城市大比例尺地形圖測繪技術研究

劉華 劉智斌

摘? ?要：針對城市大比例尺地形圖的需求，本文探討了基于RTK、ENVI 5.1、Arcgis10.2的地形圖快速成圖方法，本文詳細論述了整個技術路線，在軟件的輔助下快速生成電子地形圖，為基礎規劃提供了可靠的數據源。

關鍵詞：大比例尺? 地形圖? 城市? ENVI? ArcGIS

RTK技術與傳統測量方法在開展大比例尺地形圖外業測量相比具有以下優點：（1）作業效率高，在一般的地形地勢下，高質量的RTK設站一次即可測完近8km 半徑的測區，大大減少了傳統測量所需的控制點數量和測量儀器的搬站次數;（2）定位精度高，數據安全可推，沒有誤差積累;（3）RTK不要求兩點間通視，只要求滿足兩點間“電磁波通視”，因此，和傳統測最方法相比，RTK技術降低了作業條件要求;（4）作業自動化、集成化程度高，測繪功能強大;（5）操作簡便，方便使用，具有可視性，數據處理能力強。

1? 研究區概況

測區位于江西省吉安市內，屬于亞熱帶海洋性季風氣候，年平均降雨量在1200mm左右，每年5～8月份雨量最多，風力一般3～4級，常向主導風力為東北風。城市規劃的開展及土方平衡的計算必須有大比例尺地形圖的數據支持。

2? 研究方法及技術路徑

2.1 研究方法

利用Trimble 5700型RTK先進行現地控制測量，在其基礎上開展碎步點測量獲取測區三維坐標，測量完畢進行內業處理制作完成地形圖、三維模型、進行土方平衡計算、現地放樣等。

2.2 技術途徑

技術途徑如圖1所示。

3? 研究設備

3.1 測量儀器

文章利用Trimble 5700型RTK 1+2模式，一臺設置為基準站，兩臺為流動站;筆記本電腦一臺。

3.2 處理軟件

本文主要使用 Trimble Geomatics Office后處理軟件、ENVI 5.1、Arcgis10.2等處理軟件。Trimble Geomatics Office后處理軟件是Trimble公司編制的GPS后處理軟件，是基于Microsoft Windows多任務操作系統。可以進行GPS數據后處理以及RTK測量數據處理。它可以處理所有Trimble GPS的原始測量數據和其他品牌的GPS數據（RINEX），還有傳統光學測量儀器采集的數據以及激光測距儀的數據。

4? 測量

4.1 控制測量

測區范圍有6個高等級 GPS點，覆蓋整個測區保存完好，利用其作為測量的控制點。基站架設在測區地勢較高處，以便流動站接收基站電臺信號。利用5個GPS控制點進行工地校正，以便擬合當地控制網，剩個控制點作為校正后精度檢驗點。

經對比分析，RTK 測量結果與控制點互差均在厘米級，其中互差最大為1.5cm 最小為0.064cm，平均為0.782cm。可以認為 GPS RTK測量結果的點位精度達到厘米級，而且各點位之間不存在誤差累積，克服了傳統測量技術的弊病，完全能滿足城市國土規劃測量精度要求。

4.2 碎部測量

在控制測量的基礎上，使用1+2工作模式，用兩套 GPS RTK接收機作為流動站進行測量，流動站測量模式為連續地形測量，設置采點間隔頻率為1m/點，共計測量地形控制點118700個，經現地驗證，平均誤差為1.2cm，在誤差精度范圍內，可以作為成圖基礎。

4.3 數據傳輸

測量完畢將 GPS獲得的數據使用 Trimble Geomatics Office后處理軟件進行處理，轉換出shapfile格式，可直接導入計算機的 GIS軟件中進行成圖數據處理。

5? 數據處理

5.1 數字高程模型（DEM）的構建

將采集的帶有三維坐標的點構建不規則三角網（TIN）數據（如圖2），然后利用克里金插值法（Kriging）構建1m分辨率的數字高程模型（DEM）。

5.2 構建 DLG

利用構建完成的 DEM 數據提取得等值線（DLG）、按照地形圖制圖規范要求結合最新高清衛星影像勾繪地物，制作完成1：500測區地形圖。

5.3 空間三維景觀模型的制作

利用ENVI5.1 3D可視化模塊將精校正的最新高清衛星影像與數字高程模型（DEM）疊加，制作完成空間三維景觀模型，實現全三維瀏覽功能，為使測區三維景觀更加逼真和生動，地物的紋理可采用數碼相機實地拍攝對其進行正射處理并存儲為位圖，在構建三維景觀模型時調用地物紋理位圖并進行定位和拼接，最終制作完成了能夠形象生動的反映現地的三維景觀模型。

5.4 土方平衡計算

測區地形較為復雜，建設和施工難度較大，因此規劃中需對部分區域進行土地平整，計算出局部區域土方平衡。土地平整計算有方格法、等高線法、斷面法和數字高程模型（DEM ）法等，本文采用數字高程模型（DEM ）法，先確定出需進行土地平整區域，利用 GIS軟件空間分析模塊結合數字高程模型（DEM ）計算出土方平衡量，為規劃提供準確詳實的數據依據。

5.5 設計點放樣

根據測區建設需要，利用 RTK 技術還開展了準確高效的野外放樣工作。放樣點是根據設計方案將道路交叉點等規劃點從地形圖中提取出其坐標并輸入 RTK 中，利用 RTK 測量形式中的放樣功能將設計點在現地找出并打樁作上標記。

6? 結語

RTK在控制測量以及施工放樣中有著廣泛的運用，比傳統的測量儀器的測量，它有著省時省工精度高且效率高等特點，本文通過載波相位差分（RTK）技術完成了大比例尺地形圖的繪制，為設計單位提供了電子地形圖，為其科學合理、因地制宜的實踐提供了詳實可靠的規劃依據，為今后施工規劃提供了基礎數據。

參考文獻

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