gps-rtk聯(lián)合全站儀在地形圖測繪中的應用

1、<p>　　GPS-RTK聯(lián)合全站儀在地形圖測繪中的應用</p><p>　　摘要：將GPS-RTK聯(lián)合全站儀在地形圖測繪中的應用，可以大大加快測量速度，可使測量工作節(jié)時省力，提高了工作效率和地形圖的精度，推動地形圖測繪邁向一個新階段。在本文，首先論述了GPS-RTK、全站儀各自的測量原理，并就兩者聯(lián)合應用的優(yōu)點進行了一一論述，進而就GPS-RTK與全站儀聯(lián)合數(shù)據(jù)采集的相關內容進行簡要分析，最后就成果分

2、析的內容作一闡述，以供參考。 </p><p>　　關鍵詞：GPS-RTK；全站儀；地形圖測繪 </p><p>　　中圖分類號：Q142.4 文獻標識碼：A 文章編號： </p><p><b>　　1前言 </b></p><p>　　隨著全站儀和GPS系統(tǒng)應用于地形測量，地形圖測繪取得了飛速的發(fā)展。全站儀具有速度快

3、、精度高、勞動強度低等優(yōu)點；而GPS可全球性、全天候用于測量，且無需測點間通視。但由于GPS（在高大建筑物底下，或是受到無線電等的干擾，很難接收到衛(wèi)星和無線電信號，也就無法進行測量）和全站儀（在光線較弱、測點間無通 視等情況下，其測量精度會受到影響）仍有其不可忽視的缺點，在地形圖測繪中，若是單獨的應用全站儀或GPS RTK系統(tǒng)，都無法在工作效率和作業(yè)精度上同時滿足需要。而經過多次工程實踐證明，將兩者聯(lián)合應用，可使測量工作節(jié)時省力，提高了

4、工作效率和地形圖的精度，推動地形圖測繪邁向一個新階段。 為此，本文就GPS-RTK聯(lián)合全站儀在地形圖測繪中的應用展開簡要闡述，以供參考。 </p><p>　　2 GPS-RTK和全站儀的測量原理及兩者聯(lián)合測量的優(yōu)點 </p><p>　　2.1GPS-RTK的測量原理 </p><p>　　GPS-RTK的原理是設立一個基準站接收機，經過連續(xù)接收衛(wèi)星信號，測量出自

5、己所在位置的WGS-84坐標，并通過通訊手段發(fā)送信號，把自己的接收到的信號和位置等信息傳遞給移動站。移動站通過接收衛(wèi)星信號確定自己所在位置在WGS一84坐標系中的坐標。同時，還接收來自基準站的信號，把二者接收到的數(shù)據(jù)進行實時處理，進行基線的解算。當我們把移動站依次安放在若干的已知點上進行測量后，就可以解算出從WGS-84坐標系到我們當前獨立坐標系的轉換參數(shù)。在后續(xù)的圖根控制測量或者碎部測量中，即可按計算出的轉換參數(shù)計算新測的點位的獨立坐

6、標系的坐標。 </p><p>　　2.2全站儀的測量原理 </p><p>　　全站儀是全站型電子速測儀的簡稱，其是利用三角形及光學原理進行測量、放樣。在測量時，將所要測量的區(qū)域以三角形把他們連接起來，構成三角網每一個點設置一套棱鏡，準確的觀測三角形的內角，并至少測定三角網中的一條邊的長度和方位角，用一定的投影計算公式，將這些觀測成活化算到某一 投影面上，使地面上的三角網轉化為投影面上的

7、三角網，以化算后的平面邊長為起始邊，用平面三角形的正弦定理，依次解算各個三角形，算出所有邊長；以換算后的平面坐標方位角為起始坐標方位角，用換算后的平面角，依次算出各邊的平面坐標方位角，算出各相鄰點間的坐標增量，用已知點的平面直角坐標和坐標增量，逐個求出平面直角坐標。 </p><p>　　2.3 GPS-RTK和全站儀聯(lián)合測量的優(yōu)點 </p><p>　　1.作業(yè)效率高。流動站采集1個碎部

8、點僅5s左右，即使是做一級GPS控制點，也只需要幾分鐘，其作業(yè)半徑可達幾公里，無需遷站。 </p><p>　　2.測量精度高（平面精度可達2～3cm），點位精度分布均勻完全滿足地形圖測量和控制精度要求。 </p><p>　　3.GPS-RTK和全站儀聯(lián)合進行測量，簡化了原有的首級、加密、圖根的選點、觀測、計算過程，大大加快了數(shù)據(jù)采集速度，縮短了作業(yè)時間，降低了生產成本。 </p&

9、gt;<p>　　4.GPS-RTK和全站儀聯(lián)合測量碎部點，既解決了水平方向遮擋（全站儀）問題，也解決了上方遮擋（GPS-RTK）問題，避免了單獨使用GPS-RTK或全站儀作業(yè)的局限性。有時，為了檢查GPS所測數(shù)據(jù)的可靠性，還要用全站儀對其數(shù)據(jù)進行抽查，保證提交的作業(yè)成果質量。 </p><p>　　3 GPS-RTK與全站儀聯(lián)合數(shù)據(jù)采集 </p><p>　　在地形測量中，

10、為了防止測量誤差積累，必須遵循“從整體到局部”“先控制后碎部”的原則，即先建立測量控制網，然后根據(jù)控制網進行測量。 </p><p><b>　　3.1控制網測量 </b></p><p>　　在布設控制網時，應利用GPS布設一級導線網。布設時，直接以GPS四等點作為起始點，用GPS-RTK技術布設一級GPS點25個，每個GPS點至少與兩個相鄰的GPS點通視。同時一級

11、GPS控制網嚴格按照規(guī)范要求進行布設和實測，并且盡量每個點位兼顧兩個方向的通視，以便全站儀的測量。 </p><p>　　GPS-RTK的操作如下： </p><p>　　1.基準站設置：在任意選定的點位上架設好儀器后，用手簿啟動基準站接收機，設置基準站各項配置參數(shù)（由于基準站是未知點，手簿中建立的坐標系為 WGS84坐標系統(tǒng)，無投影、無轉換），并輸入基準站的天線高，將基準站的坐標通過單點

12、定位測量出來后存儲于所建立的任務中，再進行無線電臺的連接，當無線電連接上后，即可將手簿從基站接收機上分離，至此基站設置啟動完成。 </p><p>　　一般，基準站應架設在測區(qū)的中間位置，覆蓋范圍為10KM。并且基準站要遠離各種強電磁干擾源（如高壓線、微波站、微波通道、電視臺等），周圍無明顯的大面積信號反射物（如大面積水域、大型建筑物等），從而減少電磁干擾及多路徑應對測量成果的影響。 </p>&l

13、t;p>　　2.流動站設置：連接好流動站接收機、天線、測桿后，用手簿開啟接收機，先進行測量類型、電臺的配置，使其與基站無線電連接，輸入流動站的天線高、衛(wèi)星高度角（高度角一般選定5度），輸入觀測時間、次數(shù)，設置機內精度，施測，獲得數(shù)據(jù)。 </p><p>　　3.RTK地形點測量數(shù)據(jù)采集：數(shù)據(jù)采集是用來在當前工程中采集新的地形新征點。 </p><p><b>　　3.2 碎

14、部測量 </b></p><p>　　3.2.1 對于GPS—RTK來說，既可測量圖根點，也可進行碎部數(shù)據(jù)的采集。 </p><p>　　3.2.2地形圖測繪 </p><p>　　利用RTK進行地形圖測量時，在一個已知GPS控制點上安置好基準站，然后根據(jù)其他已知點求定轉換參數(shù)后，流動站即可進行數(shù)據(jù)采集。在采集過程中，遇到高大建筑物、高壓線、高大樹木時，

15、GPS信號會受到干擾，影響測量精度，此時，需要用全站儀進行測量。 </p><p>　　全站儀的操作如下： </p><p>　　將全站儀置于圖根導線點上設站、定向、檢查，施測碎部點坐標和高程點，利用全站儀內部存儲器記錄觀測數(shù)據(jù)、野外繪制草圖、記錄觀測點號和相應地物。 </p><p>　　其具體步驟為：（1）在菜單模式下選擇數(shù)據(jù)采集文件，使其所采集數(shù)據(jù)存儲在該文件

16、中；（2）選擇坐標數(shù)據(jù)文件，進行測站坐標數(shù)據(jù)及后視坐標數(shù)據(jù)調用；（3）設置測站點，輸入儀器高和測站點號及坐標；（4）設置后視點，通過測量后視點進行定向，確定方位角；（5）按碎部點鍵進入待測點測量顯示；（6）依次輸入點號、編碼、棱鏡高，按測量鍵；（7）選擇采集數(shù)據(jù)的格式，儀器完成對待測點的測量并自動記錄數(shù)據(jù)；（8）返回到下點測量界面，點號自動加1，儀器殘疾的數(shù)據(jù)格式，默認為上次選定的格式。 </p><p><

17、;b>　　3.3內業(yè)成圖 </b></p><p>　　用RTK軟件把所測碎部點和全站儀記錄的數(shù)據(jù)傳輸至計算機，將數(shù)據(jù)格式轉換為開思軟件數(shù)據(jù)格式。并在開思軟件中展繪，對應草圖繪制數(shù)字化地形圖。 </p><p><b>　　4成果分析 </b></p><p>　　為了檢驗RTK圖根點實際精度，同時也為了檢驗測量是否有誤，RT

18、K測量結束后，應用全站儀對部分通視圖根點間的相對位置關系進行了實測檢查。如果實測檢查中圖根點位的誤差符合《地形測 量規(guī)范》中的相關標準，即表示所測結果完全符合圖根控制和碎部點 精度要求。 </p><p>　　根據(jù)技術規(guī)程的要求，圖根點對于最近控制點的平面位置中誤差不得大于10 cm，檢查的圖根點控制測量的最弱點點位中誤差為：±4.5 cm，滿足精度要求。高程中誤差不得大于測圖基本等高距的1/10，即2

19、0 cm，經檢查200處的高程值，98％的誤差在±12 cm左右，最大誤差+18.9 cm。 </p><p><b>　　5結束語 </b></p><p>　　綜上所述，全站儀和GPS技術已成為現(xiàn)代測繪技術的重要組成部分，在數(shù)字化地形圖測繪中應用也越來越廣泛。由于全站儀和GPS技術自身均有缺陷和不足，將兩者單獨地應用于地形圖測量中，均難以滿足精度要求，而

20、將兩者聯(lián)合應用，為地形圖測繪的數(shù)字化提供了最為簡單經濟又行之有效的手段，在保證精度的前提下可以提高測量速度，減輕勞動強度，在未來的測繪中有很大的開發(fā)空間。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1]劉訓成，崔巍.GPS-RTK技術聯(lián)合全站儀在數(shù)字測圖中的應用[J].科技創(chuàng)新導報，2011（18）. </p><p