GPS-RTK技术联合全站仪在数字测图中的应用摘要:讨论了GPS和RTK在数字化测量方面的应用及两种技术在不同条件下的互补。

联合全站仪的应用，提高了测量效率和粘度。

关键词:GPS-RTK 全站仪拟合数字测图
随着GPS系统在硬件上的飞速发展,以及差分解算技术的逐步改善,GPS-RTK技术上越来越成熟,获得的数据的可靠性有较大提高,已经被广泛应用到数字化测图中。

采用GPS-RTK定位技术,进行数字化测图,可以在大范围内进行控制测量,弥补了全站仪控制测量范围较小的局限性。

GPS-RTK不仅提高了测图的效率和精度,而且测站之间无需通视,同时提供三维坐标,观测时间短,自动化程度高,遇到紧急的测图任务时,甚至可以全天候作业,可在任何地点、时间,连续作业,不受天气情况的影响。

它打破了分级布网,逐级控制的原则。

这些优势来克服全站仪的不足,同时用全站仪的优势来解决RTK作业受卫星状况限制,高程异常,和稳定性的问题。

达到互补,减少误差,提高效率,保证数字测图质量的目的。

1 RTK的工作原理
GPS-RTK是GPS差分解算技术发展到一定阶段的必然产物。

它是以载波相位观测量为依据的实时差分GPS测量技术。

由一个基准站和若干个流动站、通讯系统组成,对于流动站来说,它不仅要采集GPS观测数据,同时,通过通讯系统,接收来自基准站的数据,并在系统
内组成差分观测值,实时处理,给出厘米级的定位成果。

流动站可以静止不动,经过一段时间的观测,可以获得与基准站之间的基线,亦可运动,实时获得各个地物点的三维坐标或者运动的轨迹信息。

2 RTK控制测量
对于常规数字测图来说,首先要进行控制网测量,联测国家控制点,无疑,对于全站仪来说,工作量是非常巨大、耗时的。

用到GPS-RTK技术,可以直接通过静态方式联测国家控制点,获得准确的坐标。

由于兼顾用到全站仪,所以在选点时,要注意以下两个问题:(1)控制点要选在地势较高,有利于接收卫星信号的地方,同时要避开高压塔,通讯塔等,防止信号受到干扰。

还要远离大面积水域,避免多路径反应。

(2)控制点的布置尽量均匀,使测量的数据精度水平接近。

对于树木、房屋较多的地区,可适当加密控制点,便于使用全站仪测量。

3 RTK碎部测量及坐标转换
对于RTK来说,既可测量图根点,也可进行碎部数据的采集,对于地势较平坦,四周无明显遮蔽物,且不存在较高建筑的情况下,可使用RTK快速作业。

利用RTK进行碎部测量,可以不必画草图,碎部点的记录存在特定的格式,这种格式存储有点名、编码,能被数字测图软件所识别,在进行图形编辑时就能被处理,在野外可实现一人一流动站的作业模式,同全站仪相比,节省了大量人力。

设置基准站时,并不一定非要
架设在控制点上,它可以袈设在任意地势开阔的地方,将仪器调平即可,通过流动站校正控制点,实现坐标数据的校正。

此外,在流动站中,还要输入求解的坐标转换参数,取决于所要上交的地形图的坐标系统。

参数分为四参数和七参数,一般来说,四参数的求解相对简单,作用的距离也有限,根据经验,一般在4km范围之内,适用于小范围的地形测量任务。

大多数的RTK系统都采用四参数进行实时转换,距离较远时,则要控制RTK的作用距离,减少尺度误差。

对于大面积的地形测量来说,应该选用七参数进行坐标转换,它需要至少三个公共点。

它的特点是作用范围比较大,方便基准站的任意选择,在使用过程中测量精度相对稳定,精度也很高。

4 GPSp
5 全站仪测量碎部点
对于GPS接收卫星信号不太好的地区,例如高楼林立的街道,就要采用全站仪进行碎部测量,与GPS-RTK优势互补。

全站仪是把测距、测角和微机处理芯片结合在起来形成一体化的测量仪器,它能够实现自动控制测距、测角、自动计算水平距离和高差等,同时,又可实时地显示所测得的坐标,方位角等。

其内部集成了很多实用的测量程序,例如悬高测量、自由设站、后方交会、前方交会等。

利用全站仪进行数字测图时,主要是通过极坐标法获得碎部点的坐标,工作原理为以测站
为中心,利用已知方向定向,测量至目标点的距离和角度,通过内部的处理芯片,计算出目标点的坐标。

对于极个别通视条件不太好的地区,可以采用自由设站,但在一站内至少要观测两个控制点。

通常习惯上仪器至后视点的距离要比仪器至地物点之间距离要长一些,达到长边控制短片的目的。

野外采集碎部点时,要绘制人工草图,在草图上记录各个点之间的联系,以及地物、地貌的属性信息。

有时在外业时,不方便联测控制点,可以先采用假定的坐标系统和假定的高程系统进行测量,然后通过参考GPS所测的控制点坐标来校正、转换所测得的数据。

打破了“先控制,后测量”的原则,为外业节省了大量时间。

它的主要缺点是要求前后通视,受地形的影响大；还要建立足够密度的控制点,投入大,作业量大,外业作业时间比较长。

6 联合测量
利用RTK与全站仪联合测量,作业分为两个部分:(1)利用RTK测量控制点,大量的经验表明,RTK技术测量控制点完全满足数字测图的精度要求,它不但能够实时地知道定位结果,查看定位精度,而且对于大范围的控制测量,精度更加可靠。

随着范围的增大,GPS做控制测量的优势更加明显。

(2)利用GPS-RTK和全站仪进行碎部点测量,这样,不但能够利用RTK解决全站仪前后通视的问题,还能够利用全站仪克服RTK在局部地区接收信号不好的弊端,避免了单独使用全站仪或者RTK作业的局限性。

有时,为了检测GPS所测数据的可靠性,还要用全
站仪对其数据进行抽查,保证提交的作业成果质量。

本文是在已有的有关全站仪和GPS-RTK技术应用成果的基础之上,加上大量的实践经验,对GPS-RTK与全站仪的联合应用作了进一步总结,重点研究了它们各自的特点,以及联合的方式及原因,探讨了全站仪与GPS-RTK联合作业的可行性及优势。

在实际野外测量时,联合使用RTK和全站仪,可以解决实际问题,提高工作效率,降低生产成本。

参考文献
[1]潘正风,杨正尧.数字测图原理与方法[M].武汉:武汉大学出版社性,2003.
[2]刘基余.GPS卫星导航定位原理与方法[M].北京:科学出版社,2003.。