GPS RTK与全站仪在地形图测绘中的应用分析

摘要： 近年来，随着在我国经济高速发展，全国工程建设的项目也在逐渐增多，因此建设行业对地形图的要求和需求也变得愈加迫切。不仅如此，目前建设行业对地形图的实时性和实用型的要求已经不同以往，要求更加精确。近年来GPS系统技术已经进一步完善成熟，被广泛应用到数字测图中。但是仅仅应用GPS技术制图是不够的，在数字化测图中，将GPS RTK与全站仪联合到一起的方法可以提高测绘的精确度与效率。本文借以地形测绘图为例，介绍了GPS RTK 与全站仪在测绘地形图中的应用与方法，并对该方法操作方法进行了大致阐述。

[Abstract]In recent years, with China's rapid economic development, national construction projects are gradually increased, so the construction industry on the topographic map of the requirements and needs are becoming increasingly urgent. Moreover, the current topographic map of the construction industry and the practical real-time requirements different from the past, requiring more precise. In recent years, technology has further improved GPS systems mature, widely applied to Digital Mapping. However, application of GPS technology mapping alone is not enough, in the digital mapping, GPS RTK and Total Station will be combined together ways to improve mapping accuracy and efficiency. This topographic mapping to map an example, the GPS RTK and Total Station surveying topographic map in the application and methods, and methods of the method is roughly explained.

关键词：GPS RTK全站仪地形图测绘

GPS与RTK技术分析

众所周知，GPS实时动态测量技术，简称RTK。其具体作业方法是在已知的一个点上面设置一台GPS接收机作为基准站。并将一些必须的数据，例如基准站的高程等等输入GPS的控制手簿，设置一台到多台不等的GPS接收机装置作为流动站。基准站和流动站可以同时接收卫星信号。由此可见，采用RTK技术进行地形图测绘，不像以往那样，要求点之间严格进行通视，只要一个人挟着GPS流动接收机在等待测量的地物地貌碎部点进行数据的采集，并且通视输入地物编码，再通过控制器手簿，便可以实时测定碎部点的三维坐标，获得准确数据。最后再通过专用的测绘软件接口下载数据，利用成图软件对地形图进行编辑即可。

GPS RTK 的测量方式按照基准站的假设方式可以分为两种。第一种是基准站架设在已知点上，然而这种方法比较麻烦，需要手动启动基准站的接收机才可以，架设的地点也十分受限制。因为因此这种方法不是我们提倡的。第二种方式，是把基准站架设在高处，任意位置均可，这种方法比较方便。便于我们接受和发射信号。因此我们提倡这种方法。

另外，必须要提及野外作业的部分。采用GPS RTK 协同全站仪进行数字化测图的作业流程包括几个步骤，分别是控制测量，图跟点测量，碎部点测量和数字化成图。但是在这其中，最大的便利是利用RTK技术不但可以测量图跟点，还可以测量碎部点，为工作节省了时间。

RTK测量的误差及技术问题

如上文提到，GPS技术与RTK技术的联合是一种最新的便捷技术，但是目前仍存在很多技术上的潜在问题。例如，虽然GPS RTK作为应用熟练的技术，但是在地形图的测绘中仍然不可避免的存在误差。误差，是影响此项技术应用的一个重要问题。究其误差源，涉及到一些技术问题。

产生RTK测量误差的问题主要包括GPS卫星，RTK设备，测量环境，用户专业水平，和测量方法五个因素。第一，GPS卫星的误差源包括大气状况等因素。大量资料证明，RTK测量的基线长度值与同轨道误差和大气影响密切相关。由此可见，大气等非可抗力因素是影响测量的一个主要原因。而RTK设备的产生误差的原因则是因为，国内目前品牌众多，其设备质量优劣程度影响测量精度。其次，测量环境对于精确性与可靠性的影响与静态GPS的影响因素相似。再次，用户的专业水平，作为一个随机的，不确定的因素对测量精度也有很大影响。可见，观测过程中，观测者必须十分谨慎，认真。最后，测量方法作为产生误差的一个原因，要求我们必须选择合理准确的技术方案。因为只有一个合理切当的方案对于提高测量的精确性才是基本的保证。

全站仪原理及应用

全站仪是电子全站仪的简称。他的优点是兼有自动测距，测角度，计算一级数据自动记录传输的功能。因为仅仅应用GPS RTK 在测量中会不可避免存在错误，全站仪被作为联合应用的设备广泛应用。在地形测量，控制测量中起到十分重要的作用。此处不做过多分析。

在此仅仅说一下全站仪测量碎部点的过程。在测量站上架设起全站仪，经过定向，观测碎部点上面放置好的棱镜。我们得到方向，竖直角，距离等观测值。这样，记录在电子手簿或者全站仪的内存内部。野外数据采集观测碎部点的时候，绘制工作草图，这也是保证数字成图质量的一个重要措施。

另外，在所有的外业和内业都完成以后，要到测区进行实地检查。在这个过程全站仪的作用不可小觑。首先要检查点位精度，需要用全站仪测量出相邻已知点的距离，并且与早先的已知资料进行比对，要求误差应该小于规定。其次要进行地物，地形的检查，对于疏漏应该及时补测。

联合应用分析

GPS与RTK联合应用主要是利用联合应用工作效率高的特点，进行工作。二者联合应用，可以避免受卫星状况限制，天气环境的影响和数据传输受到干扰等问题。联合应用普遍来说包括以下几个步骤。

要布设控制点。这个步骤是以后所有步骤的基础。在GPS与RTK有效作业半径的三分之二之内进行制高点基准站设置。而控制点的需在你则要尽量避开无线电干扰较大的路径。在RTK基准站设置完成后，便可以开始观测坐标点。如果找不到已知的坐标点，便可以在基准站的附近测量出固定解，并利用全站仪反复验证结果的准确性和可靠性。另外，在测试区，应该均匀布置控制点的位置，一般的边长取为一千米左右，这样有利于数据采集和基准点重置。

图根点和碎部点的数据采集。在第一步完成后，GPS和RTK便可以联合全站仪进行地形地物的数据采集了。要强调的是在每次作业之前都要设置GPS与RTK的基准站。再联合测试处三个控制点的坐标，坐标必须是三维的。将其中一个坐标作为全站仪的测站点，另外两个则作为定向点和检查点。这样联合作业的好处就在于，对于全站仪不便测的数据，可以用GPS和RTK进行测绘。对于GPS与RTK不便测出的数据，可以用全站仪进行测量。在数据全部采集完成后可以用计算机进行分离。对于图根点的有关数据要单独提炼出，用原始测量的数据形式进行平差，计算出图根点坐标以后，对碎部点进行处理。以上两步是无论什么形式的联合作业都要经历的两个基础步骤。此外，根据地形和环境的不同，不同的作业可以应用不同的特殊方案。

例如，很多文献表明，在全站仪利用GPS和RTK进行所谓的图根点设站时，要进行必要的检查。因为在有些地方，由于信号遮挡等原因，会造成作业的误差，反复检查可以保证测图的精度。同时，如果控制点距离测区很远，为促进测图进度，RTK测试控制点时，全站仪可以在测区内部利用假设的坐标系统进行测图。在外业结束以后只要参照RTK测出的控制点坐标就可以进行坐标转换。在这一步骤中，数字成图软件的坐标转换功能起到很大作用。针对上述情况，利用二者联合的作业方法克服了作业过程中工序步骤较多的弊端，也节省了人力和物力，保证了作业成果和效率。

总结：

大量研究及实验证明，以GPS RTK 和全站仪结合的方法进行测量和地形图绘制，可以使得外业的工作量大大减少。并且使得工作效率显著提高。究其原因，RTK 与全站仪测量联合采集数据，可以避免单纯的全站仪测量易受到地形，植被覆盖等多重因素影响的缺点。此外，由于RTK在测量时容易受到外界干扰，联合测量可以互补，提高作业效率。事实证明，这是一种非常科学的测量方法。最后，由于GPS RTK 测量不存在误差积累的问题，所以对点位的选择更为灵活。然而，在测量中，我们还是需要绘制成图的草图，以便我们完成内业成图。在接下来的研究中，我们可以致力于移动站接收机通过蓝牙等无限手段直接传输数据坐标等高科技作业方式的研究。这样就可以不再绘制草图了，内业也无需再进行修改，是一种防止漏测的更为精确的方法。工作人员和研究人员可以进行借鉴研究。

参考文献：

[1]刘贺春，郭秋. GPS-RTK在地形图测绘应用中的精确性和可靠性研究[J]. 城市勘测，2010, 02. 49-53

[2]欧斌，深入探讨基于GPS RTK 与全站仪的地形测量方法[J]. 科技创新导报，2009，35. 117-118

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