GPS-RTK聯(lián)合全站儀在地形圖測繪中的應(yīng)用

摘 要:隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，各項工程建設(shè)的不斷實施，對地形圖的需求變得非常迫切，而且對圖的實時性要求更高。文章在以學(xué)校的地形圖測繪為實例，介紹了GPS-RTK聯(lián)合全站儀測繪地形圖的方法。并對該方法的后期改進進行了展望。

關(guān)鍵詞:GPS-RTK 全站儀 地形圖測繪

中圖分類號:P28文獻標(biāo)識碼:A文章編號:1674-098X(2011)01(b)-0096-01

1 引言

大比例尺地形圖是進行工程建設(shè)、城市規(guī)劃、防災(zāi)減災(zāi)的基礎(chǔ)，其用途越來越重要。地形圖的測繪也早就從傳統(tǒng)的白紙測圖，即模擬測圖轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字化測圖，計算機成圖。數(shù)字化測圖方法一般是草圖測記法，采用先作控制、然后采集碎部點的全野外測量方法。一邊使用全站儀測量碎部點，一邊繪制草圖，以便回到室內(nèi)成圖。傳統(tǒng)方法必須提前布設(shè)圖根控制網(wǎng)，而且根據(jù)規(guī)定，網(wǎng)形、邊長等都受到限制。但按照規(guī)定布置的圖根控制點不一定適合碎部測量。GPS測量、尤其是GPS-RTK測量的出現(xiàn)，完全改變了這種局面。采用GPS靜態(tài)測量布設(shè)首級控制網(wǎng)，然后采用GPS-RTK在需要的時候布設(shè)圖根控制點，聯(lián)合全站儀完成外業(yè)測量工作。由于GPS-RTK測量不存在誤差積累的問題，所以對點位的選擇更靈活。同時，也大大減輕了外業(yè)的工作量，提高了工作效率。

2 GPS-RTK測量的原理和方式

2.1 GPS-RTK測量的原理

GPS-RTK的原理是設(shè)立一個基準(zhǔn)站接收機，經(jīng)過連續(xù)接收衛(wèi)星信號，測量出自己所在位置的WGS-84坐標(biāo)，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-84坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。同時，還接收來自基準(zhǔn)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(dāng)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(biāo)系到我們當(dāng)前獨立坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換參數(shù)計算新測的點位的獨立坐標(biāo)系的坐標(biāo)。

2.2 GPS-RTK的測量方式

按基準(zhǔn)站的架設(shè)方式分為兩種:方式一、基準(zhǔn)站架設(shè)在已知點上。采用該方式，要輸入坐標(biāo)信息，讓接收機知道這是個已知點，而且要手動啟動基準(zhǔn)站接收機，架設(shè)的地點也有限制，所以這種方法不提倡使用。方式二、把基準(zhǔn)站架設(shè)在高處任意位置，方便信號的接收和發(fā)射。在進行點校正的過程中，移動站分別測量位于測區(qū)周圍均勻分布的已知控制點，這樣的控制點一般不少于3個，經(jīng)過計算和平差，即可實時得出從WGS-84坐標(biāo)系到校園獨立坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換參數(shù)。同時也可計算出基準(zhǔn)站在獨立坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。這時再進行碎部測量時，基準(zhǔn)站就可以做已知點來使用了。

按基準(zhǔn)站信號通訊方式分為三種，方式一是通過電臺發(fā)射信號，傳遞數(shù)據(jù)。方式二是通過UDP傳輸利用移動無線網(wǎng)絡(luò)和華測公司提供的免費服務(wù)器進行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。方式三，完全舍棄了自己的基準(zhǔn)站，以江蘇省測繪局提供的CORS連續(xù)參考站為基準(zhǔn)站，利用移動無線網(wǎng)絡(luò)傳遞信息。電臺模式收發(fā)自如，不要額外付費，但如果測區(qū)很大，要不斷搬遷基準(zhǔn)站位置;UDP模式對移動網(wǎng)絡(luò)的依賴比較大，如果遇到信號不好，則登陸困難;CORS參考站模式需要投入的接收機比較少，可以節(jié)約成本，提高效率，但是接收數(shù)據(jù)要另外付費，而且不同接收機系統(tǒng)的兼容性還有待考察。由于我們的測區(qū)范圍有限，綜合考慮我們采用了電臺傳輸數(shù)據(jù)模式。

3 GPS-RTK聯(lián)合全站儀測繪地形圖的實施

3.1 測區(qū)概況

測區(qū)就是我們的校園，面積大約0.4平方公里，地物要素主要是公共建筑、道路、湖等。地形變化不大，有小的起伏。高大建筑物不多，對于接收衛(wèi)星信號有好處。但水面比較大，多路徑效應(yīng)影響比較大。

3.2 具體實施過程

在該項目中，我們使用的是華測X90一加一RTK，徠卡TC802全站儀。根據(jù)測區(qū)特點，我們以已知點A2、A3、A4為基礎(chǔ)，設(shè)立首級測圖控制網(wǎng)控制點8個，其中兩兩通視。如圖1所示。

點校正結(jié)束后，要選擇已知點進行檢查，隔日測量更是要進行檢查，以免出現(xiàn)錯誤。特殊區(qū)域，如房角，無法使用GPS-RTK進行碎部測量時，先使用GPS-RTK進行圖根控制測量，實時得出控制點的坐標(biāo)，再以該控制點為基礎(chǔ)，使用全站儀進行碎部測量，實時得出碎部點點位坐標(biāo)。控制點要成對出現(xiàn)，以便定向，點號的編輯要統(tǒng)一。進行圖根控制測量時，注意，移動站接收機要安置在腳架上，嚴格對中和整平。測量的時間也要長一些，3～5min。

對于地貌，不繪制等高線，而是加注高程點，高程點沿道路和開闊地帶標(biāo)注。經(jīng)過曲面擬合計算，GPS-RTK測量完全能滿足高程碎部點的測量工作。由于坐標(biāo)是三維的，所以加注的高程點點位也是準(zhǔn)確的。最后在數(shù)字成圖軟件上進行內(nèi)業(yè)成圖工作。

4 結(jié)論與展望

以GPS-RTK和全站儀想結(jié)合的手段進行校園地形圖測量，外業(yè)的工作量大大減少，工作效率顯著提高。在衛(wèi)星測量無法完全滿足的情況下，采用全站儀作為有效的補充。為我們圓滿完成任務(wù)，打下堅實基礎(chǔ)。在該測圖過程中，成圖仍然要繪制草圖以便內(nèi)業(yè)成圖，接下來將從坐標(biāo)數(shù)據(jù)的傳輸入手，實現(xiàn)移動站接收機通過藍牙等無線手段直接把坐標(biāo)數(shù)據(jù)實時的傳輸?shù)奖銛y電腦上或者掌上電腦上，這樣就不必再繪制草圖，而是直接在外業(yè)成圖，內(nèi)業(yè)修改。也可以防止測錯、漏測現(xiàn)象的發(fā)生。

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