。
这样的RTK快速测量系统的优选技术方案是基于对现有设备改造而设计的，其达到的有益效果在于：充分适应和利用现有施工测量设备的坐标数据，进行必要的坐标转换，就能够快速计算出经过校正的高精度的观测位置坐标，提高工程测量效率。
优选地，所述移动站通过坐标转换spXyz2Neh，将所述第六校正目标空间坐标转换成相应的工程平面坐标，称之为第七校正目标平面坐标。
可以理解的是，在工程测量中，便于工程直接使用的是工程平面坐标，因此，将校正过的观测位置坐标例如所述第六校正目标空间坐标转换成相应的第七校正目标平面坐标是优选的。达到的技术效果是便于在工程测量和施工中直接使用。
为了方便测量人员在离开所述移动站一段距离处也能获取相关位置信息，参照图2和图6，所述RTK快速测量系统还包括测量手薄，其中，所述测量手薄记录和存储所述投影不变校正参数、所述第六目标校正位置坐标。
有关RTK测量系统的更多信息可参见专利文献CN106556383A，CN107421501A，CN106468549A，CN104215229B，CN105679979B，CN104536305B，CN105300362A，CN106595583A，CN204614837U，CN204046584U，CN206740101U，CN204788390U，CN202177419U，CN206420479U，CN205375516U，CN204614838U，CN205452400U，CN205280109U，CN206638227U，CN206724943U，CN202420501U，因此，所述引用的专利文献的相关技术内容作为现有技术成为本说明书的一部分，这里不再重复描述。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (29)
1.固定基准站的位置坐标校正方法，其通过移动站校正固定基准站的位置坐标，其中，所述位置坐标校正方法包括以下步骤：
将所述固定基准站架设在第一基准地点，并且在整个位置坐标校正过程中保持固定不动；
设置所述固定基准站的启动位置坐标，并启动所述固定基准站；
所述固定基准站通过第一通讯方式向外发送所述启动位置坐标信息和差分报文；
将所述移动站移动到第二控制地点，其中，所述第二控制地点的位置坐标是已知的，称之为控制点已知位置坐标；
所述移动站通过所述第一通讯方式接收来自所述固定基准站的所述启动位置坐标信息和所述差分报文；
通过所述差分报文计算出所述移动站相对于所述固定基准站的相对位置坐标信息，称之为控制点相对位置坐标；
借助于所述启动位置坐标和所述控制点相对位置坐标，计算出控制点观测位置坐标；
借助于所述控制点已知位置坐标、控制点观测位置坐标，计算出所述固定基准站的校正参数，用于校正所述固定基准站的位置坐标；
记录、存储所述固定基准站的校正参数；
其特征在于，通过坐标转换，所述校正参数用三维投影不变坐标来表示，称之为投影不变校正参数，其中，所述三维投影不变坐标是指具有地心坐标系投影不变性的坐标，所述投影不变校正参数不随地图投影参数而变化，不随观测地点与所述控制地点距离的远近而变化。
2.按照权利要求1所述的固定基准站的位置坐标校正方法，其特征在于，
所述位置坐标校正方法还包括以下投影不变校正向导步骤：
通过第一坐标转换方式，将所述控制点已知位置坐标用三维投影不变坐标表示，称之为控制点已知投影不变坐标；
通过第二坐标转换方式，将所述控制点观测位置坐标用三维投影不变坐标表示，称之为控制点观测投影不变坐标；
借助于所述控制点已知投影不变坐标和所述控制点观测投影不变坐标，计算出所述投影不变校正参数。
3.按照权利要求1所述的固定基准站的位置坐标校正方法，其特征在于，所述三维投影不变坐标是空间坐标或大地坐标，相应地，所述投影不变校正参数用空间坐标或大地坐标表示。
4.按照权利要求2所述的固定基准站的位置坐标校正方法，其特征在于，
所述控制点已知位置坐标由工程平面坐标表示，称之为控制点已知工程平面坐标；
所述控制点观测位置坐标由大地坐标表示，称之为控制点观测大地坐标；
所述三维投影不变坐标是空间坐标；所述第一坐标转换是坐标转换psNeh2Xyz；所述第二坐标转换是坐标转换trBlh2Xyz；
并且，所述不变校正向导步骤具体包括：
通过所述坐标转换psNeh2Xyz，将所述控制点已知工程平面坐标转换为所述控制点已知投影不变坐标，称之为控制点已知空间坐标；
通过所述坐标转换trBlh2Xyz，将所述控制点观测大地坐标转换为所述控制点观测投影不变坐标，称之为控制点观测空间坐标；
通过计算所述控制点已知空间坐标和所述控制点观测空间坐标的差值，计算出所述投影不变校正参数，称这为空间校正参数。
5.按照权利要求2所述的固定基准站的位置坐标校正方法，其特征在于，
所述控制点已知位置坐标由工程平面坐标表示，称之为控制点已知工程平面坐标；
所述控制点观测位置坐标由大地坐标表示，称之为控制点观测大地坐标；
所述三维投影不变坐标是大地坐标；所述第一坐标转换是工程平面坐标-大地坐标型坐标转换；所述第二坐标转换是大地坐标-大地坐标型坐标转换，也就是单位矩阵；
并且，所述不变校正向导步骤具体包括：
通过所述工程平面坐标-大地坐标型坐标转换，将所述控制点已知工程平面坐标转换为所述控制点已知投影不变坐标，称之为控制点已知大地坐标；
所述控制点观测大地坐标是所述控制点观测投影不变坐标；
通过计算所述控制点已知大地坐标和所述控制点观测大地坐标的差值，计算所述投影不变校正参数，称这为大地校正参数。
6.按照权利要求4或5所述的固定基准站的位置坐标校正方法，其特征在于，通过空间坐标-大地坐标型第三坐标转换方式，将所述的空间校正参数转换为相应的大地校正参数；或者，通过大地坐标-空间坐标型第四坐标转换方式，将所述的大地校正参数转换为相应的空间校正参数。
7.按照权利要求1至5中任一项所述的固定基准站的位置坐标校正方法，其特征在于，所述第一通讯方式是通过微波通道发送BSI报文和/或差分报文，其中，所述BSI报文的主要内容是所述固定基准站的启动位置坐标；
所述固定基准站通过微波通道发送BSI报文方式向外发送所述启动位置坐标信息；
所述移动站通过微波通道接收BSI报文方式接收来自所述固定基准站的所述启动位置坐标信息。
8.按照权利要求1至4中任一项所述的固定基准站的位置坐标校正方法，其特征在于，所述第一通讯方式是通过商业移动通信网络发送BSI报文和/或差分报文；
所述固定基准站通过商业移动通信网络向外发送差分报文；
所述移动站通过商业移动通信网络接收差分报文，运用载波相位差分定位技术，确定所述移动站与所述固定基准站之间的控制点相对位置坐标。
9.按照权利要求1至5中任一项所述的固定基准站的位置坐标校正方法，其特征在于，所述固定基准站包括通讯主机和通讯天线；
所述第一基准地点的位置坐标是已知的，称之为第一基准位置坐标；
所述固定基准站的通讯主机被固定架设在第一基准位置坐标上；
通过所述第一基准位置坐标和所述通讯天线的高度，确定所述固定基准站的相位中心的位置坐标，作为所述启动位置坐标。
10.按照权利要求4所述的固定基准站的位置坐标校正方法，其特征在于，所述坐标转换psNeh2Xyz用到目标椭球、七参数、投影参数、四参数、水准面模型；并且，所述坐标转换trBlh2Xyz用到WGS84椭球参数。
11.固定基准站的位置坐标校正系统，其包括固定基准站、移动站，其通过所述移动站校正所述固定基准站的位置坐标，
所述固定基准站被架设在第一基准地点，并且在整个位置坐标校正过程中保持固定不动；
设置所述固定基准站的启动位置坐标，并启动所述固定基准站；
所述固定基准站通过第一通讯方式向外发送所述启动位置坐标信息和差分报文；
所述移动站被移动到第二控制地点，其中，所述第二控制地点的位置坐标是已知的，称之为控制点已知位置坐标；
所述移动站通过第一通讯方式接收来自所述固定基准站的所述启动位置坐标信息和所述差分报文；
所述移动站通过所述差分报文计算出所述移动站相对于所述固定基准站的相对位置坐标信息，称之为控制点相对位置坐标；
所述移动站借助于所述启动位置坐标和所述控制点相对位置坐标计算出所述移动站的控制点观测位置坐标；
所述移动站借助于所述控制点已知位置坐标和所述控制点观测位置坐标，计算出所述固定基准站的校正参数，用于校正所述固定基准站的位置坐标；
其特征在于，所述校正参数用三维投影不变坐标来表示，称之为投影不变校正参数，其中，所述三维投影不变坐标是指具有地心坐标系投影不变性的坐标，所述投影不变校正参数不随投影参数而变化，不随观测地点与所述控制地点距离的远近而变化。
12.按照权利要求11所述的固定基准站的位置坐标校正系统，其特征在于，
所述位置坐标校正系统还包括：
所述移动站通过第一坐标转换方式，将所述控制点已知位置坐标用三维投影不变坐标表示，称之为控制点已知投影不变坐标；
所述移动站通过第二坐标转换方式，将所述控制点观测位置坐标用三维投影不变坐标表示，称之为控制点观测投影不变坐标；
所述移动站借助于所述控制点已知投影不变坐标和所述控制点观测投影不变坐标，计算出所述投影不变校正参数。
13.按照权利要求12所述的固定基准站的位置坐标校正系统，其特征在于，
所述控制点已知位置坐标由工程平面坐标表示，称之为控制点已知工程平面坐标；
所述控制点观测位置坐标由大地坐标表示，称之为控制点观测大地坐标；
所述三维投影不变坐标是空间坐标；所述第一坐标转换是坐标转换psNeh2Xyz；所述第二坐标转换是坐标转换trBlh2Xyz；并且，
通过所述坐标转换psNeh2Xyz，所述移动站将所述控制点已知工程平面坐标转换为所述控制点已知投影不变坐标，称之为控制点已知空间坐标；
通过所述坐标转换trBlh2Xyz，所述移动站将所述控制点观测大地坐标转换为所述控制点观测投影不变坐标，称之为控制点观测空间坐标；
通过计算所述控制点已知空间坐标和所述控制点观测空间坐标的差值，所述移动站计算出所述投影不变校正参数，称这为空间校正参数。
14.按照权利要求12所述的固定基准站的位置坐标校正系统，其特征在于，
所述第一通讯方式是通过微波通道发送BSI报文和/或差分报文，其中，所述BSI报文的主要内容是所述固定基准站的启动位置坐标；
所述固定基准站通过微波通道发送BSI报文方式向外发送所述启动位置坐标信息；
所述移动站通过微波通道接收BSI报文方式接收来自所述固定基准站的所述启动位置坐标信息。
15.按照权利要求12所述的固定基准站的位置坐标校正系统，其特征在于，所述第一通讯方式是通过商业移动通信网络发送BSI报文和/或差分报文；
所述固定基准站通过商业移动通信网络向外发送差分报文；
所述移动站通过商业移动通信网络接收差分报文，运用载波相位差分定位技术，确定所述移动站与所述固定基准站之间的控制点相对位置坐标。
16.按照权利要求13所述的固定基准站的位置坐标校正系统，其特征在于，所述坐标转换psNeh2Xyz用到目标椭球、七参数、投影参数、四参数、水准面模型；所述坐标转换trBlh2Xyz用到WGS84椭球参数。
17.按照权利要求12所述的固定基准站的位置坐标校正系统，其特征在于，所述位置坐标校正系统还包括测量手薄，其中，所述测量手薄记录、存储所述固定基准站的校正参数。
18.改进型RTK快速测量方法,其特征在于，所述RTK快速测量方法包括以下步骤：
按照权利要求1至10中任一项所述的固定基准站的位置坐标校正方法计算出所述投影不变校正参数；
将所述移动站移动至待观测的目标地点，通过所述第一通讯方式，借助于所述固定基准站，计算出所述目标地点的观测位置坐标，称之为第五目标观测位置坐标；
借助于第三坐标转换方式，由所述投影不变校正参数和第五目标观测位置坐标计算出所述目标地点的真实位置坐标，称之为第六目标校正位置坐标。
19.按照权利要求18所述的RTK快速测量方法,其特征在于，
所述第五目标观测位置坐标由大地坐标表示，称之为第五观测目标大地坐标；
所述第六目标校正位置坐标由空间坐标表示，称之为第六校正目标空间坐标；
所述第三坐标转换方式是坐标转换trBlh2Xyz，用于将大地坐标转换成空间坐标；
所述RTK快速测量方法包括以下步骤：
按照权利要求3所述的固定基准站的位置坐标校正方法计算出所述空间校正参数；
通过所述坐标转换trBlh2Xyz，将第五观测目标大地坐标转换为相应的空间坐标，称之为第五观测目标空间坐标；
对所述空间校正参数和所述第五观测目标空间坐标求和，计算出所述第六校正目标空间坐标。
20.按照权利要求19所述的RTK快速测量方法,其特征在于，所述RTK快速测量方法还包括以下步骤：
通过坐标转换spXyz2Neh，将所述第六校正目标空间坐标转换成相应的工程平面坐标，称之为第七校正目标平面坐标。
21.按照权利要求18所述的RTK快速测量方法,其特征在于，
第五目标观测位置坐标由大地坐标表示，称之为第五观测目标大地坐标；
第六目标校正位置坐标由大地坐标表示，称之为第六校正目标大地坐标；
所述第三坐标转换方式是单位矩阵，用于将大地坐标转换成大地坐标；
所述RTK快速测量方法包括以下步骤：
按照权利要求4所述的固定基准站的位置坐标校正方法计算出所述大地校正参数；
对所述大地校正参数和第五观测目标大地坐标求和，计算出第六校正目标大地坐标。
22.按照权利要求21所述的RTK快速测量方法,其特征在于，所述RTK快速测量方法还包括以下步骤：
通过坐标转换spBlh2Neh，将所述第六校正目标大地坐标转换成相应的工程平面坐标，称之为第七校正目标平面坐标。
23.按照权利要求19所述的RTK快速测量方法,其特征在于，所述坐标转换psNeh2Xyz用于将工程平面坐标转换成WGS84空间坐标，其包括以下转换步骤：
通过所述工程平面坐标、四参数、投影参数，进行二维赫尔默特转换逆变换mT-1+投影反算的坐标转换，计算出相应的大地坐标B、L；
通过所述工程平面坐标和水准面模型，将水准高转换成相应的大地高H；
通过所述大地坐标和目标椭球参数，进行坐标转换trBlh2Xyz，计算出相应的目标椭球空间坐标；
通过所述目标椭球空间坐标、七参数，进行三维赫尔默特逆转换mT-1，计算出WGS84空间坐标。
24.按照权利要求19所述的RTK快速测量方法,其特征在于，所述坐标转换spXyz2Neh用于将WGS84空间坐标转换为工程平面坐标，其包括以下转换步骤：
通过WGS84空间坐标、七参数，进行三维赫尔默特正变换mT，计算出相应的目标椭球空间坐标；
通过目标椭球参数、所述目标椭球空间坐标，进行坐标转换trXyz2Blh，计算出相应的大地坐标；
通过投影参数、四参数、所述大地坐标，进行投影正算+二维赫尔默特正变换mT的坐标转换，计算出相应的工程平面坐标N、E；
通过水准面模型、所述工程平面坐标N、E，进行大地高转水准高的坐标转换，计算出相应的工程平面坐标H。
25.按照权利要求22所述的RTK快速测量方法,其特征在于，所述坐标转换spBlh2Neh用于将WGS84大地坐标转换为工程平面坐标，其包括以下转换步骤：
通过WGS84椭球参数、所述WGS84大地坐标，进行坐标转换trXyz2Blh，计算出相应的WGS84空间坐标；
通过七参数、目标椭球参数、投影参数、水准面模型、所述WGS84空间坐标，进行坐标转换spXyz2Neh，计算出工程平面坐标。
26.改进型RTK快速测量系统,其包括固定基准站、移动站，其特征在于，
所述移动站按照权利要求1至10中任一项所述的固定基准站的位置坐标校正方法计算出所述投影不变校正参数；
所述移动站被移动至待观测的目标地点，通过所述第一通讯方式，借助于所述固定基准站，计算出所述目标地点的观测位置坐标，称之为第五目标观测位置坐标；
借助于第三坐标转换方式，所述移动站由所述投影不变校正参数和第五目标观测位置坐标计算出所述目标地点的真实位置坐标，称之为第六目标校正位置坐标。
27.按照权利要求26所述的RTK快速测量系统,其特征在于，
第五目标观测位置坐标由大地坐标表示，称之为第五观测目标大地坐标；
第六目标校正位置坐标由空间坐标表示，称之为第六校正目标空间坐标；
所述第三坐标转换方式是坐标转换trBlh2Xyz，用于将大地坐标转换成空间坐标；并且，
所述移动站按照权利要求3所述的固定基准站的位置坐标校正方法计算出所述空间校正参数；
通过所述坐标转换trBlh2Xyz，所述移动站将第五观测目标大地坐标转换为相应的空间坐标，称之为第五观测目标空间坐标；
所述移动站对所述空间校正参数和所述第五观测目标空间坐标求和，计算出所述第六校正目标空间坐标。
28.按照权利要求27所述的RTK快速测量系统,其特征在于，
所述移动站通过坐标转换spXyz2Neh，将所述第六校正目标空间坐标转换成相应的工程平面坐标，称之为第七校正目标平面坐标。
29.按照权利要求26所述的RTK快速测量系统,其特征在于，所述RTK快速测量系统还包括测量手薄，其中，所述测量手薄记录和存储所述投影不变校正参数、所述第六目标校正位置坐标。
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