一种地面坐标的测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及地面测量技术领域，尤其涉及一种地面坐标的测量方法。
【背景技术】
[0002] RTK(RealTimeKinematic)实时动态测量技术，是以载波相位观测为根据的实时 差分GPS(RTDGPS)技术，它主要依赖RTK主机进行地面坐标的实时采集。RTK主机上装载 了GPS定位器、重力传感器和磁传感器，通过以上装置获得的数据来获得待测点的地面坐 标。现有的测量方法是：在RTK主机的底面设置一根直杆，称为对中杆，杆底放置在待测点 上，通过对中杆上的水泡调节，使对中杆竖直后，通过RTK主机测量的数据和对中杆的长度 计算获得待测点的实际地面坐标。而在测量一些对中杆无法竖直的情况时，如建筑物的墙 角，则需要将对中杆倾斜放置，这样的话，需要通过磁传感器获取的数据修正RTK主机测量 获得的地面坐标。
[0003] 现有技术的测量方法存在以下缺点，在非竖直情况下的RTK测量依赖于磁传感器 的数据修正，但是磁传感器受环境影响大，在复杂磁环境（建筑物密集区或铁塔等）中能用 运用，而且使用前需要进行较为复杂的磁校准，测量效率低下。
【发明内容】
[0004] 本发明实施例提出一种地面坐标的测量方法，实现非竖直情况下不依赖于磁传感 器的RTK测量，节省了复杂的磁校准工作，不受磁环境影响，测量数据准确且提高了实际工 作效率。
[0005] 本发明实施例提供一种地面坐标的测量方法，包括：
[0006] 倾斜对中杆使RTK主机到达第一倾斜点，并获取所述RTK主机测量的所述第一倾 斜点的坐标和水平夹角β1 ;其中，所述RTK主机安装在所述对中杆的杆顶；所述对中杆的 杆底放置在待测点上；所述水平夹角β1为所述RTK主机在所述第一倾斜点时，所述对中杆 与水平面的夹角；
[0007] 保持所述杆底的位置不变，倾斜所述对中杆使所述RTK主机由第一倾斜点转移到 第二倾斜点，并获取所述RTK主机测量的所述第二倾斜点的坐标和水平夹角β2 ;其中，所 述水平夹角β2为所述RTK主机在所述第二倾斜点时，所述对中杆与水平面的夹角；所述第 一倾斜点、所述待测点和所述第二倾斜点所组成的夹角大于10° ;
[0008] 根据所述第一倾斜点的坐标、所述第二倾斜点的坐标、水平夹角β1、水平夹角 β2和所述对中杆的长度，计算获得所述待测点的地面坐标。
[0009] 进一步的，所述获取所述RTK主机测量的所述第一倾斜点的坐标和水平夹角β1， 具体为：
[0010] 获取所述RTK主机当前测量的GPS坐标、俯仰角和横滚角；
[0011] 将所述俯仰角和横滚角代入以下公式，计算所述水平夹角β1 ;
[0012]
[0013] 其中，θ1为所述RTK主机在第一倾斜点所测量的俯仰角，γ1为所述RTK主机在 所述第一倾斜点所测量的横滚角；
[0014] 将所述GPS坐标作为所述第一倾斜点的第一坐标。
[0015] 进一步的，所述获取所述RTK主机测量的所述第二倾斜点的坐标和水平夹角β2， 具体为：
[0016] 获取所述RTK主机当前测量的GPS坐标、俯仰角和横滚角；
[0017] 将所述俯仰角和横滚角代入以下公式，计算所述水平夹角β2 ;
[0018]
[0019] 其中，Θ2为所述RTK主机在第二倾斜点所测量的俯仰角，γ2为所述RTK主机在 所述第二倾斜点所测量的横滚角；
[0020] 将所述GPS坐标作为所述第二倾斜点的第二坐标。
[0021] 进一步的，所述根据所述第一倾斜点的坐标、所述第二倾斜点的坐标、水平夹角 β1、水平夹角β2和所述对中杆的长度，计算获得所述待测点的地面坐标，具体为：
[0022] 所述待测点Α的坐标为（X，y,h)，所述第一倾斜点Ρ1的坐标为（xl,yl,hi)，所述 第二倾斜点P2的坐标为（x2,y2,h2);
[0023] 根据P1和P2的坐标，确定第一投影点C的坐标（xl，yl，h)和第二投影点D的坐 标（x2,y2,h);其中，A⑶为三个等高点；
[0024] 结合所述水平夹角β1和水平夹角β2,计算获得投影线段AC的长度R1、投影线 段AD的长度R2、投影线段R3和向量gg的方位角Ψ;
[0025] 其中，R1 =L*cosβ1，R2 =L*cosβ2，
[0026] 根据1?1、1?2、1?3、屯和对中杆的长度1^，按照以下计算公式计算获得待测点的坐标；
[0027] 由余弦定?
可求出ZACD;
[0028] 贝丨J向量ξ|的方位角Φω=Φ-ZACD，或ΦCA=Φ+ZACD;
[0029] X=xl+L*cosβl*cosΦCA;
[0030] y=yl+L*cosβl*sinΦCA;
[0031] h=hl_L*sinβ1 ;
[0032] 获得所述待测点的坐标（x,y,h)。
[0033] 进一步的，若所述P2在向量iff的左半平面，则所述向量·g|.的方位角Φe = Φ-ZACD;
[0034] 若所述P2在向量的右半平面，则所述向量_的方位角Φω=Φ+ΖΑ⑶。
[0035] 实施本发明实施例，具有如下有益效果：
[0036] 本发明实施例提供的一种地面坐标的测量方法，只需对中杆底部在待测点上依次 倾斜两个角度，其中，第一倾斜点、待测点和第二倾斜点所组成的夹角大于10°。再分别获 取两个倾斜点的坐标和水平夹角，结合对中杆的长度即可计算获得待测点的地面坐标。相 比于现有技术在非竖直情况下，RTK测量需依赖内置的磁传感器进行数据修正，本发明的测 量方法在不依赖磁传感器的前提下，即可获得精确的坐标，解决人为对中问题，提高实际工 作效率。另外，由于不需要磁传感器进行数据修正，本测量方法的使用范围更广，可用于建 筑物密集区或铁塔下，不受磁环境的影响。
【附图说明】
[0037] 图1是本发明提供的地面坐标的测量方法的一种实施例的流程示意图；
[0038]图2是本发明提供的待测点与倾斜点的一种实施例的空间几何示意图。
【具体实施方式】
[0039] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0040] 参见图1，是本发明提供的地面坐标的测量方法的一种实施例的流程示意图，该方 法包括步骤101至103。各步骤详细如下：
[0041]步骤101，倾斜对中杆使RTK主机到达第一倾斜点，并获取RTK主机测量的第一倾 斜点的坐标和水平夹角β1;其中，RTK主机安装在对中杆的杆顶；对中杆的杆底放置在待 测点上；水平夹角β1为RTK主机在第一倾斜点时，对中杆与水平面的夹角。
[0042] 作为本实施例的一种举例，获取RTK主机测量的第一倾斜点的坐标和水平夹角 β1，具体为：获取RTK主机当前测量的GPS坐标、俯仰角和横滚角；
[0043] 将俯仰角和横滚角代入以下公式,计算水平夹角β1 ;
[0044]
[0045] 其中，θ1为RTK主机在第一倾斜点所测量的俯仰角，γ1为RTK主机在第一倾斜 点所测量的横滚角；
[0046] 将GPS坐标作为第一倾斜点的第一坐标。
[0047] 步骤102,保持杆底的位置不变，倾斜对中杆使RTK主机由第一倾斜点转移到第二 倾斜点，并获取RTK主机测量的第二倾斜点的坐标和水平夹角β2;其中，水平夹角β2为 RTK主机在第二倾斜点时，对中杆与水平面的夹角；第一倾斜点、待测点和第二倾斜点所组 成的夹角大于10°。
[0048] 作为本实施例的一种举例，获取RTK主机测量的第二倾斜点的坐标和水平夹角 β2,具体为：获取RTK主机当前测量的GPS坐标、俯仰角和横滚角；
[0049] 将俯仰角和横滚角代入以下公式，计算所述水平夹角β2;