摘要：GPS(全球定位系統(tǒng))的建立以及RTK技術(shù)的發(fā)展，為測(cè)繪帶來(lái)了嶄新的技術(shù)革命。原來(lái)傳統(tǒng)的測(cè)量設(shè)備已被先進(jìn)的動(dòng)態(tài)RTK、全站儀所替代。本文結(jié)合在淶水縣新興產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)地形數(shù)字化測(cè)圖中的實(shí)踐，探討應(yīng)用GPS-RTK與全站儀聯(lián)合作業(yè)的方法，分析兩種儀器的應(yīng)用優(yōu)劣，并提出一些建議。
關(guān)鍵詞：GPS-RTK技術(shù),全站儀,數(shù)字化測(cè)圖,聯(lián)合作業(yè)
1、GPS-RTK測(cè)量與全站儀測(cè)量方法簡(jiǎn)介
1.1 GPS-RTK測(cè)量的技術(shù)方法
GPS-RTK實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)(Real Time Kinematie-RTK)，是GPS測(cè)量技術(shù)與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)相結(jié)合而構(gòu)成的組合系統(tǒng)，是GPS測(cè)量技術(shù)發(fā)展的一個(gè)新的突破。RTK是根據(jù)GPS的相對(duì)移位概念。其基本思路是通過(guò)在基準(zhǔn)站上安置一臺(tái)GPS接收機(jī)，對(duì)所有可見(jiàn)GPS衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)地觀測(cè)，并將其觀測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)無(wú)線電傳輸設(shè)備，實(shí)時(shí)發(fā)送給用戶(hù)觀測(cè)站。在用戶(hù)站上，GPS接收機(jī)在接收GPS衛(wèi)星的同時(shí)，通過(guò)無(wú)線電接收設(shè)備，接收基準(zhǔn)站傳輸?shù)挠^測(cè)數(shù)據(jù)，然后根據(jù)相對(duì)定位原理，實(shí)時(shí)地計(jì)算并顯示用戶(hù)站的3維坐標(biāo)及其精度。
1.2 GPS-RTK測(cè)量的技術(shù)特點(diǎn)
1.2.1可實(shí)時(shí)獲得經(jīng)可靠性檢驗(yàn)的厘米級(jí)精度的測(cè)量成果。
1.2.2可全天候進(jìn)行，可省去大量的控制測(cè)量時(shí)間，無(wú)需與測(cè)站通視，工作效率很高，定位精度均勻，作業(yè)自動(dòng)化、集成化程度高，在地形簡(jiǎn)單，天空開(kāi)闊的地區(qū)，其優(yōu)勢(shì)更加明顯
1.2.3精度均勻，其測(cè)量各點(diǎn)間的精度基本上是獨(dú)立的，減少了測(cè)量誤差傳播和積累，徹底擺脫了由于粗差造成的返工。
1.2.4操作簡(jiǎn)便，作業(yè)效率高，每個(gè)碎部點(diǎn)只需要停留1～2s。
1.2.5在建筑密集區(qū)或遇到高大障礙物時(shí)，就很難接收到衛(wèi)星和無(wú)線電信號(hào)，即使能夠得到數(shù)據(jù)，精度也受很大影響。
1.3 全站儀測(cè)量的原理
全站儀是把測(cè)距、測(cè)角和微處理機(jī)等部分結(jié)合起來(lái)形成一體，能夠自動(dòng)控制測(cè)距、測(cè)角，自動(dòng)計(jì)算水平距離、高差、坐標(biāo)增量等的測(cè)繪儀器，同時(shí)可自動(dòng)顯示、記錄、存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)輸出。利用全站儀進(jìn)行數(shù)字測(cè)圖時(shí)，主要是通過(guò)極坐標(biāo)法獲得碎部點(diǎn)的坐標(biāo)，其測(cè)量原理為以測(cè)站為中心和依測(cè)站上的已知方向，測(cè)定已知方向與所求點(diǎn)方向間的角度和測(cè)量測(cè)站點(diǎn)到各碎部點(diǎn)的距離，以確定所求點(diǎn)在圖上的位置。
1.4 全站儀測(cè)量的特點(diǎn)
1.4.1設(shè)站靈活，操作簡(jiǎn)單，自動(dòng)記錄，自動(dòng)計(jì)算，直接獲取地面點(diǎn)三維坐標(biāo);
1.4.2要求通視，對(duì)測(cè)量的視距長(zhǎng)度有一定的限制，受地形和人為因素影響大;
1.4.3需建立足夠的控制點(diǎn)，作業(yè)量大，外業(yè)時(shí)間較長(zhǎng);
1.4.4受天氣影響，在霧雨天氣時(shí)，地表蒸汽較大，直接影響測(cè)量的精度與進(jìn)度;
1.4.5遇到視線遮擋.須采用支點(diǎn)等形式來(lái)傳遞點(diǎn)位，會(huì)帶來(lái)一定的誤差積累。
2 數(shù)字化測(cè)圖簡(jiǎn)介
20世紀(jì)70年代起，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展及向各個(gè)領(lǐng)域的滲透，以及電子全站儀和GPS—RTK等先進(jìn)測(cè)量?jī)x器和技術(shù)的廣泛使用，數(shù)字測(cè)圖技術(shù)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，在房產(chǎn)、土地管理、城市規(guī)劃、環(huán)境保護(hù)及軍事工程等部門(mén)已得到廣泛應(yīng)用。數(shù)字化測(cè)圖的實(shí)質(zhì)是一種全解析機(jī)助測(cè)圖技術(shù)，它使得地形測(cè)量成果不再僅僅是繪制在紙上的地形圖，而是以計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)為載體的，可供計(jì)算機(jī)傳輸、處理、多用戶(hù)共享的數(shù)字地形信息，與模擬測(cè)圖相比具有顯著優(yōu)勢(shì)和發(fā)展前景，目前許多測(cè)繪部門(mén)已經(jīng)形成了數(shù)字圖的規(guī)模生產(chǎn)。
在實(shí)際工作中，大比例尺數(shù)字化測(cè)圖主要指野外實(shí)地測(cè)量即地面數(shù)字測(cè)圖，也稱(chēng)野外數(shù)字化測(cè)圖。
數(shù)字化測(cè)圖較之傳統(tǒng)的平板儀或經(jīng)緯儀的白紙測(cè)圖方法，具有顯著的經(jīng)濟(jì)技術(shù)優(yōu)勢(shì)。可概括為：測(cè)圖勞動(dòng)強(qiáng)度低、效率高;成果能滿足數(shù)字化、信息化時(shí)代的需求;點(diǎn)位精度高，精度與比例尺無(wú)關(guān);成果便于保存與更新;數(shù)據(jù)利用率高。
3 GPS-RTK與全站儀聯(lián)合作業(yè)在淶水縣新興產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)數(shù)字化測(cè)圖中的應(yīng)用
3.1測(cè)區(qū)概述
測(cè)區(qū)位于淶水縣城北部，沿保野公路至石亭鎮(zhèn)兩側(cè)范圍。地形以平原和丘陵為主，村莊密集。測(cè)區(qū)內(nèi)有保野公路、淶涿公路、京贊公路、京昆高速公路(規(guī)劃)、張涿高速公路(建)和南水北調(diào)中線工程穿過(guò)。測(cè)區(qū)總面積10平方公里。
坐標(biāo)系統(tǒng)采用1980西安坐標(biāo)系, 平面投影采用高斯正形3°帶投影，投影至參考橢球面，中央子午線為115°40′;高程為1985國(guó)家高程基準(zhǔn)。成圖比例尺1:2000，基本等高距1米。
測(cè)區(qū)周?chē)袊?guó)家二等點(diǎn)西留山、高碑店、高里，作為本次測(cè)繪起算點(diǎn)。
3.2測(cè)量依據(jù)：
3.2.1、《城市測(cè)量規(guī)范》(CJJ8-99)。
3.2.2、GB/T7929-1995《1:500 1:1000 1:2000地形圖圖式》。
3.2.3、GB/T18314-2001《全球定位系統(tǒng)(GPS)測(cè)量規(guī)范》。
3.2.4、CH/T2009-2010《全球定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量(RTK)技術(shù)規(guī)范》。
3.3 儀器設(shè)備
徠卡Leica-1230動(dòng)態(tài)GPS接收機(jī)一套四臺(tái)(RTK參考站1臺(tái)、3臺(tái)流動(dòng)站)，托普康GTS-332全站儀兩臺(tái)套。
3.4 作業(yè)過(guò)程
3.4. 1、圖根控制測(cè)量
根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，將基準(zhǔn)站架設(shè)在高程最高的四等點(diǎn)水北橋上。采用1基站+3流動(dòng)站方式進(jìn)行測(cè)量，天線固定在三腳架上，經(jīng)過(guò)整平和嚴(yán)密對(duì)中;所有控制點(diǎn)測(cè)量均進(jìn)行兩次讀數(shù)并存儲(chǔ)于儀器。實(shí)地測(cè)量時(shí)衛(wèi)星截止高度角設(shè)置為≥15°，最少衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)為≥4, PDOP≤6, 數(shù)據(jù)采集間隔為1″，對(duì)中誤差≤2mm。基線處理及網(wǎng)平差采用隨機(jī)進(jìn)口軟件LGO3 3.3進(jìn)行解算。在主要公路沿線以及村莊范圍內(nèi)共測(cè)設(shè)圖根點(diǎn)155個(gè)。
3.4.2、地形圖測(cè)繪
作業(yè)期間，我們用3臺(tái)GPS—RTK接收機(jī)同時(shí)觀測(cè)。在每天作業(yè)以前，均用流動(dòng)站對(duì)兩個(gè)以上控制點(diǎn)進(jìn)行檢核，準(zhǔn)確無(wú)誤后開(kāi)始測(cè)量。在完成圖根控制后，使用RTK測(cè)量模式對(duì)測(cè)區(qū)內(nèi)上空較為開(kāi)闊的田野、公路、河流、溝、丘陵等地區(qū)進(jìn)行全數(shù)字野外數(shù)據(jù)采集;而建筑物密集的村莊及有無(wú)線電信號(hào)干擾的地區(qū)，使用全站儀進(jìn)行全數(shù)字野外數(shù)據(jù)采集。在全站儀進(jìn)行野外數(shù)據(jù)采集的同時(shí)，GPS—RTK又可以繼續(xù)為全站儀布設(shè)圖根點(diǎn)。
3.4.3、圖形文件生成
圖形文件在CASS7.0平臺(tái)下生成，圖形比例尺為1：1000。將處理過(guò)的碎部點(diǎn)數(shù)據(jù)以 .dat格式輸入計(jì)算機(jī)，根據(jù)外業(yè)所繪草圖，通過(guò)軟件編輯，連線成圖。為了避免接邊誤差，便于繪圖，將整個(gè)測(cè)區(qū)的圖形編輯在一起，最后再根據(jù)需要進(jìn)行分幅。
3.4.4實(shí)地檢查及精度分析
整個(gè)測(cè)區(qū)的地圖編輯完成后，用HP design iet5000PS繪圖儀出樣圖，到實(shí)地進(jìn)行對(duì)比檢查：
地形、地物巡查：對(duì)于漏測(cè)的地形、地物及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)測(cè)，將坐標(biāo)數(shù)據(jù)存為一個(gè)新文件，繪制補(bǔ)測(cè)草圖，內(nèi)業(yè)處理時(shí)把補(bǔ)測(cè)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)展到原地形圖上，進(jìn)行地形圖的修補(bǔ)。
點(diǎn)位精度檢查：用GPS—RTK或全站儀測(cè)出待檢查點(diǎn)的三維坐標(biāo)，然后從筆記本電腦中讀出待檢查點(diǎn)坐標(biāo)，進(jìn)行對(duì)照，實(shí)查結(jié)果95%的點(diǎn)誤差在5cm以下，最大的不超過(guò)10cm。按全部550個(gè)檢查點(diǎn)的較差計(jì)算的中誤差為±2.77cm，精度符合要求。根據(jù)《城市測(cè)量規(guī)范》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超過(guò)圖上±0.1mm，換算成實(shí)地點(diǎn)位誤差為10cm，本次圖根點(diǎn)控制測(cè)量的最弱點(diǎn)點(diǎn)位中誤差為：±3.34cm，滿足精度要求。
4、結(jié)束語(yǔ)
實(shí)例表明在數(shù)字化測(cè)圖過(guò)程中單獨(dú)使用GPS RTK或全站儀都有一定的局限性，而兩者的組合測(cè)量作業(yè)模式能進(jìn)一步提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率和成果的可靠性，從而擴(kuò)大了GPS定位技術(shù)的應(yīng)用范圍。不管是全站儀測(cè)量，還是GPS-RTK測(cè)量，都有它各自不同的特點(diǎn)和應(yīng)用方向，有優(yōu)點(diǎn)，也有劣勢(shì)，只要二者結(jié)合使用，就能優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，可以極大地降低勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度，提高作業(yè)效率。其應(yīng)用前景將十分廣闊。
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