大比例尺地形圖測(cè)繪中GPS—RTK聯(lián)合全站儀的應(yīng)用探討

熊琳璞 吳曼云

[摘要]GPS-RTK與全站儀聯(lián)合測(cè)圖可實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，闡述利用RTK協(xié)同全站儀聯(lián)合采集數(shù)據(jù)的野外作業(yè)方式進(jìn)行并實(shí)際舉例其在城市測(cè)量中的應(yīng)用。

[關(guān)鍵詞]RTK與全站儀聯(lián)合作業(yè) 地形測(cè)量

[中圖分類號(hào)] P27 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)] 1000-405X（2014）-7-204-1

GPS-RTK具有全天候、無(wú)需通視、定位精度高、測(cè)量時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，在舞鋼公司高爐廠址地形圖測(cè)繪中，應(yīng)用全站儀結(jié)合RTK技術(shù)進(jìn)行數(shù)字測(cè)繪實(shí)驗(yàn)，證實(shí)其精度能夠滿足大比例尺數(shù)字測(cè)圖的要求。RTK與全站儀測(cè)圖，各有其優(yōu)勢(shì)與不足，將兩者有機(jī)結(jié)合，充分發(fā)揮各自優(yōu)點(diǎn)，將大大提高工作效率，對(duì)實(shí)際工作具有較大意義。

RTK與全站儀聯(lián)合測(cè)繪地形圖，可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。如果僅用全站儀進(jìn)行數(shù)字化測(cè)圖，就必須建立圖根控制網(wǎng)，這樣須投人大量的時(shí)間、人力、財(cái)力；如果僅用RTK測(cè)圖，雖然它可以省去建立圖根控制這個(gè)中間環(huán)節(jié)，節(jié)省大量的時(shí)間、人力和財(cái)力，同時(shí)還可以全天候地觀測(cè)，但由于衛(wèi)星的截止高度角必須大于13°-15°，所以，它在遇到高大建筑物、或觀測(cè)點(diǎn)處在樹下時(shí)，就很難接收到衛(wèi)星和無(wú)線電信號(hào)，無(wú)法進(jìn)行正常測(cè)量。如果用RTK與全站儀聯(lián)合測(cè)圖，上述弊端就可以克服。即在進(jìn)行地形測(cè)量時(shí)，空曠地區(qū)的地形、地物用RTK測(cè)之，村莊、城市內(nèi)的建筑物、構(gòu)筑物用RTK實(shí)時(shí)給出圖根點(diǎn)的三維坐標(biāo)，然后用全站儀測(cè)之。這樣可以大大加快測(cè)量速度，提高工作效率。

常規(guī)測(cè)量工作遵循“從整體到局部，先控制后碎部，分級(jí)布網(wǎng)，逐級(jí)控制”原則。具體工序包括首級(jí)控制網(wǎng)、加密控制網(wǎng)、圖根控制網(wǎng)、界址點(diǎn)、特征點(diǎn)數(shù)據(jù)采集和成圖。從施工流程可以看出，完成一個(gè)測(cè)區(qū)的測(cè)量工作需要數(shù)次進(jìn)出作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。在同一測(cè)站上多次設(shè)站，導(dǎo)致作業(yè)效率低下，數(shù)次設(shè)站也將造成不必要的精度流失（如對(duì)中誤差和定向誤差增加等）。

針對(duì)上述情況，利用RTK協(xié)同全站儀聯(lián)合采集數(shù)據(jù)方式進(jìn)行作業(yè)，用以克服作業(yè)過(guò)程中工序過(guò)多的弊端。簡(jiǎn)化原有的首級(jí)、加密、圖根的選點(diǎn)、觀測(cè)、計(jì)算過(guò)程，再據(jù)此進(jìn)行界址、特征點(diǎn)數(shù)據(jù)采集的作業(yè)方式。從而達(dá)到提高作業(yè)效率，加快施工進(jìn)度，減少對(duì)中誤差和定向誤差，保證成果質(zhì)量，節(jié)省人力物力的目的。

舞鋼公司高爐廠址柏莊村的大比例尺地形圖測(cè)量項(xiàng)目，由技術(shù)改造部測(cè)量科承擔(dān)，測(cè)區(qū)面積約2.5平方公里。測(cè)區(qū)位于中加公司西部，北臨大山，西有采石坑，南有村莊河流等。測(cè)區(qū)內(nèi)地勢(shì)起伏變化較大，而居民住宅區(qū)房屋分布密集且復(fù)雜，通視困難。同時(shí)該工程時(shí)間緊，工作量大。單純用常規(guī)全站儀測(cè)量方法來(lái)施測(cè)工作效率太低，因此在測(cè)量時(shí)，采用RTK與全站儀聯(lián)合測(cè)量，以確保能高質(zhì)量、高效率地按時(shí)完成該項(xiàng)目。本次測(cè)量中，采用拓普康GTS-601型全站儀1臺(tái)（標(biāo)稱精度：±2cm+2×），2臺(tái)/套萊卡530型GPS接收機(jī)（標(biāo)稱精度：平面±1cm+1×；高程±2cm+1×）。為方便測(cè)圖及以后的工程應(yīng)用，根據(jù)四個(gè)已知點(diǎn)在測(cè)區(qū)均勻布置E級(jí)GPS控制點(diǎn)48個(gè)，用四等水準(zhǔn)進(jìn)行了高程聯(lián)測(cè)。首級(jí)GPS控制網(wǎng)嚴(yán)格按照全球定位系統(tǒng)測(cè)量規(guī)范要求進(jìn)行布設(shè)和施測(cè)，并且盡量每個(gè)點(diǎn)位兼顧兩個(gè)方向的通視，便于全站儀的測(cè)量。

在首級(jí)GPS控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用RTK進(jìn)行了圖根點(diǎn)的測(cè)繪，并用全站儀進(jìn)行了進(jìn)行碎部點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集。每天外業(yè)結(jié)束，將全站儀及RTK野外采集數(shù)據(jù)導(dǎo)出至電腦，統(tǒng)一轉(zhuǎn)換成dat數(shù)據(jù)格式，在南方cass7.0中展點(diǎn)，根據(jù)野外繪制草圖進(jìn)行數(shù)字化成圖，最后對(duì)地形圖進(jìn)行整飾和精度檢查。

通過(guò)實(shí)踐，RTK協(xié)同全站儀聯(lián)合采集數(shù)據(jù)應(yīng)用于生產(chǎn)具有以下優(yōu)勢(shì)。

（1）效率高，RTK和全站儀聯(lián)合采集數(shù)據(jù)可將有關(guān)數(shù)據(jù)一次采集完成，避免了作業(yè)人員重復(fù)進(jìn)入同一作業(yè)區(qū)域，減少了工作量，縮短了生產(chǎn)時(shí)間。一般地形條件下，一個(gè)工作日可以采集1000～1500個(gè)坐標(biāo)數(shù)據(jù)。

（2）人員少，RTK基準(zhǔn)站設(shè)置好后能自動(dòng)運(yùn)行，流動(dòng)站只需一人操作，一人部分導(dǎo)線測(cè)量，以便進(jìn)行檢查和碎部點(diǎn)測(cè)量。在本次測(cè)量中，考慮到作業(yè)半徑小于5km，RKT測(cè)量采用了2個(gè)點(diǎn)求四個(gè)參數(shù)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，再到3km外2個(gè)已知點(diǎn)上檢核。每個(gè)圖根控制點(diǎn)采用平滑采集5次固定解的坐標(biāo)平均值作為最終結(jié)果，在RTK信號(hào)較差的地方進(jìn)行了全站儀導(dǎo)線測(cè)量。點(diǎn)位設(shè)置除了顧及方便測(cè)圖使用和便于RTK操作外，還需滿足RTK測(cè)量對(duì)外界觀測(cè)條件的特殊要求：基準(zhǔn)站的設(shè)置應(yīng)盡量避開高壓線、高大建筑物、高密的樹林、大面積水域、遠(yuǎn)離強(qiáng)電磁波發(fā)射源等。為了增大基準(zhǔn)站無(wú)線電發(fā)射的距離，要盡可能把基準(zhǔn)站放在地勢(shì)較高、開闊的地方；對(duì)RTK所測(cè)圖根點(diǎn)在全站儀使用時(shí)進(jìn)行檢查，以保證圖根點(diǎn)的精度。

在測(cè)區(qū)內(nèi)，房屋密集及地形復(fù)雜地帶采用全站儀常規(guī)測(cè)量，耕地及平坦開闊部分采用RTK測(cè)圖。在平原區(qū)采用RTK測(cè)量時(shí)，僅需用1人在地形地貌碎部點(diǎn)上觀測(cè)3～10s，即可完成1個(gè)碎部點(diǎn)的采集，同時(shí)可掌握點(diǎn)位精度，每組一般1～2人，一天可采集1000個(gè)點(diǎn)位數(shù)據(jù)。在測(cè)量時(shí)，全站儀與RTK在同一區(qū)域聯(lián)合測(cè)量，根據(jù)實(shí)地情況分工畫草圖。全站儀同樣只需一人操作，一人立測(cè)桿兼畫草圖。

（3）精度好，該方法避免了重復(fù)設(shè)站，減少了測(cè)站對(duì)中誤差和定向誤差，在設(shè)備、環(huán)境、專業(yè)水平、測(cè)量方法等各主要因素得以保證時(shí)，精度可達(dá)cm級(jí)。

（4）精度均勻，RTK可快速測(cè)定圖根點(diǎn)的三維坐標(biāo)，對(duì)圖根點(diǎn)隨時(shí)進(jìn)行檢驗(yàn)，各點(diǎn)誤差隨機(jī)產(chǎn)生，沒(méi)有誤差積累，成果可靠。

（5）計(jì)算機(jī)整體成圖，無(wú)須拼接，保證了成圖的整體質(zhì)量，為設(shè)計(jì)工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，便于使用和管理。

（6）為今后野外數(shù)據(jù)采集方法的集成化提供了參考依據(jù)。

綜上所述，RTK與全站儀聯(lián)合測(cè)繪地形圖，它們不僅可以優(yōu)劣互補(bǔ)，減少作業(yè)人員和作業(yè)工序，而且可以提高采集數(shù)據(jù)的速度和質(zhì)量，從而有效地提高了工作效率。因此，它是一種行之有效的測(cè)圖方法。

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