GPS RTK配合全站仪数字测图技术的应用

沈鸿冠

[摘要]在经济不断发展的当下，以往的平板测图难以和当代的工程需要相吻合，对于检测以及绘制作业的精确度也越来越高，这对相关的单位机构在测图也提出了更高的要求。本文分析了GPS RTK和全站仪的基本原理，并系统化地阐述了具体的应用情况。

[关键词]GPS RTK技术 全站仪 数字测图

[中图分类号] P231.5 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-9-234-2

0前言

在测绘技术日益发达的背景下，以往的测图法逐渐地被新型的测试方法、设备及其技术所代替。CPS—RTK配合全站仪技术便是其中的一项重要技术。借助于CPS—RTK配合全站仪对地形图测绘，能够省去构建控制图根的中间步骤，从而省却许多的人力、物力与财力。

1 GPS RTK和全站仪的基本原理

1.1全站仪概述及其检测原理

“全站型电子速测仪”简称“全站仪”（ETT），一般又名“电子速测仪”、“电子全站仪”。在它的作用下，微处理机、测距与测角等诸个部分首先有机地整合，然后自动化地掌控好测角、高差、测距、智能化演算水平的距离以及坐标的增量等相关的测试绘制设备，还能够智能化地记录、输出数据、屏显以及记录等不同的程序。全站仪由于它完成了有关望远镜视准轴、测距的发射轴以及接收轴等不同3轴共存一个轴中的体系，从而更适宜测量移动目标与相应空间点。其中含纳非常丰富的检测软件，即能够便捷地展开相关的操作。

全站仪展的检测原理如下：轴心点为测试站，同时根据测站的现有的方向，然后测试并确定现有的方向与所需检测点方向内部的角度，再检测出测站点与不同碎部点的间距，进而定位所求点所处图环境中的具体方位。

1.2GPS—RTK概述

GPS—RTK指的是一种通过载波进行相位差分的技术，其前提要求是：同步地处理2个检测站所测试的载波及其相位信息。基准站则采用数据链的方式同步地把搜集到的载波相位检测量与对应的坐标数据传递至流动站。流动站通过接收来自于GPS卫星所发射的载波相位和源自于基准站所发出的载波相位数据，再构建起存在着相位差分的观察数据展开同步的处理，并输进对应的坐标改变参数以及投影参数，同步地得出流动站三维坐标与精度的数据。RTK技术通过GPS检测技术时获得了一定的突破，主要的优点有：误差非积累化、作业效率高、定点时速迅捷等。

2 GPS-RTK配合全站仪联合作业在数字测图中的应用

2.1测区概况

蓬江区地处广东省中南部，珠江三角洲西南部，西江下游西岸，是江门市的中心城区，毗邻港澳，北连佛山、东接中山，是江门市与珠三角核心区联系的重要门户。本次的数字测图任务是蓬江区棠下镇三堡村，处于该区的西南面，该测区南北长约3.3KM，东西约3.5KM，面积约为1.5平方千米。该测区地势平坦，有乡村公路，交通较为便利。

测区范围内有一级导线点5个，坐标系统为江门独立坐标系，高程系统为1985国家高程基准，且分布均匀，可作这图根控制点的起算数据。

2.2作业技术标准

①工程测量规范（GB 50026-2007）；

②全球定位系统GPS测量规范（GB/T18314—2009）；

③国家三、四等水准测量规范 （GB 12898-1991）；

④测绘质量监督管理办法（AUG-97）；

⑤1：500 1：1000 1：2000地形图图式（GB/T 20257.1-2007）；

⑥数字测绘产品检查验收规定和质量评定（GB/T 18316-2008）；

⑦数字测绘产品质量要求（GB/T 17941.1-2000）；

⑧全球定位系统实时动态测量（RTK）技术规范（GH/T2009-2010）；

⑨城市测量规范（CJJT 8-2011）。

2.3仪器设备及成图规格

本次测图中的仪器有GPS-RTK南方测绘的S86-2013RTK型接收机3台（1+2），水平精度1cm+1ppm ，高程精度2 cm+1ppm，全站仪 TOPCON GPT-3002LNC和 KTS-442R6LC各一台，测角2″，测距3 mm+2ppm，这次测图的目的用于该区的国土和规划业务的服务，成图比例尺为1：500，等高距为1m，平面坐标系统采用江门市独立坐标系，高程系统采用1985国家高程基准。

2.4作业过程

2.4.1基准站架设

根据测区的实地情况，我们把基准站架设在三堡村委会的楼顶（三层）上，该楼顶比较开阔，天遮档，无干扰。其基准站为任意架设，开机，设置仪器为基准站，电台为内置电台，通道为2，空中速率为9600，电台功率为高。等基准站正常启动，发射信号正常则为基站设置完成。

2.4.2流动站设置及求转换参数

连接好移动站接收机、天线、对中杆，开机，设置仪器为移动站，通道为2，空中速率为9600，启动手簿。蓝牙连接好移动站，该手簿的端口与该移动站的端口一致。确定接收到基准的发射的信号且GPS-RTK固定，然后新建工程，设置开线高，在测区的内均匀测量三个已知的一级导线（分别为T1、T2、T3，且三个点组的区域能很好覆盖整个测区）点的坐标（这些坐标为WGS-84坐标），然后在手簿“求转换参数”那选择增加点T1、T2、T3，且分别输入T1、T2、T3的已知坐标值。 解算后得到 T1、T2、T3对应的水平精度和高程精度分别为（0.002m，-0.011m；0.001m，0.009m；0.002m，-0.021m），解算的水平精度和高程精度都满足精度要求，接着单击“保存”并输入文件名“3.cot”来保存这次解算的参数文件，并将求出的坐标转换参数赋值给当前的工程。接着找另两个已知点T4、T5来检查，经过检测得到T4和T5的已知坐标与测量的坐标的差值分别为△X=-0.004m△Y=0.006m△Z=-0.011m及△X=-0.003m△Y=0.004m△Z=-0.009m，因此，该参数精度满足本次测图的精度要求。

2.4.3GPS-RTK 与全站仪图根控制及碎部点数据采集

根据测区的实地情况从及考虑到作业的效率问题，一台GPS-RTK先三堡村进村路口为全站仪测设三个图根点，别一台GPS-RTK则从村的另一边为另一台全站仪也测设三个图根点，两台GPS-RTK和两台全站仪同时进行全数字野外数据采集，在用站仪进行野外数据采集的同时，GPS-RTK又可继续为全站仪布设图根点，但测设图根点时一定要做好点之记，因为这样全站仪组能更好的找到这些图根点。在村庒房屋比较密集的地方和信号遮挡的地区，使用全站仪进行野外数据采集；在测区上空较为开阔的田野、塘、沟、河流及公路等地区则用GPR-RTK进行野外数据采集。

2.4.4 碎部点数据处理

野外采集的数据都是在南方CASS7.0平台上处理的，因此，GPS-RTK和全站仪的坐标数据都要与南方CASS7.0人展点数据格式一至，需要对输出数据格式进行整理，将数据转换为*dat 格式，具体格式为“点号，编码，东坐标，北坐标，高程”。如：

1，f，14329.093，54744.411，20.330；

2，f ，14650.295，52958.834，22.140；

3，w，13466.445，54165.886，21.580；

4，w ，15104.986，53855.837，19.550；

5，f，15909.553，54231.689，13.580。

2.2.5构建图形文件

图形文件的构建环境为CASS7.0平台，其比例尺寸是1：500。把处理好的碎部点数据通过*.dat的格式输进计算机内，基于外业所测绘的草图经由软件进行编辑，然后将其连线成图。为了规避接边的误差现象，须把全部测区的图形编辑整合起来，基于所需加以分幅。

2.2.6实地勘测与精度研究

全部测区内的地图在编辑完成之后，通过 HP Designjet T920绘图仪汇出样图，然后到实地展开比对检测：（1）勘察地形与地物：补测未检测的地形与地物，把坐标数据储存成存单个新文件，并对其进行补测相关的草图，在进行内业处理时须将补测后的坐标数据放在原地形图中，对地形图加以修补。（2）勘察点位的精度：借助于GPS—RTK或是全站仪检测准备检测点的三维坐标数据，再通过电脑内部获取检测点的坐标数据，再加以比对，将实查数据95%的点误差限制范围设置在 5cm之内，最大值不可以大于 10cm。把所有的检测点的较差演算之后的中误差确定在±3.25cm内，使其精度与要求相匹配。

依照CJJ8—2011的《城市测量规范》所设置的相关要求可知，图根点就最近的控制点的平面方位的中误差应该大于图上的±0.1mm，将其换算为实地的点位误差数据即是 5cm，根据此次的图根点掌控测试对象的最弱点的点位中误差数值范围在 4.7cm，和精度的相关要求相吻合。碎部点就相邻的图根点平面方位的中误差不能够大于图上的 0.6mm，通过实地的检测之后，与精度所制定的要求相匹配。

3结语

通过本次的实验分析可知，使用GPS-RTK联合全站仪测图的测试法和以往的检测法相较而言，更具有内在的优越性，图根点的点位误差不存在着积累与传播的现象，从而削减了人工的干预影响，加强了自动化的程度，在一定程度上规避人为误差的现象，从而强化了精度的测试。