GPS RTK与全站仪联合测图在地形测量中的应用

1、1 目目 录录 摘要摘要 .2 关键词关键词 .2 第一章第一章 前言前言 .3 第二章第二章 gps rtk.4 2.1 gps 简介.4 2.2 rtk 简介 .5 2.3 rtk 系统的组成 .5 2.4 rtk 的基本原理 .6 2.5 rtk 的局限性 .7 2.6 rtk 联合全站仪测图的优越性 .7 第三章第三章 rtk 坐标转换原理坐标转换原理.8 3.1 gps rtk 平面坐标转换算法.8 3.2 gps rtk 高程转换过程.9 第四章第四章 rtk 测绘地形图的准备工作测绘地形图的准备工作.12 4.1 基准站设置.12 4.1.1 设置参考站的配置集.12 4.1.2

2、 新建一个作业文件.14 4.1.3 连接仪器，设置仪器为参考站.16 4.2 流动站设置.17 4.2.1 设置流动站的配置集.17 4.2.2 新建一个作业文件.19 4.2.3 测量.20 4.3 建立坐标系统.21 4.3.1 一步法.22 4.3.2 经典三维法（以北京 1954 坐标系为例）.25 第五章第五章 rtk 联合全站仪测图实例联合全站仪测图实例.28 5.1 测区概况.28 5.2 人员配置.28 5.3 已有资料分析.28 5.4 数据采集.28 5.5 rtk 成果的质量检验 .29 5. 应注意的问题.30 第六章第六章 结语结语 .31 参考文献参考文献 .32

3、 致致 谢谢 .33 2 gpsgps rtkrtk 与全站仪联合测图在地形测量中的应用与全站仪联合测图在地形测量中的应用 摘要摘要：gps rtk(实时动态 gps 测量)技术能够实时地提供测站点厘米级的三维定位结果， 速度快、精度高，但应用范围受自然条件限制。全站仪是自动化程度很高的野外测量仪器， 精度高、应用广，但受通视条件、测量距离等因素制约。 本文介绍了全站仪联合 rtk 测图的作业流程，简要阐明了其在地形测量中的应用。在 利用实测数据成图的过程中，解决一些常见的问题，并给出解决的办法及依据，同时给出 一些有益的结论，以适应实际使用的需要。 关键词关键词：rtk；全站仪；数字测图 a

4、bstract：gpsrtk technique can provide, in real time, 3 dimension positioning achievementofmeasuring station which the precision is centimeter leve,l itsmeasuring velocity is quick, precision high, but its confined by the natura condition. total station surveying is amature techniquewith high accurate

5、 and isusedwidely. but it is confined by sigh conditions, measuring distance, etc. the operation process of rtk electronic tachometer is introduced and its application in topographic survey is briefly illustrated. solutions to some problems usually occur in the mapping process using actually measure

6、d data and some helpful conclusions are given for practical use. key words：rtk; electronic tachometer; digital mapping 3 第一章第一章 前言前言 随着测绘科学技术的发展，传统的测图方法正逐步被不断涌现的新仪器、 新设备、新技术、新方法所取代。gps-rtk(以下简称 rtk)与全站仪联合进行数 字化测绘地形图就是一种行之有效的新方法。随着 gps 系统的不断改进，已经 达到了比较满意的精度要求，可以满足常规测量的要求，尤其对于开阔的地段， 直接采用 rtk 进行全数字野外数据

7、采集。对于树木较多或房屋密集的地段，采 用 rtk 测定图根点，通过全站仪采集碎部点。基于此，我们在实践中尝试利用 全站仪联合 rtk 进行野外数据采集，然后在 cass5.0 环境下进行数字化成图， 结果显示该方案是可行的。 全站仪联合 rtk 测绘地形图，可以优劣互补。如果仅用全站仪进行数字化 测图，就必须建立图根控制网，这样须投入大量的时间、人力、财力；如仅用 rtk 测图，可以省去建立图根控制这个中间环节，节省大量的时间、人力和财 力，同时还可以全天侯地观测。由于卫星的截止高度角必须大于 13-15， 它在遇到高大建筑物或在树下时，就很难接收到卫星和无线电信号，也就无法 进行测量。如果

8、用全站仪联合 rtk 进行数字测图，上述弊端就可以克服。即在 进行地形测量时，空旷地区的地形、地物用 rtk 测图；树木或房屋密集地区的 建筑物、构筑物用 rtk 实时给出图根点的三维坐标，然后用全站仪测图。这 样可以大大加快测量速度，提高工作效率。 4 第二章第二章 gps rtk 2.12.1 gpsgps 简介简介 全球定位系统(gps)是本世纪 70 年代由美国陆海空三军联合研制的新一代 空间卫星导航定位系统。其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天 候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目 的，是美国独霸全球战略的重要组成。经过 20 余年的研究实验

9、，耗资 300 亿美 元，到 1994 年 3 月，全球覆盖率高达 98%的 24 颗 gps 卫星星座己布设完成。 24 颗 gps 卫星在离地面 1 万 2 千公里的高空上，以 12 小时的周期环绕地 球运行，使得在任意时刻，在地面上的任意一点都可以同时观测到 4 颗以上的 卫星。卫星的位置可以精确测定，在 gps 观测中，我们测出卫星到接收机的距 离，利用三维坐标中的距离公式，利用 3 颗卫星，就可以组成 3 个方程式，解 出观测点的位置(x, y, z )三个未知数。考虑到卫星时钟与接收机时钟之间的 误差，实际上有 4 个未知数，x, y, z 和钟差，因此，需要引入第 4 颗卫星，

10、形成 4 个方程式进行求解，从而可以确定某一观测点的空间位置，精确算出该 点的经纬度和高程。 事实上，接收机经常可以锁住 4 颗以上的卫星，这时，接收机可按卫星的 星座分布分成若干组，每组 4 颗，然后通过算法挑选出误差最小的一组用作定 位，以便提高精度。 由于卫星运行轨道、卫星时钟存在误差，大气对流层、电离层对信号的影 响，以及人为的 sa 保护政策，使得民用 gps 的定位精度只有 100 米。为提高定 位精度，普遍采用差分 gps (dgps)技术，建立基准站(差分台)进行 gps 观侧， 利用已知的基准站精确坐标，与 gps 接收机的观测值进行比较，从而得出一个 改正数，并对外发布。接

11、收机收到改正数后，与自身的观测值进行比较，加以 改正计算，可以消去大部分误差，得到一个比较准确的位置数值。 实验表明，利用差分 gps，定位精度可提高到 5 米。由于 gps 技术所具 有的全天候、高精度和自动测量的特点，作为先进的测量手段，己经融入了国 民经济建设、国防建设和社会发展的各个应用领域。 5 随着冷战结束和全球经济的蓬勃发展，美国政府于 2000 年 5 月 1 日宣布在 保证美国国家安全不受威胁的前提下，取消了 sa 政策。gps 民用信号精度在全 球范围内得到改善，利用 c/a 码进行单点定位的精度由 l00 米提高到 20 米，这 样进一步推动 gps 技术的应用，提高生产

12、力、作业效率、科学水平以及人们的 生活质量，刺激了 gps 市场的不断发展。 2.22.2 rtkrtk 简介简介 rtk(real time kinematic)实时动态测量系统，它是集计算机技术、数字 通讯技术、无线电技术和 gps 测量定位技术为一体的组合系统；它是 gps 测量 技术发展中的一个新突破。rtk 定位精度高，可以全天侯作业，每个点的误差 均为不累积的随机偶然误差。如：华测 x90 系统，外业操作十分简单，只需一 人，属于真正的一人操作系统。其水平标称精度为 10 mm+2 ppm，垂直标称精 度为 20 mm+2 ppm。能够满足地形测量的精度要求。 rtk 为实时动态测

13、量技术，利用卫星发射的两个载波 l1(1575.42mhz)和 l2(1227.60mhz)，以载波相位测量为根据的实时差分测量技术。一般情况下， 有一个基准站和一个以上的流动站。基准站可设在已知点也可在未知点上，利 用求测的 wgs-84 坐标和已知的地方坐标可求出坐标转换的参数，在求得转换 参数后，利用基准站时时测得站点坐标信息于流动站测得的时时坐标信息，两 站之间的基线向量来求出流动站的时时坐标。在后续测量中，求未知点时可直 接得到地方坐标系中的坐标。在不同的 rtk 设备中求解的要求略有不同。 2.32.3 rtkrtk 系统的组成系统的组成 gps-rtk 系统由基准站、若干个流动站

14、及无线电通讯系统三部分组成。基 准站包括 gps 接收机、gps 天线、无线电通讯发射系统、供 gps 接收机和无线 电台使用的电源(12 伏蓄电瓶)及基准站控制器等部分。流动站由以下几个部分 组成：gps 接收机、gps 天线、无线电通讯接收系统、供 gps 接收机和无线电使 用的电源及流动站控制器等部分。用框图表示参见图 2.1。 6 图 2.1 rtk 系统结构图 2.42.4 rtkrtk 的基本原理的基本原理 gps 系统包括三大部分：地面监控部分、空间卫星部分、用户接收部分， 各部分均有各自独立的功能和作用，同时又相互配合形成一个有机整体系统。 对于静态 gps 测量系统，gps

15、系统需要二台或二台以上接收机进行同步观测， 记录的数据用软件进行事后处理可得到两测站间的精密 wgs-84 坐标系统的基线 向量，经过平差、坐标转换等工作，才能求得未知的三维坐标。现场无法求得 结果，不具备实时性。因此，静态测量型 gps 接收机很难直接应用于具体的测 绘工程，特别是地形图的测绘。 rtk 实时相对定位原理如图 2.2 所示：基准站把接收到的所有卫星信息(包 括伪距和载波相位观测值)和基准站的一些信息(如基站坐标天线高等)都通过无 线电通讯系统传递到流动站，流动站在接收卫星数据的同时也接受基准站传递 的卫星数据。在流动站完成初始化后，把接收到的基准站信息传送到控制器内 并将基准

16、站的载波观测信号与本身接受到的载波观测信号进行差分处理，即可 实时求得未知点的坐标。数据流程如图 2.3 所示。 图 2.2 rtk 实时相对定位示意图 7 图 2.3 rtk 数据流程 2.52.5 rtkrtk 的局限性的局限性 rtk 在城市测量中，一般流动站和基准站距离达不到 rtk 设备中所标述的 最大值(一般为 20km)。城市中一般能达到 500-3000m，且 rtk 的缺点在城市测 量中能够完全体现，如：多路径效应、电磁波干扰、高大建筑物对接受机视野 的限制等。这些缺点给城市测量中带来了巨大的影响，使得测量无法快速进行 并且定位精度也受到一定的影响。 2.62.6 rtkrt

17、k 联合全站仪测图的优越性联合全站仪测图的优越性 为能够满足城市测量的需求，以及在短时间内完成作业任务，使用全站仪 与 rtk 联合可以满足这些需求，并且能够保持更好的精度。城市中高等级控制 点距离远、不通视，普通等级点城市中破坏大、测量过程中通视不方便(车、人 容易阻挡视线)。完全利用全站仪耗时间、耗人力，无法快速测量。利用 rtk+ 全站仪的方法可以很好的解决这些问题。在测区范围内利用 rtk 布设控制点、 在 rtk 不容易到达或局限性较大的地方可在附近布设控制点在利用全站仪进行 测量，这样可以快速完成各种测量任务切精度也可保证。 8 第三章第三章 rtk 坐标转换原理坐标转换原理 3.

18、13.1 gpsgps rtkrtk 平面坐标转换算法平面坐标转换算法 gps rtk 测量观测手簿软件一般采用平面转换模型求解 wgs84 坐标系与地 方坐标系之间的转换参数。 假设北京 54 椭球的中心和坐标轴方向与 wgs84 椭球相一致，可通过平面转 换模型，将 gps 定位得到的大地经纬度和大地高，通过以下过 t hlb 848484 程转换成平面坐标： t gg yx , 1) 由 wgs-84 的椭球参数，即椭球长半径和扁率，由（3.1）式将 换算至空间直角坐标： t hlb 848484 t zyx （3.1） bhenz lbhny lbhnx sin)1 ( sincos)

19、( coscos)( 2 其中：为卯酉圈半径； be a n 22 sin1 为椭球第一偏心率的平方； 2 22 2 a ba e a 为椭球的长半轴，b 为椭球的短半轴。 2) 由北京 54 椭球的椭球参数，由（3.2）式将换算至大地坐 t zyx 标形式： t hlb 545454 nbyxh yxbnezb xyl sec / )sinarctan( )/arctan( 22 222 （3.2） 3) 根据工程需要，确定中央子午线、投影面高程及北向东向平移量，由 （3.3）式进行高斯投影，将投影为当地坐标： t lb 5454 t gg yx 9 （3.3） 5222 423223 62

20、22425 442232 )5814 185(cos 120 )1 (cos 6 cos )3302705861(cossin 720 )495(cossin 24 cossin 2 lt ttb n ltb n blny ltttbb n ltbb n blb n xx 以上步骤是在假定 54 椭球与 wgs-84 椭球的中心与坐标轴相同的前提下进 行的，但实际中还应考虑旋转平移缩放的问题。若 gps 测定的大量点中，已知 部分点的平面坐标为，则可写出这些点的平面坐标与已知坐 t gg yx t gg yx 标之间的关系： t gg yx 0 0 1 g g g g y x rr y x y

21、 x （3.4） 其中： 为坐标平移量； t yx 00 为缩放尺度；r 为旋转矩阵，为旋转角。 )cos()sin( )sin()cos( r 为求出（3.4）式中的平移、缩放尺度和旋转参数，至少需要已知两个平面 点，如多于两个点，可按最小二乘法进行拟合求解。对所有的 gps 测定点经过 以上 3 个步骤及公式（3.4）的计算，即可求得当地平面坐标。由于（3.4）式 是一个线性变换公式，而 gauss 投影变形是非线性的，因此平面转换模型只适 合范围较小的测量工程项目使用。 3.23.2 gpsgps rtkrtk 高程转换过程高程转换过程 由 gps 相对定位的基线向量，可以得到高精度的大

22、地高差。如果在 gps 网 中，已知一个点的大地高，就可以在 gps 网平差后求得全网各点的大地高。大 地高是以参考椭球面为基准面的，地面点大地高的定义是：由地面点沿通过该 10 点的椭球面法线到椭球面的距离。但是，我国通用的是正常高系统，是以似大 地水准面为基准面的，参考椭球面与似大地水准面是两个不同的基准面，二者 既不重合也布平行，大地高与正常高之间的差值称为高程异常。因此，在 gps 测量中，在得到 gps 点的大地高之后，要得到实际工作需要的正常高，还需要 求解高程异常。在 gps 网中，已知一个点的大地高，对该网进行网平差 k p k h 后，可知各点的大地高（大地高用（3.2）式中

23、的求得） 。又已知点的 i h 54 h k p 正常高，并且由水准联系测得到另外一些 gps 点的与点的正常高差， k h k p ki h 则可以求得各点的高程异常，用公式可表示为： )( kikiiii hhhhh （3.5） 由上式还可知，对于 gps 网中未联测水准的点，如果知道高程异常，就可 以得到正常高。由单点定位得到的 gps 点的大地高具有很高的精度，如果水准 测量的精度也很高，则可以得到高精度的高程异常。在测量区域不大的范围内， 似大地水准面的变化比较平缓，可以利用联测水准的 gps 点用曲面拟合法来逼 近似大地水准面，以求得其它 gps 点的高程异常，进而求得正常高。 曲

24、面拟合法，就是将高程异常近似看作是一定范围内各点坐标的曲面函数， 高程异常在此范围内变化平缓，可以利用已联测水准的 gps 点的高程异常来拟 合这一函数。在求得函数之后，就可以计算其它 gps 点的高程异常和正常高。 通常采用二次曲面函数对高程异常进行曲面拟合。 对于 gps 水准联测点，拟合模型表示为： k p （3.6） kkkkkkki yxyxyx 5 2 4 2 3210 上式中： ，为重心坐标， 为点的平面坐标，为拟合残差。由上式可知， 0 x 0 y k x k y k p k 采用二次曲面拟合时，至少应有 6 个 gps 水准联测点，当少于 6 个联测点时， 应该去掉二次项系数

25、，变成平面函数拟合模型： kki yx 210 （3.7） 0 0 yyy xxx kk kk 11 平面拟合只限于小区域且较为平坦的范围。如果能提供 10 个或更多的水准 联测点，则可采用三次曲面函数来拟合，效果会更好，三次曲面拟合模型如下： kkkkk kkkkkkkki yxyxa yxyxyxyx 2 9 2 8 3 7 3 65 2 4 2 3210 求出似大地水准面之后，gps 网中各点高程可以通过（3.5）式求得。 12 第四章第四章 rtk 测绘地形图的准备工作测绘地形图的准备工作 4.14.1 基准站设置基准站设置 作业前，首先要对基准站进行设置。基准站可架设在已知点上，也可

26、架设 在未知点上。本文以徕卡 1200 接收机为例，说明基准站的设置过程: 基准站的架设包括电台天线的安装，电台天线、基准站接收机、dl3 电台、 蓄电池之间的电缆连线。基准站应当选择视野开阔的地方，这样有利于卫星信 号的接收。首先将基准站架设在未知点上，将基准站接收机与手薄连接好（进 行基准站设置）设置完成后段开连接， 基准站接收机与电台主机连接，电台主 机与电台天线连接好； 基准站接 3 机与无线电发射天线最好相距 3 m 开外，最 后用电缆将电台和电瓶连结起来，但应注意正负极。注意事项：无线电发射天 线，不是架设的越高越好，根据实际情况调整天线高度。风大时天线尽量架低 以免发生意外。 4

27、.1.4.1.1 1 设置参考站的配置集设置参考站的配置集 在主菜单上选择第 3 个图标 “管理” ，选择第 5 项“配置集” ，然后按 f2 新建，输入名字。按 f1存储，直到在“实时模式”处(见图 4.1)回车 选择参考站，到下面窗口图 4.2。 图 4.1 管理 13 图 4.2 实时模式 在“实时数据”处选择电台数据传输类型，即数据格式，可选格式 leica 专用格式，cmr,cmr+格式，和 rtcm 格式，选什么样的格式都行，要注意的是， 参考站选了什么格式的数据，流动站必须与之相同。 “端口”可任选其一，然后 按 f5设备，到左下图 4.3。 图 4.3 选择电台数据传输类型 如

28、左上图，按 f6换页 到右上图，在电台卡页处选择“pacificcrest pdl”电台，按 f1 继续，到左下图图 4.4。 14 图 4.4 参数选择 如左上图按 f1 继续，到右上图，在“通道”处修改电台通道，每一个通道 对应一个频率，可直接输入通道号值，如 1，按回车键确认即可。注意，如果 参考站通道选 1，流动站电台通道必须也选为 1，按 f1 继续，设置天线，如图 4.5。 图 4.5 天线选择 按 f1 继续，到下图图 4.6。 15 图 4.6 数据记录 在此处， “记录原始数据”选为“是是”或者“否否”均可，一般地，做 rtk 测 量不需要记录原始数据。按 f1 继续，直到结

29、束保存。配置集建立完成后回到主 菜单。 4.1.24.1.2 新建一个作业文件新建一个作业文件 在主菜单界面选“管理” ， 见图 4.7。 图 4.7 管理 选“作业”进入左下图，见图 4.8。 图 4.8 新作业 在左上图按 f2 新建，如右上图，输入作业名称，描述，创建者，编码表， 坐标系，平均设置均可不选， “设备“必须选 cf 卡，不能选内存。 按 f1 保存，到下图（见图 4.9） 。 16 图 4.9 作业 光标在要选用的作业处，按 f1 继续，这个作业被选用，以后要输入数据才 能进入到这个作业里面。回到主菜单。 4.1.34.1.3 连接仪器，设置仪器为参考站连接仪器，设置仪器为

30、参考站 把仪器连接加设好以后，在主菜单界面选择测量，进入测量界面，见图 4.10。 图 4.10 测量 选择作业，选择配置集，天线，按 f1 继续，到右上图，如果参考站点坐标 已知，我们可预先把此点的坐标输入到仪器里面，在“点号”处选择参考站所 在点的点号，输入仪器高。 按 f1 继续使参考站开始工作。或者在右上图所示，光标在“点号”处回车， 见图 4.11。 17 图 4.11 输入点坐标 按 f2新建，如右上图，输入已知点号和已知 84 坐标，按 f1 保存，再 按 f1 继续，输入仪器高，再按 f1 继续，参考站开始工作。 如果参考站仪器所在点位的 wgs84 坐标未知，则按 f4“在这

31、儿” ，见图 4.12。 图 4.12 设置参考站 仪器自动测量出当前点位的 wgs84 座标，输入点号，按 f1 保存，如右上图， 输入仪器高，按 f1 继续，见图 4.13。 18 图 4.13 参考站测量 参考站仪器设置完成。设置好以后，正常情况下上图中红色小圈里的箭头 应该是向着左上方，有规律的一闪一闪，说明参考站仪器开始正常工作了。 当要停止工作时，只需按一下 f1 键停止即可回到主菜单 。 4.24.2 流动站设置流动站设置 4.2.14.2.1 设置设置流动流动站的配置集站的配置集 首先设置流动站的配置集。前面步骤同参考站设置一样，一直到图 4.14 所 示： 图 4.14 流动

32、站配置 “实时模式”选择“流动站” ， “实时数据”要和参考站选为一样的类型， “参考站传感器”和“参考站天线”选项如上图，按 f5“设备” ，到图 4.15。 图 4.15 选择电台 按 f6 到右上图，按上图所示选择，按 f1 继续，到图 4.16。 19 图 4.16 电台通道和天线设置 “通道”要和参考站仪器选为一样。按 f1 继续，到上右图。 “流动站天线“按右上图所示选择，其他不变，继续，以后的设置同前面 所讲静态设置一样。 4.2.24.2.2 新建一个作业文件新建一个作业文件 在主菜单界面选“管理” ，见图 4.17。 图 4.17 管理 选“作业”进入图 4.18。 20 图

33、 4.18 新作业 在左上图按 f2 新建，如右上图，输入作业名称，描述，创建者，编码表， 坐标系，平均设置均可不选， “设备“必须选 cf 卡，不能选内存。 按 f1 保存，到图 4.19。 图 4.19 作业 光标在要选用的作业处，按 f1 继续，这个作业被选用，以后要输入数据才 能进入到这个作业里面。回到主菜单。 4.2.34.2.3 测量测量 在主菜单进入测量界面，见图 4.20。 图 4.20 测量 21 如左上图，选择建立的作业，选择建好的流动站的配置集，按 f1 继续，到 右上图，注意右上图黄圈处的箭头应该朝向右下方有规律的一闪一闪，表明电 台信号联通了，上图红圈处应为十字丝，才

34、表明仪器初始化完成，得到固定解。 只有固定解才满足一定的测量要求。 如果如右上图所示，十字丝中间有小圆圈，说明解结果为浮动解，精度约 为分米级。 输入点号，按 f1观测，如图 4.21。 图 4.21 测量 在 3d cq 处显示精度，一般地，固定解的精度应该在厘米级或者毫米级， 看“rtk 定位”后面的数值表示测量了几个历元。只要是固定解，测量几秒即 可。 按 f1 停止，再按 f1 保存，此点测量完成，移动仪器到下一点重复测量。 4.34.3 建立坐标系统建立坐标系统 因为 gps 接收机测量的坐标为 wgs84 坐标，而我们需要的坐标为地方平面 坐标，所以必须建立一个转换关系，即建立一个

35、坐标系，把 gps 坐标转换成我 们需要的坐标。 在 leica-1230 gps 接收机里面建立坐标系有三种方法，一步法，两步法， 经典三维法。一般地，在不太大的区域工作（小于 200 平方公里）我们可以选 用一步法，在大区域工作可以选用两步法和经典三维法。 一步法是最简单的方法，这种方法不需要知道椭球参数，不需要知道投影 方法，只需要知道一到多个点的已知平面坐标（平面坐标既可以是地方坐标也 可以是北京 54 坐标或者西安 1980 坐标）和 wgs84 坐标即可。 两步法和经典三维法必须知道椭球参数，投影方法（如高斯投影） ，平面坐 22 标必须是北京 54 坐标或者西安 1980 坐标，

36、而且，经典三维法必须知道三个以 上点的已知坐标值。 要建立坐标系，我们必须已知点的地方坐标和 wgs84 坐标，把这些坐标输 入到仪器里面去，再来建立坐标系。 但是，经常地，我们只知道地方坐标而不知道 wgs84 坐标，那我们可以利 用 rtk 流动站直接到已知点上面去通过 rtk 测量得到这个点的 wgs84 坐标，这 样，这些点的地方坐标和 wgs84 坐标均已知。 现在我们已知三个点的地方坐标和 wgs84 坐标，地方坐标点号为 1，2，3，保存在作业名称为 difang 里面，wgs84 坐标点号为 w1,w2,w3,保存在 作业名称为 wgs84 里面，下面建立坐标系。 （两步法介于

37、一步法和经典三维法之 间，就不详细介绍了） 。 4.3.14.3.1 一步法一步法 在仪器主菜单，选“程序” ，进入菜单，到图 4.22。 图 4.22 应用程序 选择“定义坐标系”到右上图，在“名称”处输入要建的坐标系名称，如 onestep,在“wgs84 点作业”处选择已知的 wgs84 坐标点所在的作业，在“地 方坐标点作业”处选择已知的地方坐标点所在的作业， “方法”选择通常， 按 f1 继续，到图 4.23。 23 图 4.23 定义坐标系 如上页左上图所选，按 f1 继续，到上页右上图，大地水准面模型选“无” ， 按 f1 继续，到图 4.24。 图 4.24 匹配点 在左上图，

38、按 f2“新建” ，到右上图，在“wgs84 点”选一个点，在“已知 点”处选一个与 84 点对应的点， “匹配类型”中选择右上图，按 f1 继续，到 图 4.25。 图 4.25 新建匹配点 24 在左上图按 f2“新建”到右上图，再选择一对对应的点，按 f1 继续，再 如上两步，直到所有的点都加入进来，如图 4.26。 图 4.26 匹配点 如左上图按 f1计算，到右上图，如红圈处，看残差是否满足要求，一 般地，残差应该为厘米级或者毫米级。 按 f3“结果” ，再按 f4“比例” ，如图 4.27。 图 4.27 转换结果 如左上图，看“尺度”是否合适，一般地，只要坐标没有问题，尺度应该

39、很接近 1，如 0.9999728 或 1.0000748，否则就有问题，要重新检查已知坐标是 否有错。 按 f1 继续，再按 f1 继续，到右上图，再按 f1 保存即可。此坐标系建立完 成。 回到主菜单，进入测量界面，如图 4.28。 25 图 4.28 选择坐标系 如左上图，按 f6“坐标系” ，到右上图，选择建好的坐标系，按 f1 继续， 回到测量界面，如图 4.29。 图 4.29 开始测量 如上图，坐标系变为自己建立的坐标系，再继续进入测量，这样所测量得 到的坐标就是我们自己需要的地方坐标了。 4.3.24.3.2 经典三维法（以北京经典三维法（以北京 19541954 坐标系为例）

40、坐标系为例） 在仪器主菜单选择程序菜单进入，见图 4.30。 26 图 4.30 应用程序 选择“定义坐标系”到右上图，在“名称“”处输入要建的坐标系名称， 如 sanwei , 在“wgs84 点作业”处选择已知的 wgs84 坐标点所在的作业，在 “地方坐标点作业”处选择已知的地方坐标点所在的作业， “方法”选择通 常，按 f1 继续，到图 4.31。 图 4.31 选择转换类型和参数 如左上图所选，按 f1 继续到右上图，在“椭球”处回车，如图 4.32。 图 4.32 椭球 27 按 f2“新建” ，如右上图，输入椭球名称和椭球参数，按 f1 保存，再按 f1 继续到图 4.33。 图

41、 4.33 新建投影 在“投影”处回车，如右上图，在“名称”处输入投影名称，在“类型” 处选择如上图， “假定东坐标”处输入 500000 米， “中央子午线”输入工作所在 地的投影带的中央经度，尺度比为 1，带宽：有 3 度和 6 度之分，输好后按 f1 保存，再按 f1 继续到图 4.34。 图 4.34 匹配点 大地水准面和 cscs 模型我们国内没有，就选“无” ，按 f1 继续到右上图， 按 f2”新建”到图 4.35。 28 图 4.35 选择匹配点 按 f1 继续，重复上一步骤，直到如右上图所示。要注意的是，经典三维法 必须有不少于 3 个点已知点才可计算，前面所讲的一步法只要两

42、个点就可以计 算，一般地，点越多效果越好，当然已知点的坐标值精度要足够好，且已知点 最好是同级别精度的点，下面操作同上面所讲的一步法一样，按 f1 计算，检查 结果，保存即可。 第五章第五章 rtk 联合全站仪测图实例联合全站仪测图实例 5.15.1 测区概况测区概况 我单位承担了某测区的测量任务，总面积约为，成图比例尺为 2 1.5km 1:2000。该测区位于丘陵地带，地形条件复杂，测区内部有两个主要的山体， 山上以荒草和灌木为主。两个建筑物密集区（ 一村庄，一矿山集中区） 。 综合测区以上情况，通过认真讨论、试验和分析，决定对于接收卫星信号 较好的山坡和平坦地区采用 rtk 进行碎部测量

43、；其余地区采用全站仪进行碎部 测量；全站仪所需图根控制点采用 rtk 进行测定。测图方式为野外数字化测图， 使用一套徕卡 1200（1+3）动态 gps 接收机、两台徕卡全站仪进行外业采集， 应用南方公司 cass5.0 地形地籍软件成图，为便于规划设计，地形图不进行分 幅，等高距为 1 m。 29 5.25.2 人员配置人员配置 在人员分工上，rtk 分为 3 组(每个流动站为一组)，每组 2 人，一人操作 rtk，一人画草图；另有一人留守基准站，负责基准站的安全；每组画草图的人 员将野外采集的数据导入计算机，根据野外草图进行数字化成图。全站仪组为 3 人 ，一人施仪，一人跑尺，一人画草图。

44、人员配置共 7 人，所以 rtk 与全站 仪分开时段测图。 5.35.3 已有资料分析已有资料分析 测区附近有 gps 四等点 3 个，保存完好，精度满足要求。1 个点在测区外 2 个点在测区内，用这 3 个点做 rtk 的点校正。 5.45.4 数据采集数据采集 在本次的地形图测绘中利用 rtk 随时为全站仪测图测量图根点。按照城 市测量规范中地形测量的要求进行地形图的碎部测量。测量方法是全站仪与 rtk 联合进行地形要素的自动采集和存储，并通成图。对于开阔的地段(主要是 田野、公路、河流、沟、渠、塘等)直接采用 rtk 进行全数字野外数据采集。实 地绘制地形草图，对于树木较多或房屋密集的村

45、庄等采用 rtk 给定图根点位， 利用全站仪采集地形地物等特征点，实地绘制草图。回到室内将野外采集的坐 标数据通过数据传输线传输到计算机，根据实地绘制的草图，在计算机上利用 cass6.0 成图软件进行制图。 rtk 作业的具体操作： 采用 rtk 技术进行碎部点采集，所采集的数据为当地平面坐标； 应用 rtk 采集碎部点时，遇到一些对卫星信号有遮蔽的地带，这时可采 用 rtk 给出图根点的点位坐标，然后采用全站仪测碎部点坐标。 全站仪作业的具体操作： 整平对中，对中偏差不得超过 1mm； 启动全站仪，进入文件管理界面，建立文件名，并选择该文件在文件下 存储； 以后视点为检核点进行检核，偏差在

46、限差范围内方可进行点收集，否则 查明原因，符合限差要求方可采集数据； 采集碎部点数据信息。 30 全站仪注意事项 一个测站应一个方向观测，切勿盘左盘右不分； 一个测站仪器如有碰动需重新对中整平检核。 5.55.5 rtkrtk 成果的质量检验成果的质量检验 为了检验 rtk 图根点实际精度，rtk 测量结束后，应用徕卡全站仪对部分 通视图根点间的相对位置关系进行实测检查。检查工作共布设了两条附合导线， 导线起算点为已知 gps 点，共联测检查了 20 个图根点。根据导线测量成果与 rtk 结果的较差，可算出图根点相对于相邻点点位中误差和高程中误差，见表 5.1。根据表 1 的数据可算出图根点点

47、位中误差 mp=4.3 cm，高程中误差 mh=6.3 cm；分别小于预设精度10 cm，也小于城市测量规范规定值 20 cm；完全符合图根控制和碎部点精度要求。 由于 rtk 测设的相邻图根点之间并没有直接联系，因此，其“相邻点”与 导线测量中所讲的相邻点意义不同，它仅仅是地理位置的相邻，彼此之间没有 误差传递，相邻点之间的点位误差只与卫星信号的质量以及卫星的分布质量有 关。因此，不能以导线测量的相对误差、角度中误差等指标作为衡量 rtk 相邻 点精度的指标。 表 5.1图根点与导线点精度对比分析表 坐标较差（cm）点位较差高程较差点号 d xd yd p/cmd h /cm t1+3.1-2.33.9+7.1 t2-0.9+3.53.6+5.0 t3+4.3+4.05.9+8.0 t4+3.7+5.16.3+7.8 t5+1.1+3.94.1+6.5 t6+2.7-2.23.5-4.3 t7+4.8-3.76.1-9.7 t8-1.1+0.81.