基于GPSRTK与全站仪的地形数据采集

基于GPS-RTK与全站仪的地形数据采集摘要：本文主要介绍GPS-RTK基本工作原理、测前参考站、流动站的相关设置与点校正、RTK与全站仪配合进行数据采集以及地形测绘过程中的注意事项等。关键词：GPS-RTK；全站仪；地形测量；中图分类号：U412.24+1文献标识码：A文章编号：TheterraindataacquisitionbaseonGPS-RTKandTotalstationinstrumentSHENChengNIFei(JiangsuConstructionEngineeringGroup,ShangHaiJiaDing201800,ChinaNantongShippingcollege,JiangSunantong226010,China)Abstract:Thispapermainlyintroducethebasicworkingprinciple,Settingandpointcorrectionofthereferencestationandmobilestationbeforemeasuring,dataacquisitionandtopographicmappingofattentionsandsoonbyRTKandtheTotalstationinstrument.Keywords:GPS-RTK;Totalstationinstrument;TerrainMeasurement;1引言常规的地形测量通常是应用全站仪配合测图软件进行，即首先在测区内布设首级控制网，然后布设图根控制点，最后在控制点上安置仪器测绘地形图。这种方法要求测站与碎部点间必须通视，受测距限制，且将花费大量的人力、物力，工作效率不高。GPS-RTK（以下简称RTK）定位技术具有精度高、速度快、施测灵活、点间不必通视等优点。本文探讨将全站仪与RTK相结合进行大测区的地形图勘测，在测区卫星信号较差情况下，采用全站仪测绘，反之则利用RTK进行地形数据采集。2GPS-RTK工作原理RTK（RealTimeKinematic）实时动态测量系统主要由参考站（基准站）、移动站及无线电通讯设备三个部分组成。在参考站上架设一台GPS接收机，另一台或是几台接收机置于移动站上，基准站和流动站同时接收同一时间、大于4颗GPS卫星的发射信号，基准站所获得的观测值与已知的位置信息进行比较，得到GPS差分改正值，然后将基准站这个改正值通过无线电通讯设备实时地发送给移动站接收机，从而精化流动站GPS观测值，然后便可实时地获得测区任何位置精化改正后较准确、实时的三维坐标数据。3野外数据采集采用RTK进行地形数据采集主要有仪器设置、坐标转换（点校正）、数据采集及其地形图绘制等内容。3.1RTK仪器设置基准站的设置基准站应该架设在地势较高且远离强电磁干扰和信号反射物的地段1。建立工作文件后，需要对基站进行一系列的设置。主要包括初始配置和基准站设置两部分。初始配置初始配置主要包括对坐标系统、单位以及坐标几何的设置等。基准站的设置主要包括对基准站选项与基准站无线电的设置。基准站选项测量类型选择RTK、高度角限制要求大于15、天线类型的选择应根据不同的基站接收机具体设置。无线电设置类型选择与使用的接收机相同的电台类型，无线电频率可任选，无线电操作模式须选择基准站，其它均可默认设置。基站上述设置完毕后，即可进入启动基准站设置。启动基准站接收机选择设置主要包括：基站点名输入、天线高度及测量到天线何种部位，最后测量此处点位，控制手簿显示基站已启动。切断手簿与接收机联系，确认基站是否已启动，否则，查出原因重新进行相关设置。流动站设置流动站选项设置主要包括测量类型须选择RTK，记录设备须选控制器（手簿），采样间隔设置，截止高度角选择大于、等于13或15，天线高度输入实际量取值，天线类型应选与流动站配套的类型，天线高量至天线顶部、天线底部或天线相位中心。流动站无线电选项设置无线电类型须确切，流动站无线电频率须与基准站一致（否则流动站与基站无线电连接不上）。3.2坐标转换因为RTK测量直接得到的是在WGS84坐标系下的三维坐标，而实际的工程应用当中需要的是北京54、西安80、国家2000及其它一系列的地方独立坐标系下的坐标数据。因此，在正式的测量之前，一定要进行相应的坐标转换。RTK坐标转换的方法有单点校正、多点校正及参数校正等。在单点校正的过程中，由于仅考虑了3个平移参数，校正点离基站距离近，校正后测量点位精度较高；若校正点离基站距离远，误差较大2。RTK单点校正法在测区半径小于5km情况下适用，测区半径大于5km，小于15km时可采用七参数法进行校正。本文重点介绍多点校正的方法进行坐标的转换，该方法简单适用。在测区内均匀的选择大于3个公共点，首先采用GPS测出公共点在WGS84坐标系下的三维坐标值，并将其与已知平面坐标系下的坐标值手动输入RTK手簿。利用手簿的RTK点校正功能进行精确校正，之后测取的坐标即可为项目要求下的平面坐标数据。由于多点校正法利用多个公共点参与校正，而不是一点校正，因此，其点校正精度较高，能够满足大比例尺地形数据采集的要求。3.3数据采集与数据处理地形数据采集在地形数据采集的过程中，可以利用RTK实时动态定位功能随时地为全站仪测量图根点，为碎部数据采集提供控制点。坐标测量的方法是全站仪与RTK联合进行地形要素的自动采集与存储，并利用南方CASS成图系统进行机助成图。对于开阔地段（如庄稼地、河流、沟渠、矿区等），可采用RTK实时动态系统直接进行野外数据测量；针对卫星信号较差的测区，由于信号接收效果差，会直接影响到数据精度与采集的效率。因此，此时可设置临时的图根控制点，利用RTK随时获得图根点坐标数据，然后用全站仪进行碎部数据采集。此时图根点的测量，为了提高测量精度，应将移动接收机架设在三角架上对中整平后进行测量。全站仪与RTK碎部地形数据采集有草图法及编码法。草图法地形测量过程中，须做好地形草图的绘制，绘制过程中草图点号须与采集点号一致，保证内业成图的准确性。而编码法测图只需要对局部地形复杂的地区绘制草图，在采集过程中给每个碎部点进行编码，然后提供软件便可以将数据处理展绘在软件当中，形成图形整体框架。两种方法各有有缺点：草图法优缺点有：外业