GPS和全站仪在数字测图中的联合运用

1、GPS和全站仪在数字测图中的联合运用周 镇（天津市静海县土地整理中心）摘 要：GPS-RTK和全站仪各有其适用条件，对于复杂的测区环境（如测区上空有遮挡或是地形起伏较大、地物繁多等），如果单独使用一种仪器进行作业,就可能会影响工程的进度甚至无法完成项目。GPS和全站仪联合测绘地形图可以优劣互补。为此，本文提出了应用GPS-RTK与全站仪联合作业的方法，即在进行地形测量时，空旷地区的地形、地物用RTK测之；村庄、城市内的建筑物、构筑物用RTK实时给出图根点的三维坐标，然后用全站仪测之。实践证明该方法是切实可行的。关键词：GPS-RTK；全站仪；联合作业；数字测图1 概述数字测图是近几年随着计算机

2、、地面测量仪器、数字测图软件的应用而迅速发展起来的全新内容，广泛应用于测绘生产、土地管理、城市规划、环境保护等部门。数字化测图作为一种全解析机助测图技术，与模拟测图相比具有显著优势和发展前景，是测绘技术的发展前沿。作为反映测绘技术现代化水平的标志之一，数字化测图技术将逐步取代人工模拟测图， 成为地形测图的主流。目前，数字测图野外数据采集设备主要有全站仪与 GPSRTK，两种测量方法都有自己的优点，同时其不足也是并存的。随着工程质量要求的不断提高，单一 使用 GPSRTK或全站仪已经满足不了实际测量工作的需要，这样就出现了在同一工程中同时采用两种方法的联合应用， 即GPSRTK的测量成果常为全站

3、仪所用，全站仪测量值又常作为检校GPS作业的依据，解决了水平方向遮挡（全站仪）问题，也解决了上方遮挡( GPSRTK) 问题，避免了单独使用 GPSRTK或全站仪作业的局限性，实现了优势互补、取长补短，可快速布设控制点，又能高精度快速地获得三维坐标。这样可以大大加快测量速度，提高工作效率。 本文主要介绍GPSRTK和全站仪在数字测化测图中的联合应用。2 全站仪与 GP SRT K数字测图分析与比较 2.1全站仪简介及测量原理 “全站仪”全称为“全站型电子速测仪”( Electronic Tachometer Totolstation) 通常又称为“电子全站仪”或“电子速测仪”。它是把测距、测角

4、和微处理机等部分结合起来形成一体能够 自动控制测距、测角、自动计算水平距离、高差、坐标增量等的测绘仪器，同时可自动显示、记录、存储和数据输出 ， 全站仪又因其实现了测距的发射轴、 接收轴与望远镜视准轴三轴共轴的结构 ，更适合于对移动目标及空间点的测量，内部有极其丰富的量软件，可方便快捷地进行操作。另外全站仪通过传输接口与计算机、绘图仪连接起来，配以数据处理软件和绘图软件，可以实现测图的自动化，并具有坐标放样和自由建站等特点。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，其测量原理为以测站为中心和依测站上的已知方向，测定已知方向与所求点方向间的角度和测量测站点到各碎部点的距离，以

5、确定所求点在图上的位置。 2.2 GPSRTK简介及其基本原理 RTK( Real Ti me Kinematic)技术就是载波相位差分技术，是建立在实时处理两个测站的载波相位基础上的。基准站通过数据链实时将采集的载波相位观测量及测站坐标信息一同发送给流动站，流动站接收GPS 卫星的载波相位与来自基准站的载波相位曰。并组成相位差分观测值进行实时处理，同时通过输入的相应的坐标转换参数和投影参数。能实时给出流动站的三维坐标及精度。RTK技术是GPS测量技术发展中的一个新的突破。具有定点速度快、误差不积累、节省人力、作业效率 高等特，广泛应用于工程测量、数字化测图等领域。 2.3 GPSRTK及全站

6、仪的优缺点比较 采用全站仪进行数字测图，设站灵活，操作简单，自动记录，自动计算，直接获取地面点三维坐标，成为勘测、设计、施工和管理不可或缺的测量工具。其缺点是要求通视，受地形和人为因素影响大；并且需建立足够的控制点，作业量大，投入也大，外业时间较长；而GPS RTK测量，可全天候进行，可省去大量的控制测量时间，无需与测站通视，工作效率很高，定位精度均匀，作业自动化、集成化程度高，在地形简单，天空开阔的地区，其优势更加明显，但在单基站的模式下受到作业半径的限制或遇到高大障碍物时，就很难接收到卫星和无线电信号，即使能够得到数据，精度也受很大影响圈 。 3 GPSRTK与全站仪联合作业方式研究 常规

7、测量工作遵循“ 从整体到局部， 先控制后碎部，分级布网，逐级控制”原则。具体工序包括首级控制网、加密控制网、图根控制网、特征点数据采集和成图。从施工流程可 以看出，完成一个测区的测量工作需要数次进出作业现场。在同一测站上多次设站，导致作业效率低下，数次设站也将造成不必要的精度流失( 如对中误差和定向误差增加等)。针对上述情况，利用RT K协同全站仪联合采集数据方式进行作业，用以克服作业过程中工序过多的弊端。简化原有的首级、加密、图根的选点、观测、计算过程，再据此进行界址、特征点数据采集的作业方式。从而达到提高作业效率，加快施工进度，减少对中误差和定向误差， 保证成果质量，节省人力物力的目的。利

8、用RT K与全站仪联合测量的作业模式分为两个步骤： 1 ) 利用RTK测量图根控制点，多数文献的大量试验表明，GPSRTK可以满足图根控制的要求。RTK技术进行控制测量既能够实时知道定位结果，又能实时知道定位精度。这样可以大大提高作业效率。2 ) 利用全站仪和GPSRTK联合测量碎部点，这样不但能解决水平方向遮挡(全站仪)问题， 也解决了上方遮挡(GPSRTK)问题，避免了单独使用 GPSRTK或全站仪作业的局限性。 应该注意的是在全站仪利用GPSRTK所测的图根点进行设站时， 要进行必要的检核， 这样才可以避免 GPSRT信号遮挡等原因造成的粗差，保证测图精度。如果已知控制点离测区很远，为了

9、加快测图进度，在 R T K组引测控制点时，全站仪组则先在测区内用假定坐标系统和高程系统进行测图，外业结束后，参照 R T K所测控制点坐标利用数字成图软件中坐标转换功能进行坐标转换。这样就打破“ 先控制、后碎部”的原则，为外业工作节约了时间。 4 结论 4. 1 地形测绘不需建立图根控制可节省大量的人力和物力；在开阔的区域用RT K进行数据采集，有占用人员少、速度快等优点；在通视不良好的区域，使用全站仪和RTK相结合，将发挥各自的优势，可大大加快数据采集速度，提高工作效率。4. 2 精度比较高用RTK采集数据时相邻点位误差相互独立，不积累、不传播，减少了人为的干预，自动化程度较高，很大程度上避免了人为误差，测图精度相当于传统测图法的图根点精度。4.3 点位精度分布较均匀每个点的误差均为随机产生，不会像传统测量一样产生误差积累，成果可靠。 参考文献 1 张正禄，工程测量学M 武汉：武汉大学出版社，2005 2 张风举，张花海，控制测量学M 北京：煤炭工业出版社，1999 3 潘正风，杨正尧，数字测图原理与应用M 武汉：武汉大学出版社，2004 4 宋伟东，王佩贤，数字测图原