數(shù)字化地形測量技術(shù)研究

摘要：文章首先分析了數(shù)字化地形測量的流程和測量數(shù)據(jù)在不同參照坐標系之間的轉(zhuǎn)換，隨后結(jié)合數(shù)字化地形測量實例，對數(shù)字化地形測量結(jié)果進行了校驗。應(yīng)用實踐表明，GPS RTK測量技術(shù)可以實時地提供測量結(jié)果，有效提高測量的速度和效益。

關(guān)鍵詞：GPS RTK；數(shù)字化；地形測量

中圖分類號：U412 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）10-0098-02

受增城市政府的委托，增城市國土資源測繪院對增城市中部近21平方公里的區(qū)域進行了1：500數(shù)字化地形測量。測區(qū)的地形以平原為主，部分地區(qū)存在丘陵和山地，有大量灌木少量樹林和數(shù)條河涌，通視條件較差。測區(qū)現(xiàn)國道和數(shù)條省級公路穿過，未來規(guī)劃還將有高速穿過，交通條件較為便利。測區(qū)氣候炎熱，雨量充沛，土壤肥沃，適宜熱帶、亞熱帶以及暖溫帶作物生長。區(qū)內(nèi)的經(jīng)濟以農(nóng)業(yè)為主，主要種植荔枝、優(yōu)質(zhì)米、蔬

菜等。

1 數(shù)字化地形測量流程分析

1.1 GPS RTK測量系統(tǒng)

1.2 GPS RTK測量技術(shù)的原理

作為GPS測量技術(shù)發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物，RTK測量技術(shù)是一種觀測量為載波相位的實時差分GPS測量技術(shù)，其在野外測量的水平精度可以達到點位厘米級。RTK測量技術(shù)的原理是：將1臺GPS接收機設(shè)置于基準站，并連續(xù)觀測所有可見的GPS衛(wèi)星，然后實時地通過無線電將觀測數(shù)據(jù)發(fā)送到用戶觀測站。而在用戶觀測站端，GPS接收機同樣也在接收GPS衛(wèi)星的信號。利用相對定位原理，用戶觀測站端將自身所觀測的信號與接收到的基準站觀測信號組成差分觀測值，再進行實時差分及平差處理，即可計算并顯示出用戶觀測站的三維坐標以及精度信息。通過動態(tài)的GPS測量技術(shù)，只需在設(shè)備完成初始化后，測量人員就可以在很短時間內(nèi)獲得點的坐標信息。

1.3 測量數(shù)據(jù)在不同參照坐標系之間的轉(zhuǎn)換

由于GPS RTK測量與各種工程測量和定位的參照坐標系是不同的，因此需要對兩者的坐標系進行轉(zhuǎn)換。GPS RTK測量的參照坐標系為WGS-84坐標系，而各種工程測量和定位的參照坐標系是西安80地方或坐標系。與GPS靜態(tài)測量技術(shù)在測量完成后再進行坐標的轉(zhuǎn)換不同，GPS RTK測量技術(shù)是實時而動態(tài)的，必須及時對坐標進行轉(zhuǎn)換。因此，要求出該測區(qū)的地方坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)。為了計算測區(qū)的地方坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)，要選取至少3個以上的WGS-84大地坐標、西安80或地方坐標都已知的已知點。為了有效地控制測區(qū)，這幾個已知點宜均勻分布于測區(qū)的中心及四周。此外，最好能采用最小二乘法來選取3個以上的點計算轉(zhuǎn)換參數(shù)，這樣可以對求得的轉(zhuǎn)換參數(shù)可靠性與精度進行檢驗。轉(zhuǎn)換參數(shù)數(shù)量一般采用七參數(shù)。

1.4 基準點的選擇

合理選擇基準點是GPS RTK測量技術(shù)順利開展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，本次地形測量的基準點選擇GPS E級點。基準點的選擇要符合下列條件：

（1）坐標要已知，且坐標準確無誤。

（2）交通便利，地勢較高且比較開闊，具有良好的通視條件，對衛(wèi)星信號的接收與發(fā)射比較有利。

（3）周圍電磁干擾較少，能夠有效提高GPS衛(wèi)星信號測量與發(fā)送的可靠性。

（4）四周沒有其他干擾源，不會產(chǎn)生多路徑效應(yīng)，以避免丟失數(shù)據(jù)鏈。

1.5 野外測量作業(yè)

控制測量作業(yè)：第一步，要將被測區(qū)的不同參照坐標系坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)輸入到基準點GPS接收機的軟件后臺系統(tǒng)中；第二步，打開基準點的GPS接收機，并輸入基準點的地方坐標和天線高，由軟件后臺系統(tǒng)將地方坐標轉(zhuǎn)換為WGS-84坐標；第三步，基準站的GPS接收機連續(xù)接收可見GPS衛(wèi)星信息，并實時送出觀測值、測站坐標、衛(wèi)星跟蹤狀態(tài)以及接收機工作狀態(tài)等數(shù)據(jù)；第四步，流動站的GPS接收機將自身接收的GPS衛(wèi)星信息與接收到的基準站接收信息進行處理，獲得流動站位置的WGS-84坐標，然后再由軟件后臺系統(tǒng)轉(zhuǎn)換得到西安80坐標或地方坐標，并實時顯示出來。

地形測量作業(yè)：由于受到視距的限制，在利用全站儀采集數(shù)據(jù)之前，需要在被測區(qū)內(nèi)建立圖根控制點，且要求碎部點能夠與測站點之間相互通視。考慮到測區(qū)通視情況較差，本次地形測量采取GPS RTK數(shù)字化地形測量技術(shù)，在測量設(shè)備完成初始化后，單點的數(shù)據(jù)采集時間為1～2s，幾乎可以忽略不計。隨后再利用專業(yè)軟件對所采集到的數(shù)據(jù)進行處理，即可編輯得到所需要的1：500地形圖。

2 測量結(jié)果校驗

本次被測區(qū)已有8個E級GPS控制點，但為了滿足1：500數(shù)字化地形圖測量的要求，用GPS RTK技術(shù)施測了70個GPS圖根控制點，并收集碎部點坐標。為檢測便利，施測圖根水準35公里。

2.1 重合點結(jié)果校驗

3 結(jié)語

應(yīng)用實踐表明，GPS RTK測量技術(shù)可以實時地提供測量結(jié)果，具有操作簡便、靈活方便、工作狀態(tài)穩(wěn)定等優(yōu)點，可以準確而迅速的測定圖根點、碎部點的坐標和高程。其測量結(jié)果的精度可達厘米級，且不需要分級布網(wǎng)，不僅可以大大減輕測量人員的勞動強度，還能大大減少測量成本，有效提高測量的速度和效益。

參考文獻

[1] 焦明連，呂秀健.基于GPS RTK技術(shù)的數(shù)字化地形測量[J].全球定位系統(tǒng)，2005，（2）：20-22.

[2] 聶上海，殷立瓊.GPS RTK技術(shù)在數(shù)字化地形測量上的應(yīng)用實驗[J].測繪通報，2005，（3）：30-31.

[3] 王愛國.GPS RTK技術(shù)在地形測量中偏心改正模型[J].城市勘測，2007，（5）：18-20.

[4] 薄懷志，繆德都，杜海霞，等.基于RTK的地形測量工作流程及精度探析[J].測繪與空間地理信息，2009，（1）：191-192.

[5] 孟繼紅，何秀珍.數(shù)字化地形測量的幾個問題探討[J].地礦測繪，2005，（3）：38-39.

作者簡介：蔡偉鋒（1983—），男，廣東增城人，增城市國土資源測繪院助理工程師，研究方向：測繪管理。endprint

摘要：文章首先分析了數(shù)字化地形測量的流程和測量數(shù)據(jù)在不同參照坐標系之間的轉(zhuǎn)換，隨后結(jié)合數(shù)字化地形測量實例，對數(shù)字化地形測量結(jié)果進行了校驗。應(yīng)用實踐表明，GPS RTK測量技術(shù)可以實時地提供測量結(jié)果，有效提高測量的速度和效益。

關(guān)鍵詞：GPS RTK；數(shù)字化；地形測量

中圖分類號：U412 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）10-0098-02

受增城市政府的委托，增城市國土資源測繪院對增城市中部近21平方公里的區(qū)域進行了1：500數(shù)字化地形測量。測區(qū)的地形以平原為主，部分地區(qū)存在丘陵和山地，有大量灌木少量樹林和數(shù)條河涌，通視條件較差。測區(qū)現(xiàn)國道和數(shù)條省級公路穿過，未來規(guī)劃還將有高速穿過，交通條件較為便利。測區(qū)氣候炎熱，雨量充沛，土壤肥沃，適宜熱帶、亞熱帶以及暖溫帶作物生長。區(qū)內(nèi)的經(jīng)濟以農(nóng)業(yè)為主，主要種植荔枝、優(yōu)質(zhì)米、蔬

菜等。

1 數(shù)字化地形測量流程分析

1.1 GPS RTK測量系統(tǒng)

1.2 GPS RTK測量技術(shù)的原理

作為GPS測量技術(shù)發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物，RTK測量技術(shù)是一種觀測量為載波相位的實時差分GPS測量技術(shù)，其在野外測量的水平精度可以達到點位厘米級。RTK測量技術(shù)的原理是：將1臺GPS接收機設(shè)置于基準站，并連續(xù)觀測所有可見的GPS衛(wèi)星，然后實時地通過無線電將觀測數(shù)據(jù)發(fā)送到用戶觀測站。而在用戶觀測站端，GPS接收機同樣也在接收GPS衛(wèi)星的信號。利用相對定位原理，用戶觀測站端將自身所觀測的信號與接收到的基準站觀測信號組成差分觀測值，再進行實時差分及平差處理，即可計算并顯示出用戶觀測站的三維坐標以及精度信息。通過動態(tài)的GPS測量技術(shù)，只需在設(shè)備完成初始化后，測量人員就可以在很短時間內(nèi)獲得點的坐標信息。

1.3 測量數(shù)據(jù)在不同參照坐標系之間的轉(zhuǎn)換

由于GPS RTK測量與各種工程測量和定位的參照坐標系是不同的，因此需要對兩者的坐標系進行轉(zhuǎn)換。GPS RTK測量的參照坐標系為WGS-84坐標系，而各種工程測量和定位的參照坐標系是西安80地方或坐標系。與GPS靜態(tài)測量技術(shù)在測量完成后再進行坐標的轉(zhuǎn)換不同，GPS RTK測量技術(shù)是實時而動態(tài)的，必須及時對坐標進行轉(zhuǎn)換。因此，要求出該測區(qū)的地方坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)。為了計算測區(qū)的地方坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)，要選取至少3個以上的WGS-84大地坐標、西安80或地方坐標都已知的已知點。為了有效地控制測區(qū)，這幾個已知點宜均勻分布于測區(qū)的中心及四周。此外，最好能采用最小二乘法來選取3個以上的點計算轉(zhuǎn)換參數(shù)，這樣可以對求得的轉(zhuǎn)換參數(shù)可靠性與精度進行檢驗。轉(zhuǎn)換參數(shù)數(shù)量一般采用七參數(shù)。

1.4 基準點的選擇

合理選擇基準點是GPS RTK測量技術(shù)順利開展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，本次地形測量的基準點選擇GPS E級點。基準點的選擇要符合下列條件：

（1）坐標要已知，且坐標準確無誤。

（2）交通便利，地勢較高且比較開闊，具有良好的通視條件，對衛(wèi)星信號的接收與發(fā)射比較有利。

（3）周圍電磁干擾較少，能夠有效提高GPS衛(wèi)星信號測量與發(fā)送的可靠性。

（4）四周沒有其他干擾源，不會產(chǎn)生多路徑效應(yīng)，以避免丟失數(shù)據(jù)鏈。

1.5 野外測量作業(yè)

控制測量作業(yè)：第一步，要將被測區(qū)的不同參照坐標系坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)輸入到基準點GPS接收機的軟件后臺系統(tǒng)中；第二步，打開基準點的GPS接收機，并輸入基準點的地方坐標和天線高，由軟件后臺系統(tǒng)將地方坐標轉(zhuǎn)換為WGS-84坐標；第三步，基準站的GPS接收機連續(xù)接收可見GPS衛(wèi)星信息，并實時送出觀測值、測站坐標、衛(wèi)星跟蹤狀態(tài)以及接收機工作狀態(tài)等數(shù)據(jù)；第四步，流動站的GPS接收機將自身接收的GPS衛(wèi)星信息與接收到的基準站接收信息進行處理，獲得流動站位置的WGS-84坐標，然后再由軟件后臺系統(tǒng)轉(zhuǎn)換得到西安80坐標或地方坐標，并實時顯示出來。

地形測量作業(yè)：由于受到視距的限制，在利用全站儀采集數(shù)據(jù)之前，需要在被測區(qū)內(nèi)建立圖根控制點，且要求碎部點能夠與測站點之間相互通視。考慮到測區(qū)通視情況較差，本次地形測量采取GPS RTK數(shù)字化地形測量技術(shù)，在測量設(shè)備完成初始化后，單點的數(shù)據(jù)采集時間為1～2s，幾乎可以忽略不計。隨后再利用專業(yè)軟件對所采集到的數(shù)據(jù)進行處理，即可編輯得到所需要的1：500地形圖。

2 測量結(jié)果校驗

本次被測區(qū)已有8個E級GPS控制點，但為了滿足1：500數(shù)字化地形圖測量的要求，用GPS RTK技術(shù)施測了70個GPS圖根控制點，并收集碎部點坐標。為檢測便利，施測圖根水準35公里。

2.1 重合點結(jié)果校驗

3 結(jié)語

應(yīng)用實踐表明，GPS RTK測量技術(shù)可以實時地提供測量結(jié)果，具有操作簡便、靈活方便、工作狀態(tài)穩(wěn)定等優(yōu)點，可以準確而迅速的測定圖根點、碎部點的坐標和高程。其測量結(jié)果的精度可達厘米級，且不需要分級布網(wǎng)，不僅可以大大減輕測量人員的勞動強度，還能大大減少測量成本，有效提高測量的速度和效益。

參考文獻

[1] 焦明連，呂秀健.基于GPS RTK技術(shù)的數(shù)字化地形測量[J].全球定位系統(tǒng)，2005，（2）：20-22.

[2] 聶上海，殷立瓊.GPS RTK技術(shù)在數(shù)字化地形測量上的應(yīng)用實驗[J].測繪通報，2005，（3）：30-31.

[3] 王愛國.GPS RTK技術(shù)在地形測量中偏心改正模型[J].城市勘測，2007，（5）：18-20.

[4] 薄懷志，繆德都，杜海霞，等.基于RTK的地形測量工作流程及精度探析[J].測繪與空間地理信息，2009，（1）：191-192.

[5] 孟繼紅，何秀珍.數(shù)字化地形測量的幾個問題探討[J].地礦測繪，2005，（3）：38-39.

作者簡介：蔡偉鋒（1983—），男，廣東增城人，增城市國土資源測繪院助理工程師，研究方向：測繪管理。endprint

摘要：文章首先分析了數(shù)字化地形測量的流程和測量數(shù)據(jù)在不同參照坐標系之間的轉(zhuǎn)換，隨后結(jié)合數(shù)字化地形測量實例，對數(shù)字化地形測量結(jié)果進行了校驗。應(yīng)用實踐表明，GPS RTK測量技術(shù)可以實時地提供測量結(jié)果，有效提高測量的速度和效益。

關(guān)鍵詞：GPS RTK；數(shù)字化；地形測量

中圖分類號：U412 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）10-0098-02

受增城市政府的委托，增城市國土資源測繪院對增城市中部近21平方公里的區(qū)域進行了1：500數(shù)字化地形測量。測區(qū)的地形以平原為主，部分地區(qū)存在丘陵和山地，有大量灌木少量樹林和數(shù)條河涌，通視條件較差。測區(qū)現(xiàn)國道和數(shù)條省級公路穿過，未來規(guī)劃還將有高速穿過，交通條件較為便利。測區(qū)氣候炎熱，雨量充沛，土壤肥沃，適宜熱帶、亞熱帶以及暖溫帶作物生長。區(qū)內(nèi)的經(jīng)濟以農(nóng)業(yè)為主，主要種植荔枝、優(yōu)質(zhì)米、蔬

菜等。

1 數(shù)字化地形測量流程分析

1.1 GPS RTK測量系統(tǒng)

1.2 GPS RTK測量技術(shù)的原理

作為GPS測量技術(shù)發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物，RTK測量技術(shù)是一種觀測量為載波相位的實時差分GPS測量技術(shù)，其在野外測量的水平精度可以達到點位厘米級。RTK測量技術(shù)的原理是：將1臺GPS接收機設(shè)置于基準站，并連續(xù)觀測所有可見的GPS衛(wèi)星，然后實時地通過無線電將觀測數(shù)據(jù)發(fā)送到用戶觀測站。而在用戶觀測站端，GPS接收機同樣也在接收GPS衛(wèi)星的信號。利用相對定位原理，用戶觀測站端將自身所觀測的信號與接收到的基準站觀測信號組成差分觀測值，再進行實時差分及平差處理，即可計算并顯示出用戶觀測站的三維坐標以及精度信息。通過動態(tài)的GPS測量技術(shù)，只需在設(shè)備完成初始化后，測量人員就可以在很短時間內(nèi)獲得點的坐標信息。

1.3 測量數(shù)據(jù)在不同參照坐標系之間的轉(zhuǎn)換

由于GPS RTK測量與各種工程測量和定位的參照坐標系是不同的，因此需要對兩者的坐標系進行轉(zhuǎn)換。GPS RTK測量的參照坐標系為WGS-84坐標系，而各種工程測量和定位的參照坐標系是西安80地方或坐標系。與GPS靜態(tài)測量技術(shù)在測量完成后再進行坐標的轉(zhuǎn)換不同，GPS RTK測量技術(shù)是實時而動態(tài)的，必須及時對坐標進行轉(zhuǎn)換。因此，要求出該測區(qū)的地方坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)。為了計算測區(qū)的地方坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)，要選取至少3個以上的WGS-84大地坐標、西安80或地方坐標都已知的已知點。為了有效地控制測區(qū)，這幾個已知點宜均勻分布于測區(qū)的中心及四周。此外，最好能采用最小二乘法來選取3個以上的點計算轉(zhuǎn)換參數(shù)，這樣可以對求得的轉(zhuǎn)換參數(shù)可靠性與精度進行檢驗。轉(zhuǎn)換參數(shù)數(shù)量一般采用七參數(shù)。

1.4 基準點的選擇

合理選擇基準點是GPS RTK測量技術(shù)順利開展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，本次地形測量的基準點選擇GPS E級點。基準點的選擇要符合下列條件：

（1）坐標要已知，且坐標準確無誤。

（2）交通便利，地勢較高且比較開闊，具有良好的通視條件，對衛(wèi)星信號的接收與發(fā)射比較有利。

（3）周圍電磁干擾較少，能夠有效提高GPS衛(wèi)星信號測量與發(fā)送的可靠性。

（4）四周沒有其他干擾源，不會產(chǎn)生多路徑效應(yīng)，以避免丟失數(shù)據(jù)鏈。

1.5 野外測量作業(yè)

控制測量作業(yè)：第一步，要將被測區(qū)的不同參照坐標系坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)輸入到基準點GPS接收機的軟件后臺系統(tǒng)中；第二步，打開基準點的GPS接收機，并輸入基準點的地方坐標和天線高，由軟件后臺系統(tǒng)將地方坐標轉(zhuǎn)換為WGS-84坐標；第三步，基準站的GPS接收機連續(xù)接收可見GPS衛(wèi)星信息，并實時送出觀測值、測站坐標、衛(wèi)星跟蹤狀態(tài)以及接收機工作狀態(tài)等數(shù)據(jù)；第四步，流動站的GPS接收機將自身接收的GPS衛(wèi)星信息與接收到的基準站接收信息進行處理，獲得流動站位置的WGS-84坐標，然后再由軟件后臺系統(tǒng)轉(zhuǎn)換得到西安80坐標或地方坐標，并實時顯示出來。

地形測量作業(yè)：由于受到視距的限制，在利用全站儀采集數(shù)據(jù)之前，需要在被測區(qū)內(nèi)建立圖根控制點，且要求碎部點能夠與測站點之間相互通視。考慮到測區(qū)通視情況較差，本次地形測量采取GPS RTK數(shù)字化地形測量技術(shù)，在測量設(shè)備完成初始化后，單點的數(shù)據(jù)采集時間為1～2s，幾乎可以忽略不計。隨后再利用專業(yè)軟件對所采集到的數(shù)據(jù)進行處理，即可編輯得到所需要的1：500地形圖。

2 測量結(jié)果校驗

本次被測區(qū)已有8個E級GPS控制點，但為了滿足1：500數(shù)字化地形圖測量的要求，用GPS RTK技術(shù)施測了70個GPS圖根控制點，并收集碎部點坐標。為檢測便利，施測圖根水準35公里。

2.1 重合點結(jié)果校驗

3 結(jié)語

應(yīng)用實踐表明，GPS RTK測量技術(shù)可以實時地提供測量結(jié)果，具有操作簡便、靈活方便、工作狀態(tài)穩(wěn)定等優(yōu)點，可以準確而迅速的測定圖根點、碎部點的坐標和高程。其測量結(jié)果的精度可達厘米級，且不需要分級布網(wǎng)，不僅可以大大減輕測量人員的勞動強度，還能大大減少測量成本，有效提高測量的速度和效益。

參考文獻

[1] 焦明連，呂秀健.基于GPS RTK技術(shù)的數(shù)字化地形測量[J].全球定位系統(tǒng)，2005，（2）：20-22.

[2] 聶上海，殷立瓊.GPS RTK技術(shù)在數(shù)字化地形測量上的應(yīng)用實驗[J].測繪通報，2005，（3）：30-31.

[3] 王愛國.GPS RTK技術(shù)在地形測量中偏心改正模型[J].城市勘測，2007，（5）：18-20.

[4] 薄懷志，繆德都，杜海霞，等.基于RTK的地形測量工作流程及精度探析[J].測繪與空間地理信息，2009，（1）：191-192.

[5] 孟繼紅，何秀珍.數(shù)字化地形測量的幾個問題探討[J].地礦測繪，2005，（3）：38-39.

作者簡介：蔡偉鋒（1983—），男，廣東增城人，增城市國土資源測繪院助理工程師，研究方向：測繪管理。endprint