城市大比例尺地形圖測繪技術(shù)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(xì)論述了整個技術(shù)路線，在軟件的輔助下快速生成電子地形圖，為基礎(chǔ)規(guī)劃提供了可靠的數(shù)據(jù)源。

關(guān)鍵詞：大比例尺? 地形圖? 城市? ENVI? ArcGIS

RTK技術(shù)與傳統(tǒng)測量方法在開展大比例尺地形圖外業(yè)測量相比具有以下優(yōu)點：（1）作業(yè)效率高，在一般的地形地勢下，高質(zhì)量的RTK設(shè)站一次即可測完近8km 半徑的測區(qū)，大大減少了傳統(tǒng)測量所需的控制點數(shù)量和測量儀器的搬站次數(shù);（2）定位精度高，數(shù)據(jù)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(tǒng)測最方法相比，RTK技術(shù)降低了作業(yè)條件要求;（4）作業(yè)自動化、集成化程度高，測繪功能強(qiáng)大;（5）操作簡便，方便使用，具有可視性，數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)。

1? 研究區(qū)概況

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

2? 研究方法及技術(shù)路徑

2.1 研究方法

利用Trimble 5700型RTK先進(jìn)行現(xiàn)地控制測量，在其基礎(chǔ)上開展碎步點測量獲取測區(qū)三維坐標(biāo)，測量完畢進(jìn)行內(nèi)業(yè)處理制作完成地形圖、三維模型、進(jìn)行土方平衡計算、現(xiàn)地放樣等。

2.2 技術(shù)途徑

技術(shù)途徑如圖1所示。

3? 研究設(shè)備

3.1 測量儀器

文章利用Trimble 5700型RTK 1+2模式，一臺設(shè)置為基準(zhǔn)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(wù)操作系統(tǒng)?？梢赃M(jìn)行GPS數(shù)據(jù)后處理以及RTK測量數(shù)據(jù)處理。它可以處理所有Trimble GPS的原始測量數(shù)據(jù)和其他品牌的GPS數(shù)據(jù)（RINEX），還有傳統(tǒng)光學(xué)測量儀器采集的數(shù)據(jù)以及激光測距儀的數(shù)據(jù)。

4? 測量

4.1 控制測量

測區(qū)范圍有6個高等級 GPS點，覆蓋整個測區(qū)保存完好，利用其作為測量的控制點?；炯茉O(shè)在測區(qū)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(jìn)行工地校正，以便擬合當(dāng)?shù)乜刂凭W(wǎng)，剩個控制點作為校正后精度檢驗點。

經(jīng)對比分析，RTK 測量結(jié)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?？梢哉J(rèn)為 GPS RTK測量結(jié)果的點位精度達(dá)到厘米級，而且各點位之間不存在誤差累積，克服了傳統(tǒng)測量技術(shù)的弊病，完全能滿足城市國土規(guī)劃測量精度要求。

4.2 碎部測量

在控制測量的基礎(chǔ)上，使用1+2工作模式，用兩套 GPS RTK接收機(jī)作為流動站進(jìn)行測量，流動站測量模式為連續(xù)地形測量，設(shè)置采點間隔頻率為1m/點，共計測量地形控制點118700個，經(jīng)現(xiàn)地驗證，平均誤差為1.2cm，在誤差精度范圍內(nèi)，可以作為成圖基礎(chǔ)。

4.3 數(shù)據(jù)傳輸

測量完畢將 GPS獲得的數(shù)據(jù)使用 Trimble Geomatics Office后處理軟件進(jìn)行處理，轉(zhuǎn)換出shapfile格式，可直接導(dǎo)入計算機(jī)的 GIS軟件中進(jìn)行成圖數(shù)據(jù)處理。

5? 數(shù)據(jù)處理

5.1 數(shù)字高程模型（DEM）的構(gòu)建

將采集的帶有三維坐標(biāo)的點構(gòu)建不規(guī)則三角網(wǎng)（TIN）數(shù)據(jù)（如圖2），然后利用克里金插值法（Kriging）構(gòu)建1m分辨率的數(shù)字高程模型（DEM）。

5.2 構(gòu)建 DLG

利用構(gòu)建完成的 DEM 數(shù)據(jù)提取得等值線（DLG）、按照地形圖制圖規(guī)范要求結(jié)合最新高清衛(wèi)星影像勾繪地物，制作完成1：500測區(qū)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(wèi)星影像與數(shù)字高程模型（DEM）疊加，制作完成空間三維景觀模型，實現(xiàn)全三維瀏覽功能，為使測區(qū)三維景觀更加逼真和生動，地物的紋理可采用數(shù)碼相機(jī)實地拍攝對其進(jìn)行正射處理并存儲為位圖，在構(gòu)建三維景觀模型時調(diào)用地物紋理位圖并進(jìn)行定位和拼接，最終制作完成了能夠形象生動的反映現(xiàn)地的三維景觀模型。

5.4 土方平衡計算

測區(qū)地形較為復(fù)雜，建設(shè)和施工難度較大，因此規(guī)劃中需對部分區(qū)域進(jìn)行土地平整，計算出局部區(qū)域土方平衡。土地平整計算有方格法、等高線法、斷面法和數(shù)字高程模型（DEM ）法等，本文采用數(shù)字高程模型（DEM ）法，先確定出需進(jìn)行土地平整區(qū)域，利用 GIS軟件空間分析模塊結(jié)合數(shù)字高程模型（DEM ）計算出土方平衡量，為規(guī)劃提供準(zhǔn)確詳實的數(shù)據(jù)依據(jù)。

5.5 設(shè)計點放樣

根據(jù)測區(qū)建設(shè)需要，利用 RTK 技術(shù)還開展了準(zhǔn)確高效的野外放樣工作。放樣點是根據(jù)設(shè)計方案將道路交叉點等規(guī)劃點從地形圖中提取出其坐標(biāo)并輸入 RTK 中，利用 RTK 測量形式中的放樣功能將設(shè)計點在現(xiàn)地找出并打樁作上標(biāo)記。

6? 結(jié)語

RTK在控制測量以及施工放樣中有著廣泛的運用，比傳統(tǒng)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(shù)完成了大比例尺地形圖的繪制，為設(shè)計單位提供了電子地形圖，為其科學(xué)合理、因地制宜的實踐提供了詳實可靠的規(guī)劃依據(jù)，為今后施工規(guī)劃提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

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