CN109884676A - 一种基于cors系统的地方坐标实时定位服务方法 - Google Patents
一种基于cors系统的地方坐标实时定位服务方法 Download PDFInfo
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Abstract
本申请涉及一种基于CORS系统的地方坐标实时定位服务方法,采用自定义椭球加密方法,实现对真实椭球转换七参数的加密,同时顾及了加密方法对RTK定位的影响,严格控制偏移量;并采用椭球变形法,对椭球参数进行变换,消除投影高参数,解决了RTCM电文中不能播发投影高参数的矛盾;再以用户位置为中心,在其周边生成格网,使用已有高程转换模型内插格网点高程异常值,生成RTCM残差格网电文,播发给用户端,实现用户端正常高获取,解决了高程转换问题,同时不影响RTK基线解算。实施本发明,用户端接收到伪转换参数电文后,无需配置任何参数,即可直接获取高斯平面坐标和正常高,保证了地方坐标定位的安全性、实时性和通用性。
Description
技术领域
本发明涉及测绘地理信息技术领域,尤其涉及一种基于CORS系统的地方坐标实时定位服务方法。
背景技术
用户终端使用CORS系统进行RTK定位,获取的坐标属于国家2000大地坐标系(China Geodetic Coordinate System 2000,CGCS2000)或WGS84大地坐标系(WorldGeodetic System 1984),而我国测量领域通常使用地方坐标系坐标,即高斯平面坐标x、y和正常高h作为测量成果形式,因此,存在一个必然的坐标转换过程。该坐标转换过程如图1所示,需要使用七参数进行椭球基准转换,使用似大地水准面模型或高程拟合参数进行高程转换,使用投影参数进行高斯投影计算。
由于上述转换过程中的椭球转换七参数、似大地水准面模型、高程拟合参数属于国家保密数据,不能随意提供或泄露给公众用户,因此,上述坐标转换受到诸多限制。
为实现上述坐标转换,传统的做法有:1)用户终端完成RTK测量后,提交坐标成果给具有资质的测绘成果保管部门进行事后转换,该方法保密性好,但是效率极低,不能实时转换;2)用户终端完成RTK测量后,使用授权账号登录测绘成果保管部门提供的在线坐标转换系统,在服务器端完成坐标成果转换,在线导出成果,该方法保密性较好,但仍不能实时转换;3)用户在小区域范围内,使用具有两套坐标的若干个控制点成果进行点校正,计算转换参数,该方法操作繁琐、转换精度难以保证,且存在控制点坐标和转换参数泄露的风险;4)把转换参数通过算法加密后,固化到用户终端设备中,该方法无法确保转换参数不泄密,对设备要求高,需要改造设备软硬件。
综上所述,现有的CORS系统定位存在坐标不能实时转换、转换效率低下、安全性差、成果质量控制难等缺陷。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题提供一种基于CORS系统的地方坐标实时定位服务方法,实现高斯平面坐标和正常高的实时定位,并同时兼顾了定位服务的实时性、安全性、自动化、通用性、转换精度等性能。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种基于CORS系统的地方坐标实时定位服务方法,包括以下步骤:
步骤1,获取用户端的概略位置和源节点信息,并根据所述源节点信息从预设置的CORS系统中匹配出对应的源节点,且根据所述源节点从所述CORS系统中获取参考站坐标和观测值。
步骤2,根据所述源节点从预设置的转换参数数据库中提取出地方坐标系参数、椭球转换参数、投影参数、似大地水准面模型、高程拟合参数。
步骤3,建立自定义椭球,并通过所述自定义椭球对所述椭球转换参数进行加密,得到参考站坐标改正量和非涉密七参数,并通过所述参考站坐标改正量修正所述参考站坐标,得到改正的参考站坐标。
步骤4,通过椭球变形法对所述地方坐标系参数和所述投影参数进行计算,得到椭球参数改正量和新投影参数,并根据所述概略位置的大地坐标和所述椭球参数改正量计算出大地坐标改正量。
步骤5,建立RTCM残差格网,并根据所述似大地水准面模型或所述高程拟合参数,分别计算出所述RTCM残差格网中每个格网点处的高程异常值,并得到带有所述高程异常值的高程异常残差格网。
步骤6,根据所述改正的参考站坐标和所述观测值进行RTK定位,得到自定义椭球基准下的大地坐标,并将所述自定义椭球基准下的大地坐标在同椭球基准下转换为自定义椭球基准下的空间直角坐标,其中,所述自定义椭球基准下的大地坐标包括纬度Bzd、经度Lzd、大地高Hzd;自定义椭球基准下的空间直角坐标包括X轴上的坐标XZD、Y轴上的坐标YZD、Z轴上的坐标ZZD。
步骤7,通过所述非涉密七参数对所述自定义椭球基准下的空间直角坐标进行转换,得到目标地方基准下的空间直角坐标,再在同椭球基准下将所述目标地方基准下的空间直角坐标转换为大地坐标,得到用户端在目标地方基准中的大地坐标;其中,所述目标地方基准下的空间直角坐标包括X轴上的坐标XT、Y轴上的坐标YT、Z轴上的坐标ZT;所述用户端在目标地方基准中的大地坐标包括纬度BT、经度LT、大地高HT。
步骤8,根据所述高程异常残差格网计算出用户端的高程异常值Δh,并根据所述用户端在目标地方基准中的大地高HT和所述用户端的高程异常值Δh,计算出所述用户端的正常高h。
步骤9,通过步骤4中所述大地坐标改正量对所述用户端在目标地方基准中的大地坐标的经纬度进行改正,得到待投影计算的大地坐标。
步骤10,通过所述新投影参数对所述待投影计算的大地坐标的经度和纬度进行高斯投影计算,得到高斯平面坐标。
本发明的有益效果是,建立自定义椭球,并通过所述自定义椭球对所述椭球转换参数进行加密,实现对真实椭球转换七参数的加密,同时顾及了加密方法对RTK定位的影响,严格控制偏移量,该方法解决了椭球转换参数安全保密问题;通过椭球变形法对椭球参数进行变换,消除投影高参数,解决了RTCM电文中不能播发投影高参数的矛盾,实现了投影参数的电文播发,提高了坐标转换自动化程度和效率;通过建立RTCM残差格网,并根据所述似大地水准面模型或所述高程拟合参数,分别计算出所述RTCM残差格网中每个格网点处的高程异常值,并得到带有所述高程异常值的高程异常残差格网,实现用户端正常高获取,解决了高程转换问题,同时不影响RTK基线解算,保证了定位精度和可靠性
在上述技术方案的基础上,本发明还可以做如下改进。
进一步,所述步骤3具体包括:
步骤3.1,保持参考站所属椭球基准的椭球大小和形状不变,通过平移量ΔXel,ΔYel,ΔZel,对椭球原点进行平移,生成所述自定义椭球;
其中,ΔXel,ΔYel,ΔZel通过如下公式随机生成,
其中,Rand()为随机数生成函数,A和B为正整数,且A与B之和小于30米,A与B之差大于0米;
步骤3.2,通过如下公式对所述平移量ΔXel,ΔYel,ΔZel进行计算,得到参考站坐标改正量;
其中,ΔXVRS,ΔYVRS,ΔZVRS为所述参考站坐标改正量;
步骤3.3,通过如下公式对所述椭球转换参数进行加密计算,得到所述非涉密七参数;
其中,ΔX、ΔY、ΔZ、ωX、ωY、ωZ、k为所述椭球转换参数;其中,ΔX,ΔY,ΔZ为平移参数,ωX,ωY,ωZ为微小旋转角参数,k为尺度缩放因子;ΔX′,ΔY′,ΔZ′,ωX′,ωY′,ωZ′,k′为所述非涉密七参数。
进一步,在所述步骤4之前还包括如下步骤:
判断所述投影参数中的投影高参数是否为0,若否,则执行步骤4。
采用上述进一步方案的有益效果是,针对地方坐标系投影高参数普遍不为0的情况,采用椭球变形法,对椭球参数进行变换,消除投影高参数,解决了RTCM电文中不能播发投影高参数的矛盾,实现了投影参数的电文播发。
进一步,所述步骤4具体包括:
步骤4.1,通过如下公式计算所述椭球参数改正量;
其中,da为椭球长半轴改正量,df为椭球扁率改正量,a为源椭球的长半轴,f为源椭球的扁率,e为源椭球的第一偏心率,B0为投影参数中的平均纬度,H0为投影参数中的投影高,N0为卯酉圈曲率半径;
其中,
步骤4.2,通过如下公式计算所述大地坐标改正量;
其中,dB,dL,dH分别为所述大地坐标纬度、经度、大地高的改正量,B为用户概略纬度,M,N分别为子午圈曲率半径和卯酉圈曲率半径;
其中,
进一步,所述步骤5具体包括:
步骤5.1,将所述概略位置确定为所述RTCM残差格网的中心,并将预设的经度间隔确定为宽度,将预设的纬度间隔确定为高度,且分别通过如下公式计算每个格网中心点经纬度,生成所述RTCM残差格网;
其中,i为所述RTCM残差格网的行号,所述行号从上到下依次增大,j为所述RTCM残差格网的列号,所述列号从左到右依次增大,i、j均从1开始计数。所述BO为所述概略位置的纬度,所述L0为所述概略位置的经度,Bi,j为所述RTCM残差格网的中心点的纬度,Li,j为所述RTCM残差格网的中心点的经度;
步骤5.2,对所述似大地水准面模型或所述高程拟合参数用内插算法分别计算出所述RTCM残差格网中每个格网点的高程异常值。
进一步,所述预设的经度间隔和所述预设的纬度间隔为20米至50米。
采用上述进一步方案的有益效果是,通过将所述预设的经度间隔和所述预设的纬度间隔为20米至50米,避免了间隔过小,会导致残差格网范围过小,若用户端位置与概略位置相差较大,则不在有效范围内;间隔过大,则会降低用户端高程异常值内插精度。
进一步,所述步骤6的具体实现为:
通过如下公式将所述自定义椭球基准下的大地坐标在同椭球基准下转换为自定义椭球基准下的空间直角坐标;
其中,XZD为所述自定义椭球基准下的空间直角坐标中X轴上的坐标、YZD为所述自定义椭球基准下的空间直角坐标中Y轴上的坐标、ZZD为所述自定义椭球基准下的空间直角坐标中Z轴上的坐标。
进一步,所述步骤8的具体实现为:
通过如下公式计算出所述用户端的正常高h;
h=HT+Δh。
进一步,步骤9的具体实现为:
通过如下公式计算得到所述待投影计算的大地坐标;
其中,BTY为所述待投影计算的大地坐标的纬度,LTY为所述待投影计算的大地坐标的经度。
进一步,在述步骤5之后还包括如下步骤:
通过RTCM格式的电文分别对所述非涉密七参数、所述新投影参数和所述高程异常残差格网进行编码后发送给所述用户端;
所述用户端对所述非涉密七参数、所述新投影参数和所述高程异常残差格网进行解码后执行所述步骤6。
采用上述进一步方案的有益效果是,通过RTCM格式的电文分别对所述非涉密七参数、所述新投影参数和所述高程异常残差格网进行编码后发送给所述用户端,由于所有电文中的参数均不涉密,保证了转换参数的安全性。
附图说明
图1为本发明实施例提供的传统的坐标转换方法的流程示意图;
图2为本发明实施例提供的一种基于CORS系统的地方坐标实时定位服务方法的流程示意图;
图3为本发明实施例提供的实现本地方坐标实时定位服务方法的系统的总体框架示意图;
图4为本发明实施例提供的椭球变形示意图;
图5为本发明实施例提供的高程异常残差格网示意图;
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。
如图2所示,本发明实施例提供的一种基于CORS系统的地方坐标实时定位服务方法,包括以下步骤:
步骤1,获取用户端的概略位置和源节点信息,并根据所述源节点信息从预设置的CORS系统中匹配出对应的源节点,且根据所述源节点从所述CORS系统中获取参考站坐标和观测值。
步骤2,根据所述源节点从预设置的转换参数数据库中提取出地方坐标系参数、椭球转换参数、投影参数、似大地水准面模型、高程拟合参数。
步骤3,建立自定义椭球,并通过所述自定义椭球对所述椭球转换参数进行加密,得到参考站坐标改正量和非涉密七参数,并通过所述参考站坐标改正量修正所述参考站坐标,得到改正的参考站坐标。
步骤4,通过椭球变形法对所述地方坐标系参数和所述投影参数进行计算,得到椭球参数改正量和新投影参数,并根据所述概略位置的大地坐标和所述椭球参数改正量计算出大地坐标改正量。
步骤5,建立RTCM残差格网,并根据所述似大地水准面模型或所述高程拟合参数,分别计算出所述RTCM残差格网中每个格网点处的高程异常值,并得到带有所述高程异常值的高程异常残差格网。
步骤6,根据所述改正的参考站坐标和所述观测值进行RTK定位,得到自定义椭球基准下的大地坐标,并将所述自定义椭球基准下的大地坐标在同椭球基准下转换为自定义椭球基准下的空间直角坐标,其中,所述自定义椭球基准下的大地坐标包括纬度Bzd、经度Lzd、大地高Hzd;所述自定义椭球基准下的空间直角坐标包括X轴上的坐标XZD、Y轴上的坐标YZD、Z轴上的坐标ZZD。
步骤7,通过所述非涉密七参数对所述自定义椭球基准下的空间直角坐标进行转换,得到目标地方基准下的空间直角坐标,再在同椭球基准下将所述目标地方基准下的空间直角坐标转换为大地坐标,得到用户端在目标地方基准中的大地坐标;其中,所述目标地方基准下的空间直角坐标包括X轴上的坐标XT、Y轴上的坐标YT、Z轴上的坐标ZT;所述用户端在目标地方基准中的大地坐标包括纬度BT、经度LT、大地高HT。
步骤8,根据所述高程异常残差格网计算出用户端的高程异常值Δh,并根据所述用户端在目标地方基准中的大地高HT和所述用户端的高程异常值Δh,计算出所述用户端的正常高h。
步骤9,通过所述大地坐标改正量对所述用户端在目标地方基准中的大地坐标的经纬度进行改正,得到待投影计算的大地坐标。
步骤10,通过所述新投影参数对所述待投影计算的大地坐标的经度和纬度进行高斯投影计算,得到高斯平面坐标。
需要说明的是,CORS全称Continuously operating reference stations,为连续运行参考站,是将GNSS技术与计算机技术、网络通讯技术等多个相关领域的科学技术相结合,在一定区域内建设一个或多个连续运行的基准参考站,计算和播发误差改正信息实现用户实时位置增强,具有定位精度高、实时性强、覆盖率广和稳定性好等优点。
需要说明的是,RTK全称Real time kinematic,为实时动态载波相位差分技术,是实时处理两个测量站载波相位观测量的差分定位方法。
需要说明的是,RTCM全称Radio Technical Commission for Maritime,为国际海运事业无线电技术委员会,为国际标准组织,这里具体为一套差分格式标准,RTCM残差格网即RTCM格式下的残差格网。
在实际应用场景中,首先,在服务器端增加地方坐标实时服务模块、地方坐标转换参数加密模块、转换参数数据库以组成实现上述地方坐标实时定位服务方法的系统的总体框架,如图3所示,其总体框架中,地方坐标实时服务模块向上面向CORS系统,向下面向用户终端;横向通过数据专线与地方坐标转换参数加密模块进行数据交互;地方坐标转换参数加密模块与转换参数数据库部署于与外网隔绝的受控服务器上,实现转换参数加密核心算法。
然后,基于上述定位服务系统,在实施地方坐标实时定位服务方法时的具体步骤如下:
a、用户端登录地方坐标实时服务模块进行验证,并返回其概略位置。
b、地方坐标实时服务模块解析用户源节点信息,匹配出与CORS系统对应的源节点,把匹配后的源节点和概略位置发送到CORS系统,获取RTCM格式的差分数据,包括参考站坐标电文、观测值电文。
c、发送原始源节点信息和概略位置到地方坐标转换参数加密模块。
d、地方坐标转换参数加密模块根据用户源节点信息,与预先设定的源节点进行匹配,查询转换参数数据库,提取对应的地方坐标系参数、椭球转换参数、投影参数、似大地水准面模型、高程拟合参数等参数。
e、根据步骤d中提取的对应参数和用户概略位置,进行加密计算,分别生成参考站坐标改正量与非涉密七参数、新投影参数、大地坐标改正量和高程异常残差格网。
需要说明的是,大地坐标改正量为用户端的大地坐标改正量
需要说明的是,椭球转换参数为椭球转换七参数,又称为七参数、椭球转换参数、布尔沙七参数。
其中,具体地,步骤e包括以下步骤:
e1、首先,建立自定义椭球,并通过自定义椭球,对椭球转换七参数进行加密,生成参考站坐标改正量与非涉密七参数。
其中,由于用户端RTK定位的最终坐标,所属椭球基准由两个因素决定:一是起算点基准,即差分数据中的参考站坐标基准;二是椭球转换七参数,即需要保密的转换七参数。显然,参考站坐标基准和保密七参数共同决定了用户坐标基准,因此,可保持用户坐标基准不变,改变参考站坐标基准,实现对真实七参数的加密变换。
上述,具体地,七参数模型为布尔莎七参数,包括3个平移参数ΔX,ΔY,ΔZ,3个微小旋转角参数ωX,ωY,ωZ,1个尺度缩放因子k。
具体地,建立自定义椭球时,保持参考站所属椭球基准的椭球大小和形状不变,对椭球原点进行平移,平移量为ΔXel,ΔYel,ΔZel,改变椭球定位,生成中间椭球。此过程应该严格限制平移量大小,防止自定义椭球基准与原椭球基准相差太大,影响用户端RTK定位基线解算。
平移量ΔXel,ΔYel,ΔZel采用上述公式随机生成,Rand()为随机数生成函数,A,B为正整数,A与B之和小于30米,A与B之差大于0米。
需要说明的是,每个用户接入服务后,保持连接未断开之前,上述平移量只在第一次请求时生成,之后请求不再重复生成,防止用户端RTK定位频繁初始化。
具体地,通过如下公式计算参考站坐标改正量:
其中,ΔXVRS,ΔYVRS,ΔZVRS即为参考站坐标改正量。
具体地,对真实椭球转换七参数进行加密,通过如下公式计算非涉密七参数:
其中,ΔX′,ΔY′,ΔZ′,ωX′,ωY′,ωZ′,k′即为转换后的非涉密七参数。
e2、其次,为了减少投影变形,某些地方坐标系设置了投影补偿面,即投影高参数不为零,而RTCM转换参数电文中无法播发投影高参数,因此,必须通过椭球变形法消除投影高参数。
首先,判断与该用户相关的地方坐标系投影高参数是否为0,若不为0,则进行椭球变形,如图4所示,计算新椭球参数和用户端大地坐标改正数。
具体地,使用地方坐标系椭球参数和投影参数,进行椭球变形,通过如下公式计算椭球参数改正量和新投影参数:
其中,da,df分别为椭球长半轴改正量、椭球扁率改正量,a,f,e分别为源椭球长半轴、扁率、第一偏心率,B0,H0分别为投影参数中平均纬度和投影高,N0为卯酉圈曲率半径,计算公式如下:
再通过如下公式计算新椭球参数:
其中,a′,f′即为新椭球参数。
具体地,使用用户概略大地坐标、椭球参数改正量等参数,通过如下公式计算大地坐标改正量:
其中,dB,dL,dH分别为用户端大地坐标纬度、经度、大地高的改正量,B为用户概略纬度,M,N分别为子午圈曲率半径和卯酉圈曲率半径;
其中,
e3、为了避免把过大的高程异常值加入到参考站坐标中,影响基线解算,本实施例巧妙利用了RTCM残差格网电文,具体地,以用户概略位置为中心,在其周边生成9个格网,如图5所示,使用似大地水准面模型或高程拟合参数,计算所有格网点处高程异常值,播发给用户,供用户内插该点高程异常值。
更具体地,以用户概略位置为中心,以一定经度间隔为宽度,以一定纬度间隔为高度,通过如下公式计算各个格网中心点经纬度,并生成格网。
上述公式中,i,j分别为格网行号和列号,以从上到下,从左到右顺序排列,序号从1开始计数,B0,L0为用户概略位置经纬度,ΔB,ΔL为格网间隔,Bi,j,Li,j为格网中心点经纬度。
需要说明的是,格网宽度和高度不宜过小或过大,间隔过小,会导致残差格网范围过小,若用户端位置与概略位置相差较大,则不在有效范围内;间隔过大,则会降低用户端高程异常值内插精度,间隔大小以20米~50米为宜。
此处,需要计算所有16个格网点大地坐标,使用似大地水准面模型或高程拟合参数,通过内插算法,计算16个格网点处高程异常值。
f、把经过加密后的所有不涉密参数,包括参考站坐标改正量、非涉密七参数、新投影参数、大地坐标改正量、高程异常残差格网等,发送至地方坐标实时服务模块。
g、地方坐标实时服务模块根据国际标准差分数据协议RTCM3.2及以上版本中规定的坐标转换参数电文1021~1027七个电文类型,把非涉密七参数编码到1021电文,把投影参数编码到1025电文,把大地坐标改正量和高程异常格网编码到1023电文,对差分数据中的参考站坐标加入参考站坐标改正量,重新进行编码,最后把差分数据和1021电文、1023电文、1025电文打包发送给用户端。所有电文中的参数均不涉密,保证了转换参数的安全性。
h、用户端接收到差分数据和转换参数电文后,使用差分数据中参考站坐标和GNSS观测值进行RTK定位,得到自定义椭球基准下的大地坐标Bzd,Lzd,Hzd;并通过如下公式把大地坐标转换为空间直角坐标:
其中,XZD,YZD,ZZD为用户在自定义椭球基准下的空间直角坐标。
然后,解码1021电文,得到非涉密七参数,对自定义椭球基准下的空间直角坐标使用布尔沙七参数模型进行转换,得到目标地方基准下的空间直角坐标XT,YT,ZT,再同椭球基准下转换为大地坐标BT,LT,HT。至此,用户端已经得到地方基准下的大地坐标,还需进行投影计算和高程转换。
再解码1023电文,得到用户端周边格网点的高程异常值和用户处的大地坐标改正量。使用用户所在格网的4个格网点高程异常值,采用如下的双线性内插算法,内插用户处高程异常值Δh:
其中,Δh1、Δh2、Δh3、Δh4分别为用户所在格网左下角、右下角、左上角、右上角格网点处的高程异常值,B1,L1为左下角格网点大地坐标,B2,L2为右上角格网点大地坐标。
再使用用户在地方基准中的大地高和用户高程异常值,通过如下公式计算用户正常高:
h=HT+Δh;
再使用用户处的大地坐标改正量,通过如下公式对地方基准中大地经纬度进行改正,得到用于投影计算的大地坐标:
最后,解码1025电文,得到新投影参数,对大地经纬度BTY、LTY进行高斯投影计算,得到高斯平面坐标x、y。
至此,用户端已经得到正确的地方坐标:高斯平面坐标x、y,正常高h,即完成用户端的地方坐标实时定位服务。
综上所述,本实施例提供的一种基于CORS系统的地方坐标实时定位服务方法,具有以下优势:
(1)采用自定义椭球加密方法,实现对真实椭球转换七参数的加密,同时顾及了加密方法对RTK定位的影响,严格控制偏移量,该方法解决了椭球转换参数安全保密问题,满足了国家法律法规要求。
(2)针对地方坐标系投影高参数普遍不为0的情况,采用椭球变形法,对椭球参数进行变换,消除投影高参数,解决了RTCM电文中不能播发投影高参数的矛盾,实现了投影参数的电文播发。
(3)以用户位置为中心,在其周边生成格网,使用已有高程转换模型内插格网点高程异常值,生成RTCM残差格网电文,播发给用户端,实现用户端正常高获取,在似大地水准面模型和高程拟合参数保密的前提下,解决了高程转换问题,同时不影响RTK基线解算。
(4)全部非涉密参数,包括非涉密七参数、投影参数、高程异常残差格网均以国际通用差分数据协议RTCM格式的电文播发给用户,用户端手簿无需输入任何参数,即可实现地方坐标实时定位,获取高斯平面坐标和正常高,同时兼顾了实时性、安全性、自动化、通用性、转换精度等性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于CORS系统的地方坐标实时定位服务方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1,获取用户端的概略位置和源节点信息,并根据所述源节点信息从预设置的CORS系统中匹配出对应的源节点,且根据所述源节点从所述CORS系统中获取参考站坐标和观测值;
步骤2,根据所述源节点从预设置的转换参数数据库中提取出地方坐标系参数、椭球转换参数、投影参数、似大地水准面模型、高程拟合参数;
步骤3,建立自定义椭球,并通过所述自定义椭球对所述椭球转换参数进行加密,得到参考站坐标改正量和非涉密七参数,并通过所述参考站坐标改正量修正所述参考站坐标,得到改正的参考站坐标;
步骤4,通过椭球变形法对所述地方坐标系参数和所述投影参数进行计算,得到椭球参数改正量和新投影参数,并根据所述概略位置的大地坐标和所述椭球参数改正量计算出大地坐标改正量;
步骤5,建立RTCM残差格网,并根据所述似大地水准面模型或所述高程拟合参数,分别计算出所述RTCM残差格网中每个格网点处的高程异常值,并得到带有所述高程异常值的高程异常残差格网;
步骤6,根据所述改正的参考站坐标和所述观测值进行RTK定位,得到自定义椭球基准下的大地坐标,并将所述自定义椭球基准下的大地坐标在同椭球基准下转换为自定义椭球基准下的空间直角坐标,其中,所述自定义椭球基准下的大地坐标包括纬度Bzd、经度Lzd、大地高Hzd;所述自定义椭球基准下的空间直角坐标包括X轴上的坐标XZD、Y轴上的坐标YZD、Z轴上的坐标ZZD;
步骤7,通过所述非涉密七参数对所述自定义椭球基准下的空间直角坐标进行转换,得到目标地方基准下的空间直角坐标,再在同椭球基准下将所述目标地方基准下的空间直角坐标转换为大地坐标,得到用户端在目标地方基准中的大地坐标;其中,所述目标地方基准下的空间直角坐标包括X轴上的坐标XT、Y轴上的坐标YT、Z轴上的坐标ZT;所述用户端在目标地方基准中的大地坐标包括纬度BT、经度LT、大地高HT;
步骤8,根据所述高程异常残差格网计算出用户端的高程异常值Δh,并根据所述用户端在目标地方基准中的大地高HT和所述用户端的高程异常值Δh,计算出所述用户端的正常高h;
步骤9,通过所述大地坐标改正量对所述用户端在目标地方基准中的大地坐标的经纬度进行改正,得到待投影计算的大地坐标;
步骤10,通过所述新投影参数对所述待投影计算的大地坐标的经度和纬度进行高斯投影计算,得到高斯平面坐标。
2.根据权利要求1所述的基于CORS系统的地方坐标实时定位服务方法,其特征在于,所述步骤3具体包括:
步骤3.1,保持参考站所属椭球基准的椭球大小和形状不变,通过平移量ΔXel,ΔYel,ΔZel,对椭球原点进行平移,生成所述自定义椭球;
其中,ΔXel,ΔYel,ΔZel通过如下公式随机生成,
其中,Rand()为随机数生成函数,A和B为正整数,且A与B之和小于30米,A与B之差大于0米;
步骤3.2,通过如下公式对所述平移量ΔXel,ΔYel,ΔZel进行计算,得到参考站坐标改正量;
其中,ΔXVRS,ΔYVRS,ΔZVRS为所述参考站坐标改正量;
步骤3.3,通过如下公式对所述椭球转换参数进行加密计算,得到所述非涉密七参数;
其中,ΔX、ΔY、ΔZ、ωX、ωY、ωZ、k为所述椭球转换参数;其中,ΔX,ΔY,ΔZ为平移参数,ωX,ωY,ωZ为微小旋转角参数,k为尺度缩放因子;ΔX′,ΔY′,ΔZ′,ωX′,ωY′,ωZ′,k′为所述非涉密七参数。
3.根据权利要求1所述的基于CORS系统的地方坐标实时定位服务方法,其特征在于,在所述步骤4之前还包括如下步骤:
判断所述投影参数中的投影高参数是否为0,若否,则执行步骤4。
4.根据权利要求1所述的基于CORS系统的地方坐标实时定位服务方法,其特征在于,所述步骤4具体包括:
步骤4.1,通过如下公式计算所述椭球参数改正量;
其中,da为椭球长半轴改正量,df为椭球扁率改正量,a为源椭球的长半轴,f为源椭球的扁率,e为源椭球的第一偏心率,B0为投影参数中的平均纬度,H0为投影参数中的投影高,N0为卯酉圈曲率半径;
其中,
步骤4.2,通过如下公式计算所述大地坐标改正量;
其中,dB,dL,dH分别为大地坐标纬度、经度、大地高的改正量,B为用户概略纬度,M,N分别为子午圈曲率半径和卯酉圈曲率半径;
其中,
5.根据权利要求1所述的基于CORS系统的地方坐标实时定位服务方法,其特征在于,所述步骤5具体包括:
步骤5.1,将所述概略位置确定为所述RTCM残差格网的中心,并将预设的经度间隔确定为宽度,将预设的纬度间隔确定为高度,且分别通过如下公式计算每个格网中心点经纬度,生成所述RTCM残差格网;
其中,i为所述RTCM残差格网的行号,所述行号从上到下依次增大,j为所述RTCM残差格网的列号,所述列号从左到右依次增大,i、j从1开始计数。BO为所述概略位置的纬度,L0为所述概略位置的经度,Bi,j为所述RTCM残差格网的中心点的纬度,Li,j为所述RTCM残差格网的中心点的经度;
步骤5.2,对所述似大地水准面模型或所述高程拟合参数用内插算法分别计算出所述RTCM残差格网中每个格网点的高程异常值。
6.根据权利要求5所述的基于CORS系统的地方坐标实时定位服务方法,其特征在于,所述预设的经度间隔和所述预设的纬度间隔为20米至50米。
7.根据权利要求1所述的基于CORS系统的地方坐标实时定位服务方法,其特征在于,所述步骤6的具体实现为:
通过如下公式将所述自定义椭球基准下的大地坐标转换为自定义椭球基准下的空间直角坐标;
其中,XZD为所述自定义椭球基准下的空间直角坐标中X轴上的坐标、YZD为所述自定义椭球基准下的空间直角坐标中Y轴上的坐标、ZZD为所述自定义椭球基准下的空间直角坐标中Z轴上的坐标。
8.根据权利要求1所述的基于CORS系统的地方坐标实时定位服务方法,其特征在于,所述步骤8的具体实现为:
通过如下公式计算出所述用户端的正常高h;
h=HT+Δh。
9.根据权利要求4所述的基于CORS系统的地方坐标实时定位服务方法,其特征在于,步骤9的具体实现为:
通过如下公式计算得到所述待投影计算的大地坐标;
其中,BTY为所述待投影计算的大地坐标的纬度,LTY为所述待投影计算的大地坐标的经度。
10.根据权利要求1-9任一项所述的基于CORS系统的地方坐标实时定位服务方法,其特征在于,在述步骤5之后还包括如下步骤:
通过RTCM格式的电文分别对所述非涉密七参数、所新投影参数和所述高程异常残差格网进行编码后发送给所述用户端;
所述用户端对对所述非涉密七参数、所述新投影参数和所述高程异常残差格网进行解码后执行所述步骤6。
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