GPS-RTK與全站儀結(jié)合技術(shù)在測繪地形圖中的應(yīng)用探析

金芷卉

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各地區(qū)的工程項目建設(shè)逐漸增多，建筑業(yè)對地形圖的需求越來越迫切，對測繪工作的要求也越來越高。大量的研究和試驗證明，GPS、RTK和全站儀結(jié)合進(jìn)行測量和地形圖繪制，可以大大減少野外工作量。使工作效率顯著提高。其原因是RTK數(shù)據(jù)采集與全站儀測量相結(jié)合，可以避免單站測量易受地形、植被覆蓋等多種因素影響的缺點。此外，由于RTK在測量過程中容易受到外部干擾，聯(lián)合測量可以起到互補作用，提高工作效率。這是一種非常科學(xué)的測量方法。介紹了GPS、RTK和全站儀在地形圖制圖中的應(yīng)用和方法，并闡述了該方法的操作方法。

關(guān)鍵詞：GPS;RTK;全站儀;地形圖;測繪

0前言

目前建設(shè)行業(yè)對地形圖的實時性和實用型的要求已經(jīng)不同以往，要求更加精確。近年來GPS系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)進(jìn)一步完善成熟，被廣泛應(yīng)用到數(shù)字測圖中。但是僅僅應(yīng)用GPS技術(shù)制圖是不夠的，在數(shù)字化測圖中，將GPS、RTK與全站儀聯(lián)合到一起的方法可以提高測繪的精確度與效率。

1.GPS與RTK技術(shù)分析

眾所周知，GPS實時動態(tài)測量技術(shù)，簡稱RTK。其具體作業(yè)方法是在已知的一個點上面設(shè)置一臺GPS接收機(jī)作為基準(zhǔn)站。并將一些必須的數(shù)據(jù)，例如基準(zhǔn)站的高程等等輸入GPS的控制手簿，設(shè)置一臺到多臺不等的GPS接收機(jī)裝置作為流動站?；鶞?zhǔn)站和流動站可以同時接收衛(wèi)星信號。由此可見，采用RTK技術(shù)進(jìn)行地形圖測繪，不像以往那樣，要求點之間嚴(yán)格進(jìn)行通視，只要一個人挾著GPS流動接收機(jī)在等待測量的地物地貌碎部點進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，并且通視輸入地物編碼，再通過控制器手簿，便可以實時測定碎部點的三維坐標(biāo)，獲得準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。最后再通過專用的測繪軟件接口下載數(shù)據(jù)，利用成圖軟件對地形圖進(jìn)行編輯即可。

GPS、RTK的測量方式按照基準(zhǔn)站的假設(shè)方式可以分為兩種。第一種是基準(zhǔn)站架設(shè)在已知點上，然而這種方法比較麻煩，需要手動啟動基準(zhǔn)站的接收機(jī)才可以，架設(shè)的地點也十分受限制。因為因此這種方法不是我們提倡的。第二種方式，是把基準(zhǔn)站架設(shè)在高處，任意位置均可，這種方法比較方便。便于我們接受和發(fā)射信號。因此我們提倡這種方法。

另外，必須要提及野外作業(yè)的部分。采用GPS、RTK 協(xié)同全站儀進(jìn)行數(shù)字化測圖的作業(yè)流程包括幾個步驟，分別是控制測量，圖跟點測量，碎部點測量和數(shù)字化成圖。但是在這其中，最大的便利是利用RTK技術(shù)不但可以測量圖跟點，還可以測量碎部點，為工作節(jié)省了時間。

2.RTK測量的誤差及技術(shù)問題

產(chǎn)生RTK測量誤差的問題主要包括GPS衛(wèi)星，RTK設(shè)備，測量環(huán)境，用戶專業(yè)水平，和測量方法五個因素。第一，GPS衛(wèi)星的誤差源包括大氣狀況等因素。大量資料證明，RTK測量的基線長度值與同軌道誤差和大氣影響密切相關(guān)。由此可見，大氣等非可抗力因素是影響測量的一個主要原因。而RTK設(shè)備的產(chǎn)生誤差的原因則是因為，國內(nèi)目前品牌眾多，其設(shè)備質(zhì)量優(yōu)劣程度影響測量精度。其次，測量環(huán)境對于精確性與可靠性的影響與靜態(tài)GPS的影響因素相似。再次，用戶的專業(yè)水平，作為一個隨機(jī)的，不確定的因素對測量精度也有很大影響?？梢?，觀測過程中，觀測者必須十分謹(jǐn)慎，認(rèn)真。最后，測量方法作為產(chǎn)生誤差的一個原因，要求我們必須選擇合理準(zhǔn)確的技術(shù)方案。因為只有一個合理切當(dāng)?shù)姆桨笇τ谔岣邷y量的精確性才是基本的保證。

3.全站儀原理及應(yīng)用

全站儀是電子全站儀的簡稱。他的優(yōu)點是兼有自動測距，測角度，計算一級數(shù)據(jù)自動記錄傳輸?shù)墓δ堋Ｒ驗閮H僅應(yīng)用GPS RTK 在測量中會不可避免存在錯誤，全站儀被作為聯(lián)合應(yīng)用的設(shè)備廣泛應(yīng)用。在地形測量，控制測量中起到十分重要的作用。此處不做過多分析。

在此僅僅說一下全站儀測量碎部點的過程。在測量站上架設(shè)起全站儀，經(jīng)過定向，觀測碎部點上面放置好的棱鏡。我們得到方向，豎直角，距離等觀測值。這樣，記錄在電子手簿或者全站儀的內(nèi)存內(nèi)部。野外數(shù)據(jù)采集觀測碎部點的時候，繪制工作草圖，這也是保證數(shù)字成圖質(zhì)量的一個重要措施。

另外，在所有的外業(yè)和內(nèi)業(yè)都完成以后，要到測區(qū)進(jìn)行實地檢查。在這個過程全站儀的作用不可小覷。首先要檢查點位精度，需要用全站儀測量出相鄰已知點的距離，并且與早先的已知資料進(jìn)行比對，要求誤差應(yīng)該小于規(guī)定。其次要進(jìn)行地物，地形的檢查，對于疏漏應(yīng)該及時補測。

4.聯(lián)合應(yīng)用分析

GPS與RTK聯(lián)合應(yīng)用主要是利用聯(lián)合應(yīng)用工作效率高的特點，進(jìn)行工作。二者聯(lián)合應(yīng)用，可以避免受衛(wèi)星狀況限制，天氣環(huán)境的影響和數(shù)據(jù)傳輸受到干擾等問題。聯(lián)合應(yīng)用普遍來說包括以下幾個步驟。

4.1要布設(shè)控制點。這個步驟是以后所有步驟的基礎(chǔ)。在GPS與RTK有效作業(yè)半徑的三分之二之內(nèi)進(jìn)行制高點基準(zhǔn)站設(shè)置。而控制點的需在你則要盡量避開無線電干擾較大的路徑。在RTK基準(zhǔn)站設(shè)置完成后，便可以開始觀測坐標(biāo)點。如果找不到已知的坐標(biāo)點，便可以在基準(zhǔn)站的附近測量出固定解，并利用全站儀反復(fù)驗證結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。另外，在測試區(qū)，應(yīng)該均勻布置控制點的位置，一般的邊長取為一千米左右，這樣有利于數(shù)據(jù)采集和基準(zhǔn)點重置。

4.2圖根點和碎部點的數(shù)據(jù)采集。在第一步完成后，GPS和RTK便可以聯(lián)合全站儀進(jìn)行地形地物的數(shù)據(jù)采集了。要強調(diào)的是在每次作業(yè)之前都要設(shè)置GPS與RTK的基準(zhǔn)站。再聯(lián)合測試處三個控制點的坐標(biāo)，坐標(biāo)必須是三維的。將其中一個坐標(biāo)作為全站儀的測站點，另外兩個則作為定向點和檢查點。這樣聯(lián)合作業(yè)的好處就在于，對于全站儀不便測的數(shù)據(jù)，可以用GPS和RTK進(jìn)行測繪。對于GPS與RTK不便測出的數(shù)據(jù)，可以用全站儀進(jìn)行測量。在數(shù)據(jù)全部采集完成后可以用計算機(jī)進(jìn)行分離。對于圖根點的有關(guān)數(shù)據(jù)要單獨提煉出，用原始測量的數(shù)據(jù)形式進(jìn)行平差，計算出圖根點坐標(biāo)以后，對碎部點進(jìn)行處理。以上兩步是無論什么形式的聯(lián)合作業(yè)都要經(jīng)歷的兩個基礎(chǔ)步驟。

4.3此外，根據(jù)地形和環(huán)境的不同，不同的作業(yè)可以應(yīng)用不同的特殊方案。 例如，很多文獻(xiàn)表明，在全站儀利用GPS和RTK進(jìn)行所謂的圖根點設(shè)站時，要進(jìn)行必要的檢查。因為在有些地方，由于信號遮擋等原因，會造成作業(yè)的誤差，反復(fù)檢查可以保證測圖的精度。同時，如果控制點距離測區(qū)很遠(yuǎn)，為促進(jìn)測圖進(jìn)度，RTK測試控制點時，全站儀可以在測區(qū)內(nèi)部利用假設(shè)的坐標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行測圖。在外業(yè)結(jié)束以后只要參照RTK測出的控制點坐標(biāo)就可以進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。在這一步驟中，數(shù)字成圖軟件的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換功能起到很大作用。針對上述情況，利用二者聯(lián)合的作業(yè)方法克服了作業(yè)過程中工序步驟較多的弊端，也節(jié)省了人力和物力，保證了作業(yè)成果和效率。

5.總結(jié)

最后，由于GPS RTK 測量不存在誤差積累的問題，所以對點位的選擇更為靈活。然而，在測量中，我們還是需要繪制成圖的草圖，以便我們完成內(nèi)業(yè)成圖。在接下來的研究中，我們可以致力于移動站接收機(jī)通過藍(lán)牙等無限手段直接傳輸數(shù)據(jù)坐標(biāo)等高科技作業(yè)方式的研究。這樣就可以不再繪制草圖了，內(nèi)業(yè)也無需再進(jìn)行修改，是一種防止漏測的更為精確的方法。工作人員和研究人員可以進(jìn)行借鑒研究。

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