RTK技術(shù)結(jié)合衛(wèi)星影像測(cè)制大比例尺地形圖對(duì)策

母紹林

（四川省第三測(cè)繪工程院 四川成都 610500）

引言

隨著社會(huì)的發(fā)展，很多方面都對(duì)地形圖有了較高的要求，特別是較為專(zhuān)業(yè)的地形圖更是如此。但現(xiàn)階段很多地形圖資料較為陳舊，采取傳統(tǒng)的航空攝影方式無(wú)法有效解決問(wèn)題，這就需要采取更加現(xiàn)代化的測(cè)制技術(shù)來(lái)獲取更加可靠的資料。RTK定位技術(shù)是現(xiàn)在非常重要的技術(shù)之一，遙感影像所得信息不斷增加，其在空間信息更新和測(cè)制地形圖方面具有非常重要的作用，能夠有效降低地圖的成圖時(shí)間，同時(shí)能夠降低成本消耗。其已經(jīng)成為了衛(wèi)星數(shù)據(jù)測(cè)繪必不可少的技術(shù)之一，同時(shí)也是進(jìn)行現(xiàn)代快速測(cè)制地形圖的發(fā)展趨勢(shì)。

1 衛(wèi)星遙感影像測(cè)制地形圖的現(xiàn)狀分析

（1）大比例尺地形圖測(cè)量現(xiàn)狀分析

長(zhǎng)久以來(lái)通過(guò)航空測(cè)制地形圖是確定基本比例尺地圖最為重要的方式。但是對(duì)于面積相對(duì)較小的區(qū)域采用航拍的方式會(huì)消耗較長(zhǎng)時(shí)間，并且費(fèi)用比較高，同時(shí)航拍常常會(huì)受到環(huán)境方面的影響。相對(duì)于航拍來(lái)說(shuō)，遙感技術(shù)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期發(fā)展不管是在空間方面、時(shí)間方面還是在光譜分析方面的水平都得到了較大提升，可以進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)，具有較高的分辨率。高空間分辨率的彩色影像已經(jīng)成為了測(cè)制大比例尺地形圖最為主要的數(shù)據(jù)來(lái)源。

（2）衛(wèi)星遙感影像測(cè)制地形圖

遙感衛(wèi)星主要是按照固定軌道進(jìn)行周期性運(yùn)行，能夠在較短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)某區(qū)域的多次重復(fù)觀測(cè)，并且能夠?qū)δ承﹨^(qū)域地表的瞬時(shí)情況實(shí)施記錄。這就有效的提升了所得數(shù)據(jù)的時(shí)效性，能夠加快地形圖的更新速度。另外，高分辨率的衛(wèi)星遙感不會(huì)受到所測(cè)區(qū)域的影響，無(wú)論所測(cè)區(qū)域面積如何都可以得到比較高分辨率的衛(wèi)星影像。同時(shí)不用考慮到所測(cè)區(qū)域天氣和地形等方面的影響，可以有效減小工作量，加快測(cè)圖的時(shí)間[1]。

2 RTK技術(shù)結(jié)合衛(wèi)星影像測(cè)制大比例尺地形圖的對(duì)策

某區(qū)域工程屬于今后電力開(kāi)發(fā)建設(shè)的參考示范性工程，總體的建設(shè)面積為170km2。對(duì)其進(jìn)行1：2000地形圖的測(cè)制，若是通過(guò)傳統(tǒng)航空攝影方式會(huì)消耗較大的成本和較長(zhǎng)時(shí)間。所以可以采用現(xiàn)代化的RTK技術(shù)和衛(wèi)星遙感測(cè)繪技術(shù)來(lái)測(cè)制大比例尺地形圖的方式進(jìn)行。原理在于：通過(guò)RTK技術(shù)對(duì)像片控制點(diǎn)實(shí)施測(cè)量并對(duì)衛(wèi)星影像進(jìn)行糾正。通過(guò)RTK技術(shù)對(duì)測(cè)區(qū)高程點(diǎn)進(jìn)行采集并且建立數(shù)字高程模型，形成測(cè)區(qū)三角網(wǎng)，通過(guò)自動(dòng)內(nèi)插形成等高線。最后要在糾正后的衛(wèi)星影像上快速提取地物并且編輯等高線。

（1）對(duì)于像控點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量

對(duì)于衛(wèi)星影像糾正來(lái)說(shuō)，像控點(diǎn)的測(cè)量是最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一，一定要確保像控點(diǎn)能夠均勻性排列，并且要符合1：2000地形圖成圖規(guī)范方面的要求。RTK定位技術(shù)具有比較高的精度等級(jí)，一般情況下高程的精度能夠達(dá)到分米級(jí)別，平面的精度能夠達(dá)到厘米級(jí)別，同時(shí)可以利用多次測(cè)量求平均值的方式來(lái)滿足測(cè)量要求。將RTK技術(shù)應(yīng)用在此區(qū)域工程像控點(diǎn)測(cè)量方面，能夠更加高效、更加快速、更加便捷的完成操作，并且不會(huì)造成誤差的累積，符合測(cè)量方面的要求[2]。RTK定位技術(shù)在測(cè)量像控點(diǎn)的應(yīng)用能夠有效改善傳統(tǒng)測(cè)量存在的不足，控制點(diǎn)具有更高的精度和速度，逐漸應(yīng)用在攝影測(cè)量生產(chǎn)當(dāng)中，像控點(diǎn)測(cè)量過(guò)程如圖1～3所示。

圖1 像控點(diǎn)的布設(shè)

圖2 像控點(diǎn)測(cè)量

圖3 像控點(diǎn)點(diǎn)之記

（2）對(duì)于高程點(diǎn)進(jìn)行采集

相對(duì)于基準(zhǔn)站來(lái)說(shuō)，RTK技術(shù)具有非常好的精度，并且基準(zhǔn)站往往會(huì)設(shè)置在基礎(chǔ)控制點(diǎn)或者國(guó)家等級(jí)點(diǎn)之上，這樣不但能夠有效確?；鶞?zhǔn)站的成果精度，同時(shí)RTK技術(shù)能夠獲得更高的絕對(duì)精度，所以可以通過(guò)RTK技術(shù)進(jìn)行高程點(diǎn)的采集。

在實(shí)際操作時(shí)一定要充分考慮到高程點(diǎn)采集的均勻性，并且可以準(zhǔn)確體現(xiàn)出測(cè)區(qū)地形的變化情況，這樣能夠避免發(fā)生遺漏的情況。通過(guò)對(duì)RTK技術(shù)的研究并結(jié)合測(cè)區(qū)的實(shí)際情況可以確定“等距離網(wǎng)格法”的采集方式，主要是從較為平坦的測(cè)區(qū)一側(cè)范圍線開(kāi)始，相隔50m設(shè)置一條線平行向前推進(jìn)，同時(shí)按照實(shí)際需求在相距≤50m時(shí)采集高程點(diǎn)，從而建立起測(cè)區(qū)范圍內(nèi)的50m間隔網(wǎng)格。對(duì)于地形起伏相對(duì)較大的區(qū)域來(lái)說(shuō)，不但要遵照“等距離網(wǎng)格法”進(jìn)行采集，同時(shí)也要采集到可以體現(xiàn)地形變化的地性線，這樣就能夠更好的符合實(shí)際地形情況[3]。最后需要利用高程點(diǎn)建立起測(cè)區(qū)數(shù)字高程模型，從而形成測(cè)區(qū)三角網(wǎng)并且內(nèi)插生成等高線，如圖4所示。

圖4 高程三角網(wǎng)內(nèi)插等高線

（3）高分辨率衛(wèi)星影像的糾正

所謂的影像糾正就是指參照一個(gè)參考系將衛(wèi)星影像確定下來(lái)，并最終形成完善的（具有明確坐標(biāo)和比例尺）衛(wèi)星影像，這直接決定了是否能夠準(zhǔn)確有效的提取到地物。

在進(jìn)行像控點(diǎn)選擇時(shí)要嚴(yán)格遵照航空攝影測(cè)量規(guī)范進(jìn)行設(shè)置，同時(shí)要確保其具有足夠的數(shù)量并且能夠在測(cè)區(qū)進(jìn)行均勻性分布。在具體操作過(guò)程中，像控點(diǎn)的選擇往往是在影像上選擇多個(gè)已經(jīng)進(jìn)行測(cè)量的、具有相應(yīng)地物特征的像片控制點(diǎn)，并且要和已經(jīng)采集到的像控點(diǎn)建立起相應(yīng)的關(guān)系來(lái)獲得像片到像控點(diǎn)的轉(zhuǎn)換參數(shù)，此參數(shù)能夠反映出像片和外業(yè)采集碎部點(diǎn)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，通過(guò)對(duì)像片的糾正就可實(shí)現(xiàn)和測(cè)量點(diǎn)的重合。在選取像控點(diǎn)時(shí)，要確保其能夠均勻的分布在像片的四周，這樣能夠?qū)ο衿M(jìn)行整體控制糾正，如圖5所示。

圖5 相片糾正

（4）通過(guò)RTK技術(shù)結(jié)合衛(wèi)星影像實(shí)施地物提取

對(duì)于地形圖來(lái)說(shuō)，地物信息是其形成最為重要的因素之一。若是所有的地物都通過(guò)GPS或者全站儀進(jìn)行測(cè)制就會(huì)消耗非常長(zhǎng)的時(shí)間，并且會(huì)存在很多遺漏。而通過(guò)衛(wèi)星影像實(shí)施地物的提取可以有效降低成圖時(shí)間，提升作業(yè)效率，這是通過(guò)衛(wèi)星影像測(cè)制大比例尺地形圖最為重要的原因之一。雖然衛(wèi)星影像具有非常高的分辨率，并且隨著技術(shù)的提升會(huì)不斷提高，但是無(wú)法完全滿足大比例尺測(cè)制地形圖方面的需求，所以就需要利用RTK技術(shù)結(jié)合衛(wèi)星影像的方式來(lái)對(duì)衛(wèi)星影像上的地物實(shí)施提取以及編輯。

地物采集精度會(huì)受到很多方面的影響，包括：像片控制點(diǎn)測(cè)量誤差、影像糾正誤差、地物采集誤差等等。在進(jìn)行像片控制點(diǎn)測(cè)量誤差方面可以利用RTK進(jìn)行多次測(cè)量來(lái)實(shí)現(xiàn)精度方面的要求；影像糾正精度也會(huì)受到內(nèi)業(yè)糾正選點(diǎn)誤差、野外刺點(diǎn)誤差等方面的影響，通過(guò)對(duì)這些操作進(jìn)行有效規(guī)范能夠滿足大比例尺測(cè)制地形圖的要求；通過(guò)糾正后的衛(wèi)星影像實(shí)施地物采集時(shí)，正常情況下人眼能夠分辨的最小分辨率為0.1mm，所以只要保證像片控制點(diǎn)測(cè)量誤差以及影像糾正誤差能夠滿足基本要求，并且對(duì)于地物實(shí)施正確的采集就能夠滿足成圖方面的要求[4]。

為了可以有效提升地物采集精度，可以通過(guò)RTK技術(shù)結(jié)合衛(wèi)星影像實(shí)施地物的采集和編輯。在進(jìn)行操作時(shí)可以通過(guò)RTK采集面狀地物以及線狀地物的某些關(guān)鍵點(diǎn)，然后再通過(guò)衛(wèi)星影像進(jìn)行全面的采集，而對(duì)于那些較為獨(dú)立和零散的地物來(lái)說(shuō)可以直接通過(guò)RTK進(jìn)行采集即可。所以，在通過(guò)RTK進(jìn)行高程點(diǎn)采集時(shí)要充分考慮到地物特點(diǎn)來(lái)對(duì)某些面狀和線狀的地物關(guān)鍵點(diǎn)以及獨(dú)立、零散的地物進(jìn)行采集，之后可以在糾正后的衛(wèi)星影像上進(jìn)行面狀和線狀地物其他部分的采集，同時(shí)要利用RTK所采集到的關(guān)鍵點(diǎn)對(duì)于影像上的采集點(diǎn)實(shí)施糾正，這樣就能夠有效提升地物采集精度，并且能夠提升測(cè)量的效率。

對(duì)于此區(qū)域工程來(lái)說(shuō)，利用以上所提到的方法在糾正后的衛(wèi)星影像上進(jìn)行地物點(diǎn)的采集，同時(shí)和地物點(diǎn)對(duì)應(yīng)的RTK測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)施對(duì)比，對(duì)比結(jié)果如表1所示。

表1 糾正后影像采集地物點(diǎn)和對(duì)應(yīng)RTK測(cè)量點(diǎn)對(duì)比

從表1可知，糾正后影像采集地物點(diǎn)和對(duì)應(yīng)RTK測(cè)量點(diǎn)點(diǎn)位誤差都在0.6m以下，這就能夠看出通過(guò)糾正之后的影像實(shí)施地物采集能夠?qū)崿F(xiàn)作業(yè)的相關(guān)要求，能夠形成1：2000的地形圖成圖精度。總之，通過(guò)RTK技術(shù)結(jié)合衛(wèi)星影像能夠滿足測(cè)制大比例尺地形圖的要求。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)技術(shù)水平的提升，我國(guó)的衛(wèi)星遙感技術(shù)得到了非常大的發(fā)展。雖然其相對(duì)于傳統(tǒng)的航拍有了較大進(jìn)步，但是其在大比例尺的地形圖測(cè)制中還是會(huì)受到一定限制，所以本文介紹了RTK定位技術(shù)結(jié)合衛(wèi)星遙感進(jìn)行大比例尺地形圖的測(cè)制，這對(duì)于我國(guó)地形圖的測(cè)制具有一定的參考和幫助。

參考文獻(xiàn)

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