毕业设计（论文）-全站仪配合RTK技术在数字测图方面的应用.doc

龙岩学院资源工程学院毕业论文题 目：全站仪配合RTK技术在数字测图方面的应用专 业： 测绘工程 班 级： 2011级测绘（2）班 学 号： 2011092607 姓 名： 王斌 指导老师： 陈美智 职称： 高级实验师 资源工程学院全站仪配合RTK技术在数字测图方面的应用资源工程学院 测绘工程专业2011092607 王斌 指导老师：陈美智【摘要】随着信息高速时代的到来，以前的测量仪器渐渐满足不了现代社会建设的需要，因此需要一些现代化的仪器来完成测量工作，如全站仪，RTK。这些新鲜血液的加入使测绘行业发生了很大的变化，全站仪成了测图工作中的常用仪器，并且测图的精度很高，能满足大部分的测图要求。然而RTK配合全站仪进行测图，互相弥补了测量之间的不足，极大的促进了数字测图的发展。文章中通过简述全站仪和RTK的原理及应用，阐述全站仪和RTK在测图中的配合使用，说明RTK与全站仪分别在测图中的优缺点，最后结合实例验证，以此来表述全站仪配合RTK在数字测图中的应用。【关键词】全站仪，RTK，数字测图，地形图目录1.引言12.简述全站仪和RTK技术12.1全站仪的原理及应用12.1.1全站仪的原理12.1.2全站仪的实际应用12.2全站仪的精度要求12.3RTK技术的原理及应用22.3.1RTK技术的原理22.3.2RTK技术的应用32.4RTK的误差来源及应对措施33.数字测图中RTK与全站仪的配合使用43.1测图过程中的使用43.2全站仪在数字测图中的优缺点43.3RTK在数字测图中的优缺点54.测量地区资料54.1测区概况54.2测量内容55.工程实例55.1控制测量55.1.1控制测量中的步骤与出现的问题55.1.2控制测量技术指标和要求65.1.3控制测量数据处理与成果75.2碎部测量95.2.1碎部测量的步骤及实际中出现的问题95.2.2碎部测量数据处理与成果116.结束语14致谢语15参考文献161.引言随着科学技术的发展，科技已经成为各个行业的重要手段，我们所在的测绘行业也没有例外，也产生了新技术，如RTK技术。在数字测图方面，传统测图所得到的成果在社会的进步中逐渐满足不了现代社会的需求，因此，我们使用现代化的仪器进行测图。目前测图工作大部分是使用RTK和全站仪进行数字测图，使测图这方面产生了巨大的改变。一般的测图工作中是使用全站仪外业测量，之后在室内计算机成图，但是，在一些地形复杂的地方使用全站仪测量则很困难，RTK可以很好的解决这个问题。因此全站仪配合RTK进行数字测图，不仅在测量过程中的优缺点可以进行互补，还能更好的完成测量任务，提高测图效率。这一举措，对数字测图方面将会产生重大的影响。2.简述全站仪和RTK技术2.1全站仪的原理及应用全站仪是全站型电子速测仪的简称，它集电子经纬仪，光电测距仪和微处理器于一体。1全站仪的基本功能是当仪器找到测量目标时，转动仪器上的微调螺旋，把目标与目镜中的十字丝中心对准，按下测量键，会自动完成测量数据的显示和存储等步骤。2.1.1全站仪的原理全站仪原理有两种，一种是全站仪的测角原理，另一种是全站仪的测距原理。全站仪的测角原理一般是通过角度度盘和角度感应器配合获得所需的测量数据，而全站仪的测距原理则是使用仪器发出的光线在待测距离间往返一次，得到其所花费的时间，再使用公式可以计算出待测的距离。2.1.2全站仪的实际应用（1）在控制测量中的应用在控制测量中，使用全站仪的测量功能，能很好的完成导线测量，尤其是在道路等地方布设的导线。有时候测量一些不能通视的控制点，全站仪可以通过前方交会和后方交会等方法来测出所需的数据，并且精度也能满足要求。（2）在碎部测量中的应用在碎部测量中，使用全站仪的基本测量功能，就可以自动的完成测量，并保存数据。全站仪可以360度旋转，可以很方便的测量该控制点附近的碎部点，所以全站仪在碎部测量中也是被广泛使用。（3）在工程放样中的应用在放样测量时，可以直接使用全站仪的放样测量功能，将设计图纸上的建筑物，道路等的位置准确测设到指定位置，钉下木桩，做好标记，即可。这种方法测量速度很快，使全站仪能在工程中更好的发挥出自己的优势。2.2全站仪的精度要求测量中需要特定的条件，数据的精度要求更是重中之重。全站仪能满足大部分测量所需的精度要求，因此被广泛的应用于精度比较高的测量中，以下列举导线测量的部分精度要求，见表2-1表2-1导线测量的主要精度要求等级导线长度km平均边长km测角中误差()测距中误差mm测距相对中误差测回数方位角闭合差()相对闭合差()J2J6四等91.52.5181/800006-5n1/35000一级40.55151/300002410n1/15000二级2.40.258151/140001310n1/10000三级1.20.112151/70001224n1/50002.3RTK技术的原理及应用2.3.1RTK技术的原理RTK技术是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，也可以称作实时载波相位差分定位技术，能实时地提供测站的位置信息，并且精度很高，可以达到厘米级。2RTK技术的原理是使用两台接收机，其中一台设置为基准站，其位置固定不动，另一台设置为移动站，其位置随着测量的需要变化，基准站通过数据链将测量到的载波相位值和坐标等数据信息实时传送给移动站，移动站除了接收基准站传送过来的数据信息，同时还需要收集GPS的观测数据，结合接收到的数据和收集到的数据进行数据实时处理，即可得到移动站的三维坐标等所需的数据，并且精度高。RTK原理图如图2-2所示图2-2 RTK原理图2.3.2RTK技术的应用（1）在控制测量中的应用由于城市建设的需要，需要布设导线控制网来测量，由于种种原因，控制点很容易损坏，使用全站仪等仪器测量时要求测站点间通视，并且测量时很麻烦，精度容易出现偏差。而GPS静态测量由于不用考虑通视这点，精度也比较高，但是需要测量完再进行数据处理，不能马上得到所需的结果，而且如果发现有错误，那只能返工了。所以RTK技术在精度和工作效率等方面都有很大的优势，能在控制测量中很好的应用。（2）在碎部测量中的应用在碎部测量中，先把仪器到控制点的位置进行校正，校正后再开始碎部测量。测量时仅需几秒就可以得到所要的数据，并自动存储在仪器中，还可以不必要画草图，这样大大提高了测量的速度和工作效率，在碎部测量中取得了很大的优势。（3）在摄影测量中的应用在摄影测量中，是通过拍摄的像片来进行处理从而获得所要的数据。在测量地区布设一系列的平高控制点，使用传统测量的方法是利用全站仪等仪器来布设导线，但是由于测量面积太大，测量时间比较长，利用RTK技术测量速度快，并且精度也比较高，能满足测量的需要。2.4RTK的误差来源及应对措施RTK也会有误差，误差来源多种多样，但是我们可以通过一些手段来削弱误差，提高我们的精度，以下是整理的常见误差来源与应对措施，见下表2-3表2-3 误差来源与应对措施误差来源削弱误差的措施卫星星历误差建立卫星跟踪网独立测轨采用轨道改进法电离层误差利用双频观测量利用电离层改正模型利用同步观测值之差对流层误差利用模型进行改正利用同步观测量求差并且缩短距离多路径误差尽量远离光滑，平静的湖面或池子等地方测站尽量不要设在山坡，山谷等地方远离高层建筑物和易发射的实物天线相位中心位置误差经常检查下天线是否偏离要求的范围天气影响选择天气情况稳定的时候测量3.数字测图中RTK与全站仪的配合使用数字测图中，需要遵守“先整体再局部，先控制再碎部”的原则，这可以减小测量时的误差积累，在实际中广泛使用。3.1测图过程中的使用测图的步骤，先确定测图的区域和收集测图区域的一些中央子午线等重要参数，为测图工作做准备。然后选择控制点，布设导线网，使用全站仪进行导线测量，并且得出所布设控制网中控制点的坐标，再使用RTK检验坐标是否正确。如果两者测出控制点的坐标值相近，就可以着手准备碎部测量的工作了，如果两者测出的坐标值相差较大，就要重测。通过对比全站仪和RTK的数据，可以发现是哪个区域出错了，再对出错的区域进行重测，数据处理后可得到正确的数据。由于控制点精度要求高，所以控制测量中是主要使用全站仪，RTK进行辅助。碎部测量是建立在控制测量的基础上，所以控制点的精度必须要高。如道路，河流等精度要求不是很高的地方可以用RTK技术进行测量，这样可以增加工作效率，而建筑物等精度要求比较高的地方使用全站仪，两者结合起来得到所要的数据，回到室内通过把仪器连接到电脑上，把数据导入到软件中，利用软件进行绘图，最后就可以得到地形图了。3.2全站仪在数字测图中的优缺点优点：测图时布设控制网的方式灵活，方便测图 测出的控制点的精度比较高，能满足测图的需要 适合地形比较简单的地区，成图容易缺点：测量时测站间需要保持通视，在一些地形复杂的地区，测量工作容易受阻 全站仪比较重，测量地形图的范围较大时，移站时所花的时间比较多 存在误差积累，会导致偏差 容易产生人为因素造成的失误，如记错点号，输错坐标等情况 测量时至少要3个人才能进行测量工作3.3RTK在数字测图中的优缺点优点：控制点的精度比较高，没有误差积累 RTK的自动化程度较高，测量控制点时操作简单 碎部测量时的工作效率比较高，打点的速度很快 RTK受外界影响较小，可以全天候的作业测图时只需一个人就可以进行测量工作缺点：在一些树木较多的地方，接收不到信号，无法进行碎部测量 在一些平静的水面或池子，容易造成碎部点有误差 在一些建筑物的拐角等地方，RTK不方便测量 有时候RTK测出的高程偏差太大了4.测量地区资料4.1测区概况测区位于龙岩学院校内，地处城市郊区，人员很多，测量区域内有湖泊，地形比较复杂，因此采用全站仪配合RTK的使用来进行测图。测量时使用南方全站仪和南方RTK，平面坐标系统是1980西安坐标系统，需要完成的是1:500的地形图，其中测区有已知点2个，K5和K4，坐标如下：K5（2769930.673，39501995.475，384.980），K4（2769886.396，39501890.700，386.657），这两个控制点作为测图区域平面控制的起算点。4.2测量内容以两个已知点作为起算点，K4为起始点，布设一个绕测图区域的控制网，使用全站仪进行导线测量，经过数据处理，获得控制点的坐标，再使用RTK进行检核，之后进行碎部测量，以测出的控制点为基础，使用南方全站仪和南方RTK配合，采集数据，最后通过南方CASS软件进行成图，得到需要的地形图。5.工程实例5.1控制测量对控制网进行布设、观测、计算并确定控制点位置的工作称为控制测量。3控制测量分为平面控制测量和高程控制测量。导线测量就是平面控制测量中的一种。在数字测图中，控制测量是很重要的一部分，数据精度要求高，可以为测量工作构建一个大概的框架，使测量工作能更好的进行下去，以下均以本次数字测图为例进行说明。5.1.1控制测量中的步骤与出现的问题控制测量的主要步骤有：选点和埋石，观测，数据处理等3个步骤。（1）选点首先去测量区域实地察看，然后根据测图的需要，围绕测量区域布设控制点，组成闭合导线或者附合导线等。选择的控制点能大致均匀分布在整个测量区域内，这样可以方便测图。控制点所在的位置要方便放置全站仪并且要与周围的控制点保持通视，确定控制点的位置之后做上标记，方便下次测量使用。本次在测量区域一共选择了29个控制点，其中有2个已知点。（2）观测进行测量前要先对仪器进行检核，确保仪器没有问题，然后在已知点相邻的控制点上摆站，对中整平后就可以开始测量。测量时使用测回法来观测角度和距离，先盘左后视，盘左前视，再盘右前视，盘右后视，每测完一站都需要检查数据是否超过限差，如果没有超过限差就可以进行搬站，如果超过限差就要重测。（3）数据处理把测完的数据带回室内进行数据处理，再查看处理后的数据是否符合限差的范围，如果不符合，要进行返工，如果符合就可以把仪器中的数据导出，在计算机中使用软件进行成图，得到最终的结果。经过本次控制测量，发现了一些容易出现的问题，下面是我们测量中发现的一些问题：（1）要分清楚盘左和盘右，不能只使用盘左或盘右进行观测（2）测量时容易不小心碰到仪器，若发现没有对中控制点，就需要重新整平，测量（3）利用已知点坐标进行定向时，不能输错坐标，防止测量工作出现错误（4）数据要及时检查，当场发现可以重新测量，如果事后检查有错，再进行重测就会比较麻烦 5.1.2控制测量技术指标和要求测量完成后我们进行数据处理和成图，先把控制测量的成果整理出来，为之后的测量工作打下基础，以下是我们使用的控制测量技术指标和要求。技术指标工程测量规范GB50026-2007测绘技术总结编写规定CH/T 1001-20051:500，1:1000，1:2000地形图图式（GB/T20257.1-2007）；技术要求见下表5-1和表5-2表5-1图根光电测距三角高程测量的技术要求仪器类型中丝法测回数垂直角较差、指标差较差（）对向观测高差、单向两次高差较差（m）各方向推算的高程较差（m）附合路线或环线闭合差（mm）DJ6对向1250.4S0.2Hc40单向2表5-2图根光电测距导线测量的技术要求比例尺附合导线长度（m）平均边长（m）导线相对闭合差测回数（DJ6）方向角闭合差（）测距方法与测回数1：500900801/4000140单程观测11：100018001501：200030002505.1.3控制测量数据处理与成果表5-3 导线数据处理表点号观测角坐标方位角边长S/mX/mY/mh/mX/mY/mZ/mK569930.673501995.475384.98067 05 29K4 -2180 32 3669886.396501890.700386.657247 03 0793.461 -1-36.440 +3-86.064 -1-4.384B1 -2201 43 5169849.955501804.639382.272268 46 5671.657 -1-1.523 +2-71.641 -1-2.914B2 -2213 09 3869848.431501733.000379.357301 56 3296.700 -1+51.160 +3-82.058 -1-3.565B3 -2183 16 4569899.590501650.945375.791305 13 15108.438 -1+62.539 +4-88.581 -1-4.408B4 -2172 42 3069962.128501562.362371.382297 55 43118.320 -2+55.418 +4-104.539 -1-4.854B5 -3164 33 0170017.544501457.827366.527282 28 4287.969 -1+19.007 +3-85.891-0.653B6 -2110 14 2470036.550501371.939365.874212 43 04138.899 -3-116.862 +5-75.075 -1+2.413B7-2161 33 14 161 33 14161 33 1469919.685501296.869368.286194 16 16123.630 -2-119.815 +4-30.476 -1+3.376B8 -2163 40 16699799.868501266.397271.661177 56 3076.638 -1-76.588 +2+2.753 -1+2.652B9 -295 56 0369723.279501269.152374.31293 52 31108.616 -1-7.341 +4+108.368 -1+1.166B10 -2176 26 1069715.937501377.524375.47790 18 39117.512 -1-0.638 +4+117.510 0+0.356B11 -2279 57 0169715.298501495.038375.833190 15 3889.362 -1-87.933 +3-15.918 -1+7.991B12 -298 58 2369627.364501479.123383.823109 13 5976.772 -1-25.290 +2+72.487 0+0.594B13-25.290 -2254 59 52+0.594+72.48769602.073501551.612384.417184 13 4954.941 -1-54.791 +2-4.053 -1+3.566B14 -2168 03 5269547.281501547.561387.982172 17 3954.982 -1-54.485 +2+7.372 -1+2.600B15 -2109 37 3469492.795501554.935390.581101 55 1164.131 -1-13.246 +2+62.748 -1+1.822B16 -2175 43 0869479.548501617.685392.40297 38 1790.592 -1-12.041 +3+89.788 0+0.444B17 -2174 00 0069467.506501707.476392.84691 38 15131.888 -2-3.769 +4+131.834 -1+6.557B18 -2178 08 4869463.735501839.314399.40289 47 01106.048 -1+0.400 +4+106.047 -1+1.338B19 -2177 35 1369464.134501945.365400.73987 22 12130.382 -2+5.983 +4+130.245 -1+0.846B20 -194 03 2269470.115502075.614401.58401 25 3389.860 -1+89.832 +3+2.236 -1-5.208B21 -2209 12 5969559.946502077.853396.37630 38 3091.912 -1+79.078 +3+46.844 0+0.111B22 -2148 46 1269639.023502124.700396.486359 24 4099.828 -1+99.823 +3-1.026 0+0.288B23 -2172 32 3369738.845502123.677396.774351 57 11111.673 -1+110.573 +4-15.632 -1-5.156B24 -2176 16 5769849.417502108.049391.617348 14 0679.280 -1+77.614 +3-16.165 -1-3.152B25 -2173 38 0469927.030502091.887388.464341 52 0851.747 -1+49.178 +2-16.103 -1-2.818B26 -179 11 4469976.207502075.786385.645241 09 5192.191 -1-44.464 +3-80.760 -1-0.674B27 -2185 20 4469931.742501995.029384.970246 30 33113.761 -1-45.345 +4-104.333 -1+1.688K4-2180 32 3669886.396501890.700386.657247 03 07数据整理如上表格5-3，经计算得出下列参数 经过计算得出的角度闭合差为导线相对闭合差为 连接角，所以K4-B1的坐标方位角通过比较角度闭合差和导线闭合差，显而易见，本次数据符合要求，然后使用南方CASS进行成图，以下是以29个控制点布设的控制网的成图截图，见图5-4图5-4是控制网图5.2碎部测量碎部测量是以控制网为基础，测量地形，建筑物等的坐标和高程，并制作成地形图的工作，这也是数字测图的第二个重要部分。碎部测量一般都是使用全站仪配合RTK进行碎部点的采集，这种做法不仅可以提高工作效率，能够满足测量所需的精度，还能使测量工作能更好的进行，在测量中广泛被使用。5.2.1碎部测量的步骤及实际中出现的问题碎部测量是以控制网的控制点作为切入，测量控制点周围的地物或地形等，进而绘制地形图。（1）使用全站仪在控制点摆站，先打开全站仪的激光，进行点对中整平时，仪器要尽量与控制点中心对准，尤其是仪器上的水准管气泡一定要居中。对中整平后，选择侧视测量，输入摆站点的坐标和已知点的坐标，进行瞄准定向并校正，定向时要尽量对准棱镜中心，降低误差。（2）坐标校正后，然后开始测量，让队友进行跑杆，按顺序进行打点。测量时先瞄准棱镜，再按下测量键，输入地物编码，进行保存，同时另一个队友要随着测量进行画草图，草图需要标记清楚，方便回去成图与检查。之后围绕着这片区域测量，道路等精度要求不是那么高的地方，可以使用RTK进行打碎部点，两种仪器配合可以加快工作进度，测完这个控制点的区域再去下一个测量区域，从而更好的完成测区任务。然而，有些区域测不到，需要进行引点，但是如果引点过多，误差也会变大，导致精度较低。因此我们可以通过布设小范围控制网的方法来减小这种误差，使得引点的数量少，坐标的精度得到提高。通过RTK与全站仪配合，可以很好的完成外业测量数据的采集，方便测图。 （3）把测量区域都测完之后，在室内把数据导出，通过CASS软件进行成图，带有编码的点可以通过软件直接成图，不需要自己去连接，能更方便的成图，再把一些特殊的建筑物，还有地形等标记出来，完成后得到整个范围的成图，全部的工作就完成了。测量区域内有许多开阔地段，如道路，操场等可以使用RTK进行测量，更加方便快捷，提高了测量效率。下面简单介绍使用RTK测量的步骤先打开仪器开关和手簿开关，把仪器设置为移动站模式，同时使用蓝牙功能把手簿与移动站连接起来，之后在手簿中新建一个工程，输入参数，保存即可。下一步是校正，把仪器放在控制点上对准，进入校正页面，输入坐标进行校正，校正成功后开始打碎部点。以下展示RTK测量的部分点文件和部分成图，见图5-5和图5-6图5-5 RTK部分点文件截图图5-6 RTK部分成果图经过这次测图，在碎部测量中也发现了一些自身的问题：（1）不要输错控制点的坐标（2）打碎部点不要盲目打，要有技巧的打点，要尽量显示出地形（3）打碎部点的时候一定要画草图，方便画图与检验（4）当天的数据要当天进行画图，利于之后的成图（5）草地等特殊地方，不能只打边界，草地里也要均匀打点5.2.2碎部测量数据处理与成果在这次测量中，充分利用全站仪和RTK进行测量，得到了所需的数据，并且绘制成图，以下展示一些测量成果。（1）展示部分点文件的截图，见图5-7图5-7 部分点文件截图（2）测量区域地形图，见5-8图5-8测量区域地形图（2）部分区域的地形图，见图5-9图5-9 部分区域地形图（3）有具体的标注情况，见图5-10图5-10 具体标注情况图6.结束语在这次测图中，让我看到了自身存在的一些问题，但是我相信以后在工作不会再出现同样的问题。随着社会的发展，现在的测绘工作大部分是由全站仪和RTK来完成，单独来说，全站仪精度很高，但是要花费的时间和精力比较多，而RTK工作效率很高，并且容易操作，精度也能满足大部分的测量要求，但是在有些地方由于遮挡物等种种原因接收不到信号，无法进行测量。随着全站仪和RTK的配合使用，许多缺陷都消失了，使测量工作更容易进行，测出的成果更精确，并且两者的配合在如今的测绘行业中被广泛使用。致谢语不知不觉中，也到了快毕业的时候了，在陈美智老师的悉心指导下，论文也顺利完成了。在论文撰写中，从一开始的选题，修改，初稿，到最后的定稿，处处都倾注着老师的心血。在老师的热情的辅导下，并且经常关心我们的论文进程，为我们指路。陈老师不辞辛苦的为我们论文把关，并且利用他宝贵的经验为我们提供了许多可行性的意见，才使得我们的论文工作能顺利完成。感谢大学四年中教育过我们的每一位老师，特别是我的论文指导老师陈美智老师，在他的辛勤指导下让我完成了论文。感谢在大学中遇到的同学们和舍友，在你们的陪伴和支持下，让我的大学生活过得很丰富。最后祝老师们身体健康，工作顺利！祝同学们早日实现人生的理想！参考文献1 潘正风等. 数字测图原理与方法M. 武汉: 武汉大学出版社，2009，174-230.2 李天文. GPS原理及应用M. 北京:科学出版社，2010，115-129.3 张凤举等. 控制测量学M. 北京: 煤炭工业出版社，1997,100-110.4 田利，廉晓琪，德龙. 浅述数字测图中的几点体会J. 矿山测量，2008，（3）：21-22.5 韩伟清，邓迪祥. RTK技术在数字测图中的应用研究J. 人民长江，2007，（5）:83-84.6 谢媛媛. 1:1000数字化测图作业. 数字技术与应用J，2010，（5）:78.7 田秋颖，孙学峰，林艳红. RTK配合全站仪在兰西县第一中学数字测图中的应用J. 黑龙江水利科技，2010，（1）：224-225.8 金继读，詹家民，吴庆忠. GPS-RTK配合全站仪在数字化测图中的应用J. 全球定位系统，2003，28（6）：29-34.9 于冰. GPS-RTK联合全站仪在数字