gps-rtk聯(lián)合全站儀在地形圖測(cè)繪中的應(yīng)用

1、<p>　　GPS-RTK聯(lián)合全站儀在地形圖測(cè)繪中的應(yīng)用</p><p>　　摘要：將GPS-RTK聯(lián)合全站儀在地形圖測(cè)繪中的應(yīng)用，可以大大加快測(cè)量速度，可使測(cè)量工作節(jié)時(shí)省力，提高了工作效率和地形圖的精度，推動(dòng)地形圖測(cè)繪邁向一個(gè)新階段。在本文，首先論述了GPS-RTK、全站儀各自的測(cè)量原理，并就兩者聯(lián)合應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了一一論述，進(jìn)而就GPS-RTK與全站儀聯(lián)合數(shù)據(jù)采集的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，最后就成果分

2、析的內(nèi)容作一闡述，以供參考。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：GPS-RTK；全站儀；地形圖測(cè)繪 </p><p>　　中圖分類(lèi)號(hào)：Q142.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p><p><b>　　1前言 </b></p><p>　　隨著全站儀和GPS系統(tǒng)應(yīng)用于地形測(cè)量，地形圖測(cè)繪取得了飛速的發(fā)展。全站儀具有速度快

3、、精度高、勞動(dòng)強(qiáng)度低等優(yōu)點(diǎn)；而GPS可全球性、全天候用于測(cè)量，且無(wú)需測(cè)點(diǎn)間通視。但由于GPS（在高大建筑物底下，或是受到無(wú)線電等的干擾，很難接收到衛(wèi)星和無(wú)線電信號(hào)，也就無(wú)法進(jìn)行測(cè)量）和全站儀（在光線較弱、測(cè)點(diǎn)間無(wú)通 視等情況下，其測(cè)量精度會(huì)受到影響）仍有其不可忽視的缺點(diǎn)，在地形圖測(cè)繪中，若是單獨(dú)的應(yīng)用全站儀或GPS RTK系統(tǒng)，都無(wú)法在工作效率和作業(yè)精度上同時(shí)滿足需要。而經(jīng)過(guò)多次工程實(shí)踐證明，將兩者聯(lián)合應(yīng)用，可使測(cè)量工作節(jié)時(shí)省力，提高了

4、工作效率和地形圖的精度，推動(dòng)地形圖測(cè)繪邁向一個(gè)新階段。 為此，本文就GPS-RTK聯(lián)合全站儀在地形圖測(cè)繪中的應(yīng)用展開(kāi)簡(jiǎn)要闡述，以供參考。 </p><p>　　2 GPS-RTK和全站儀的測(cè)量原理及兩者聯(lián)合測(cè)量的優(yōu)點(diǎn) </p><p>　　2.1GPS-RTK的測(cè)量原理 </p><p>　　GPS-RTK的原理是設(shè)立一個(gè)基準(zhǔn)站接收機(jī)，經(jīng)過(guò)連續(xù)接收衛(wèi)星信號(hào)，測(cè)量出自

5、己所在位置的WGS-84坐標(biāo)，并通過(guò)通訊手段發(fā)送信號(hào)，把自己的接收到的信號(hào)和位置等信息傳遞給移動(dòng)站。移動(dòng)站通過(guò)接收衛(wèi)星信號(hào)確定自己所在位置在WGS一84坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。同時(shí)，還接收來(lái)自基準(zhǔn)站的信號(hào)，把二者接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，進(jìn)行基線的解算。當(dāng)我們把移動(dòng)站依次安放在若干的已知點(diǎn)上進(jìn)行測(cè)量后，就可以解算出從WGS-84坐標(biāo)系到我們當(dāng)前獨(dú)立坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換參數(shù)。在后續(xù)的圖根控制測(cè)量或者碎部測(cè)量中，即可按計(jì)算出的轉(zhuǎn)換參數(shù)計(jì)算新測(cè)的點(diǎn)位的獨(dú)立坐

6、標(biāo)系的坐標(biāo)。 </p><p>　　2.2全站儀的測(cè)量原理 </p><p>　　全站儀是全站型電子速測(cè)儀的簡(jiǎn)稱(chēng)，其是利用三角形及光學(xué)原理進(jìn)行測(cè)量、放樣。在測(cè)量時(shí)，將所要測(cè)量的區(qū)域以三角形把他們連接起來(lái)，構(gòu)成三角網(wǎng)每一個(gè)點(diǎn)設(shè)置一套棱鏡，準(zhǔn)確的觀測(cè)三角形的內(nèi)角，并至少測(cè)定三角網(wǎng)中的一條邊的長(zhǎng)度和方位角，用一定的投影計(jì)算公式，將這些觀測(cè)成活化算到某一 投影面上，使地面上的三角網(wǎng)轉(zhuǎn)化為投影面上的

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

8、點(diǎn)僅5s左右，即使是做一級(jí)GPS控制點(diǎn)，也只需要幾分鐘，其作業(yè)半徑可達(dá)幾公里，無(wú)需遷站。 </p><p>　　2.測(cè)量精度高（平面精度可達(dá)2～3cm），點(diǎn)位精度分布均勻完全滿足地形圖測(cè)量和控制精度要求。 </p><p>　　3.GPS-RTK和全站儀聯(lián)合進(jìn)行測(cè)量，簡(jiǎn)化了原有的首級(jí)、加密、圖根的選點(diǎn)、觀測(cè)、計(jì)算過(guò)程，大大加快了數(shù)據(jù)采集速度，縮短了作業(yè)時(shí)間，降低了生產(chǎn)成本。 </p&

9、gt;<p>　　4.GPS-RTK和全站儀聯(lián)合測(cè)量碎部點(diǎn)，既解決了水平方向遮擋（全站儀）問(wèn)題，也解決了上方遮擋（GPS-RTK）問(wèn)題，避免了單獨(dú)使用GPS-RTK或全站儀作業(yè)的局限性。有時(shí)，為了檢查GPS所測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性，還要用全站儀對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行抽查，保證提交的作業(yè)成果質(zhì)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(cè)量中，

10、為了防止測(cè)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(cè)量控制網(wǎng)，然后根據(jù)控制網(wǎng)進(jìn)行測(cè)量。 </p><p><b>　　3.1控制網(wǎng)測(cè)量 </b></p><p>　　在布設(shè)控制網(wǎng)時(shí)，應(yīng)利用GPS布設(shè)一級(jí)導(dǎo)線網(wǎng)。布設(shè)時(shí)，直接以GPS四等點(diǎn)作為起始點(diǎn)，用GPS-RTK技術(shù)布設(shè)一級(jí)GPS點(diǎn)25個(gè)，每個(gè)GPS點(diǎn)至少與兩個(gè)相鄰的GPS點(diǎn)通視。同時(shí)一級(jí)

11、GPS控制網(wǎng)嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行布設(shè)和實(shí)測(cè)，并且盡量每個(gè)點(diǎn)位兼顧兩個(gè)方向的通視，以便全站儀的測(cè)量。 </p><p>　　GPS-RTK的操作如下： </p><p>　　1.基準(zhǔn)站設(shè)置：在任意選定的點(diǎn)位上架設(shè)好儀器后，用手簿啟動(dòng)基準(zhǔn)站接收機(jī)，設(shè)置基準(zhǔn)站各項(xiàng)配置參數(shù)（由于基準(zhǔn)站是未知點(diǎn)，手簿中建立的坐標(biāo)系為 WGS84坐標(biāo)系統(tǒng)，無(wú)投影、無(wú)轉(zhuǎn)換），并輸入基準(zhǔn)站的天線高，將基準(zhǔn)站的坐標(biāo)通過(guò)單點(diǎn)

12、定位測(cè)量出來(lái)后存儲(chǔ)于所建立的任務(wù)中，再進(jìn)行無(wú)線電臺(tái)的連接，當(dāng)無(wú)線電連接上后，即可將手簿從基站接收機(jī)上分離，至此基站設(shè)置啟動(dòng)完成。 </p><p>　　一般，基準(zhǔn)站應(yīng)架設(shè)在測(cè)區(qū)的中間位置，覆蓋范圍為10KM。并且基準(zhǔn)站要遠(yuǎn)離各種強(qiáng)電磁干擾源（如高壓線、微波站、微波通道、電視臺(tái)等），周?chē)鸁o(wú)明顯的大面積信號(hào)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(yīng)對(duì)測(cè)量成果的影響。 </p>&l

13、t;p>　　2.流動(dòng)站設(shè)置：連接好流動(dòng)站接收機(jī)、天線、測(cè)桿后，用手簿開(kāi)啟接收機(jī)，先進(jìn)行測(cè)量類(lèi)型、電臺(tái)的配置，使其與基站無(wú)線電連接，輸入流動(dòng)站的天線高、衛(wèi)星高度角（高度角一般選定5度），輸入觀測(cè)時(shí)間、次數(shù)，設(shè)置機(jī)內(nèi)精度，施測(cè)，獲得數(shù)據(jù)。 </p><p>　　3.RTK地形點(diǎn)測(cè)量數(shù)據(jù)采集：數(shù)據(jù)采集是用來(lái)在當(dāng)前工程中采集新的地形新征點(diǎn)。 </p><p><b>　　3.2 碎

14、部測(cè)量 </b></p><p>　　3.2.1 對(duì)于GPS—RTK來(lái)說(shuō)，既可測(cè)量圖根點(diǎn)，也可進(jìn)行碎部數(shù)據(jù)的采集。 </p><p>　　3.2.2地形圖測(cè)繪 </p><p>　　利用RTK進(jìn)行地形圖測(cè)量時(shí)，在一個(gè)已知GPS控制點(diǎn)上安置好基準(zhǔn)站，然后根據(jù)其他已知點(diǎn)求定轉(zhuǎn)換參數(shù)后，流動(dòng)站即可進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。在采集過(guò)程中，遇到高大建筑物、高壓線、高大樹(shù)木時(shí)，

15、GPS信號(hào)會(huì)受到干擾，影響測(cè)量精度，此時(shí)，需要用全站儀進(jìn)行測(cè)量。 </p><p>　　全站儀的操作如下： </p><p>　　將全站儀置于圖根導(dǎo)線點(diǎn)上設(shè)站、定向、檢查，施測(cè)碎部點(diǎn)坐標(biāo)和高程點(diǎn)，利用全站儀內(nèi)部存儲(chǔ)器記錄觀測(cè)數(shù)據(jù)、野外繪制草圖、記錄觀測(cè)點(diǎn)號(hào)和相應(yīng)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(chǔ)在該文件

16、中；（2）選擇坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件，進(jìn)行測(cè)站坐標(biāo)數(shù)據(jù)及后視坐標(biāo)數(shù)據(jù)調(diào)用；（3）設(shè)置測(cè)站點(diǎn)，輸入儀器高和測(cè)站點(diǎn)號(hào)及坐標(biāo)；（4）設(shè)置后視點(diǎn)，通過(guò)測(cè)量后視點(diǎn)進(jìn)行定向，確定方位角；（5）按碎部點(diǎn)鍵進(jìn)入待測(cè)點(diǎn)測(cè)量顯示；（6）依次輸入點(diǎn)號(hào)、編碼、棱鏡高，按測(cè)量鍵；（7）選擇采集數(shù)據(jù)的格式，儀器完成對(duì)待測(cè)點(diǎn)的測(cè)量并自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)；（8）返回到下點(diǎn)測(cè)量界面，點(diǎn)號(hào)自動(dòng)加1，儀器殘疾的數(shù)據(jù)格式，默認(rèn)為上次選定的格式。 </p><p><

17、;b>　　3.3內(nèi)業(yè)成圖 </b></p><p>　　用RTK軟件把所測(cè)碎部點(diǎn)和全站儀記錄的數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算機(jī)，將數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換為開(kāi)思軟件數(shù)據(jù)格式。并在開(kāi)思軟件中展繪，對(duì)應(yīng)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(yàn)RTK圖根點(diǎn)實(shí)際精度，同時(shí)也為了檢驗(yàn)測(cè)量是否有誤，RT

18、K測(cè)量結(jié)束后，應(yīng)用全站儀對(duì)部分通視圖根點(diǎn)間的相對(duì)位置關(guān)系進(jìn)行了實(shí)測(cè)檢查。如果實(shí)測(cè)檢查中圖根點(diǎn)位的誤差符合《地形測(cè) 量規(guī)范》中的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，即表示所測(cè)結(jié)果完全符合圖根控制和碎部點(diǎn) 精度要求。 </p><p>　　根據(jù)技術(shù)規(guī)程的要求，圖根點(diǎn)對(duì)于最近控制點(diǎn)的平面位置中誤差不得大于10 cm，檢查的圖根點(diǎn)控制測(cè)量的最弱點(diǎn)點(diǎn)位中誤差為：±4.5 cm，滿足精度要求。高程中誤差不得大于測(cè)圖基本等高距的1/10，即2

19、0 cm，經(jīng)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(jié)束語(yǔ) </b></p><p>　　綜上所述，全站儀和GPS技術(shù)已成為現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)的重要組成部分，在數(shù)字化地形圖測(cè)繪中應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。由于全站儀和GPS技術(shù)自身均有缺陷和不足，將兩者單獨(dú)地應(yīng)用于地形圖測(cè)量中，均難以滿足精度要求，而

20、將兩者聯(lián)合應(yīng)用，為地形圖測(cè)繪的數(shù)字化提供了最為簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)又行之有效的手段，在保證精度的前提下可以提高測(cè)量速度，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，在未來(lái)的測(cè)繪中有很大的開(kāi)發(fā)空間。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1]劉訓(xùn)成，崔巍.GPS-RTK技術(shù)聯(lián)合全站儀在數(shù)字測(cè)圖中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2011（18）. </p><p