GPS-RTK聯(lián)合全站儀在新農(nóng)村建設(shè)中的應(yīng)用

錢躍磊,黃明江,俞錚錚,方建峰

(1.許昌學(xué)院城市與環(huán)境學(xué)院,河南許昌461000;2.許昌學(xué)院城市與環(huán)境學(xué)院,河南許昌461000;3.河南三門峽義馬煤業(yè)集團(tuán),河南三門峽472000)

0 引 言

進(jìn)行社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè),必須先對(duì)農(nóng)村的地形現(xiàn)狀進(jìn)行統(tǒng)一的測量繪圖,生產(chǎn)出符合社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)需要的數(shù)字地圖,為新農(nóng)村建設(shè)的總體規(guī)劃提供決策依據(jù)。以臨潁縣某村測繪數(shù)字地形圖實(shí)踐為例,具體介紹RTK聯(lián)合全站儀技術(shù)在地形圖測繪中的應(yīng)用。

1 測區(qū)概況

該測區(qū)位于河南省臨潁縣北部,環(huán)境優(yōu)美,交通便利。現(xiàn)用地為東西長約 1500m,南北寬約1000m,地勢平坦、開闊,相對(duì)高差約為10m,屬于平原地區(qū)。區(qū)內(nèi)房屋錯(cuò)綜復(fù)雜,樹木較多,通視條件差,另外測區(qū)內(nèi)有幾條人工河流。該村氣候溫和,雨量適中,光照充足,四季分明,多年平均氣溫為16℃,植被多為田地和荒草地。

2 測圖工作方案

農(nóng)村建設(shè)不同于城市建設(shè),新農(nóng)村建設(shè)測繪產(chǎn)品的主要用戶是鄉(xiāng)鎮(zhèn)村莊,甚至是農(nóng)戶[1]。由于該測區(qū)離城市較遠(yuǎn),測區(qū)面積不大,沒有已知控制點(diǎn)可用,所以采用獨(dú)立坐標(biāo)系,以磁北方向作為坐標(biāo)縱方向[2]。具體實(shí)施步驟如下:

1)在視野開闊的地方選定一中心點(diǎn)A,并假設(shè)其坐標(biāo)和高程,然后以此點(diǎn)為測站點(diǎn),磁北方向作為后視方向,用全站儀測出另外一點(diǎn)B的坐標(biāo)。

2)以A、B兩點(diǎn)為已知點(diǎn),對(duì)RTK進(jìn)行該測區(qū)的點(diǎn)校正。

3)采用RTK聯(lián)合全站儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。對(duì)于開闊地、居民地外圍等滿足RTK作業(yè)的區(qū)域采用RTK接收機(jī)進(jìn)行作業(yè);對(duì)于樹木較多、居民地內(nèi)部等采用RTK無法進(jìn)行作業(yè)的區(qū)域,采用 RTK模式布設(shè)圖根控制點(diǎn),利用全站儀進(jìn)行觀測。

3 外業(yè)數(shù)據(jù)采集

3.1 基準(zhǔn)站的設(shè)置

本次測繪采用的是南方靈銳S86接收機(jī)。在地形測圖中,基準(zhǔn)站一般架設(shè)在測區(qū)的中間開闊位置,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),周圍無明顯的大面積信號(hào)反射物(如大面積水域、大型建筑物等)?？蓽p少電磁干擾及多路徑效應(yīng)對(duì)測量成果的影響[3]。

基準(zhǔn)站架好,整平。開機(jī),看屏幕左下角顯示的是什么模;如為“基站模式”需等待5s后會(huì)自動(dòng)進(jìn)入基站狀態(tài)?？雌聊簧系腜DOP小于3以后,按F1啟動(dòng)→“單點(diǎn)坐標(biāo)”,按電源鍵確定啟動(dòng)基準(zhǔn)站。正常啟動(dòng)內(nèi)置電臺(tái)后主機(jī)上TX和DATA燈會(huì)連續(xù)閃[4]。

3.2 流動(dòng)站設(shè)置

移動(dòng)站開機(jī),看屏幕右下角顯示的是什么模式。如為“移動(dòng)站模式”等待5s后會(huì)自動(dòng)進(jìn)入移動(dòng)站狀態(tài)。如為其他模式把主機(jī)切換到“移動(dòng)站模式”。會(huì)自動(dòng)重啟系統(tǒng),進(jìn)入移動(dòng)站狀態(tài)。然后按電源鍵,可以將數(shù)據(jù)鏈改為“內(nèi)置電臺(tái)”通道與基準(zhǔn)站內(nèi)置電臺(tái)或外接電臺(tái)通道一致即可。設(shè)置完畢后分別以A點(diǎn)和B點(diǎn)兩個(gè)已知點(diǎn)進(jìn)行點(diǎn)校正,校正完畢后,測量其中一個(gè)已知點(diǎn)進(jìn)行檢核,如果正確則可以進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,否則,重新進(jìn)行校正。

3.3 碎步點(diǎn)數(shù)據(jù)采集

1)利用RTK進(jìn)行數(shù)據(jù)采集

經(jīng)過點(diǎn)校正后,RTK接收機(jī)便可以實(shí)時(shí)得到地形點(diǎn)在當(dāng)前坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)。測量人員在地形特征點(diǎn)上垂直立測桿,待手薄出現(xiàn)固定解,保存此點(diǎn)數(shù)據(jù),并依次測量其它各特征點(diǎn)。另一測量人員畫草圖,以便內(nèi)業(yè)進(jìn)行繪圖。

2)全站儀對(duì)RTK的輔助測量

由于受衛(wèi)星的截止高度角的限制,接收機(jī)在遇到高建筑物或在樹下時(shí),就很難接收到衛(wèi)星和無線電信號(hào),也就無法進(jìn)行測量。如果用RTK與全站儀聯(lián)合測圖,上述弊端就可以克服。即在進(jìn)行地形測量時(shí),空曠地區(qū)的地形、地物用RTK測之;對(duì)于樹木較多、居民地內(nèi)部等采用RTK無法進(jìn)行作業(yè)的區(qū)域,采用RTK模式測出圖根控制點(diǎn),然后利用全站儀進(jìn)行觀測。兩者均困難的房屋密集區(qū)可以適當(dāng)借助皮尺量距,用草圖將點(diǎn)號(hào)串連繪制地物。這樣可以大大加快測量速度,提高作業(yè)效率[5]。

4 內(nèi)業(yè)繪圖

4.1 CASS軟件簡介

CASS地形地藉成圖軟件是基于AutoCAD平臺(tái)技術(shù)的GIS前端數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。廣泛應(yīng)用于地形成圖、地藉成圖、工程測量應(yīng)用、空間數(shù)據(jù)建庫等領(lǐng)域,全面面向GIS,徹底打通數(shù)字化成圖系統(tǒng)與GIS接口,使用骨架線實(shí)時(shí)編輯、簡碼用戶化、GIS無縫接口等先進(jìn)技術(shù)。自CASS軟件推出以來,已經(jīng)成長成為用戶量最大、升級(jí)最快、服務(wù)最好的主流成圖系統(tǒng)。本次測繪的成圖完全依賴于此軟件的功能。

4.2 數(shù)據(jù)處理

由于靈銳S86及其手簿和NTS-300型全站儀都是南方測繪公司的產(chǎn)品,加上CASS軟件亦是南方測繪開發(fā)的繪圖軟件,兩者采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過簡單的處理或轉(zhuǎn)換即可得到統(tǒng)一的后綴為“.dat”的cass坐標(biāo)文件。DAT坐標(biāo)文件的格式為:點(diǎn)號(hào),編碼,Y坐標(biāo),X坐標(biāo),H高程。

4.3 CASS繪圖處理

此次新農(nóng)村測量選擇了CASS7.0進(jìn)行內(nèi)業(yè)成圖工作。南方CASS軟件是在CAD平臺(tái)上開發(fā)的新一代數(shù)字化成圖軟件,好學(xué)易用、功能強(qiáng)大、接口靈活、可實(shí)現(xiàn)快速測繪成圖。在野外采集了大量的碎部點(diǎn)信息并畫好草圖后,就可以利用成圖軟件進(jìn)行內(nèi)業(yè)成圖工作[6]。

首先,打開繪圖軟件CASS7.0,輸入圖形比例尺,啟用展點(diǎn)命令后,將外業(yè)測的數(shù)據(jù)展到軟件繪圖區(qū)域,然后根據(jù)外業(yè)所繪草圖,人機(jī)交互編輯,連接成圖,如圖1所示。

圖1 河南臨潁某村地形圖

5 RTK聯(lián)合全站儀測圖的優(yōu)點(diǎn)

1)利用RTK進(jìn)行測圖,作業(yè)過程靈活,不受通視條件和距離的限制,流動(dòng)站測一個(gè)點(diǎn)的觀測時(shí)間僅為3～5 s,工作效率高[7]。

2)作業(yè)模式一致、點(diǎn)位精度均勻。每個(gè)點(diǎn)的誤差均為隨機(jī)產(chǎn)生,不會(huì)象傳統(tǒng)測量一樣產(chǎn)生誤差積累,RTK技術(shù)讓測量工作的過程快捷,成果更可靠。

3)作業(yè)時(shí)間短、節(jié)省費(fèi)用。用GPS-RTK技術(shù)進(jìn)行地形圖測繪,不需要布設(shè)控制網(wǎng)點(diǎn),降低了勞動(dòng)強(qiáng)度,節(jié)省了測量費(fèi)用,由于作業(yè)時(shí)間短,節(jié)省了人力物力和資金。

4)在RTK難以接收到信號(hào)的地區(qū),可隨時(shí)采用RTK測出布設(shè)圖根控制點(diǎn),利用全站儀進(jìn)行補(bǔ)充測量。

6 結(jié) 論

RTK與全站儀的聯(lián)合使用使測量工作更加省時(shí)省力,而且精度也得到了保證。在社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)中,采用此種方法生產(chǎn)符合新農(nóng)村建設(shè)需要的數(shù)字地形圖得到了實(shí)踐檢驗(yàn),是一種技術(shù)和經(jīng)濟(jì)都可行的方法,并為今后管理社會(huì)主義新農(nóng)村打下良好的基礎(chǔ),在數(shù)字化社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)規(guī)劃中有一定的推廣價(jià)值。

[1]丁莉東,徐永躍,張 健,等.測繪在新農(nóng)村建設(shè)中存在的問題和對(duì)策[J].現(xiàn)代測繪,2006,29(6):42-44.

[2]高 寧,高彩云,柏春嵐.數(shù)字化測繪在新農(nóng)村建設(shè)中的應(yīng)用[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2008,36(6):2480-2482.

[3]李天文.GPS原理及應(yīng)用[M].北京:科學(xué)出版社,2004.

[4]南方測繪有限公司.南方靈銳S86產(chǎn)品手冊[M].2007.

[5]吳東亮,尚穎娟,谷達(dá)華,等.RTK系統(tǒng)、全站儀及CASS軟件在地形測繪中的應(yīng)用探討[J].測繪科學(xué),2009,34(2):194-196.

[6]周建鄭,趙 杰.蘭考縣新農(nóng)村建設(shè)1:1 000地形圖測繪中RTK技術(shù)的應(yīng)用[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2007,35(24):7726-7728.

[7]韓偉清,鄧迪祥.RTK技術(shù)在數(shù)字測圖中的應(yīng)用研究[J].人民長江,2007,38(5):83-84.