GPS RTK与全站仪在孝妇河数字化测图中的联合使用

赵恒祥，时玉强，李玉成

（山东省淄博市水利勘测设计院，255020，淄博）

GPS RTK与全站仪在孝妇河数字化测图中的联合使用

赵恒祥，时玉强，李玉成

（山东省淄博市水利勘测设计院，255020，淄博）

孝妇河；GPS RTK；全站仪；数字化测图

一、测区概况

孝妇河发源于山东省淄博市博山区禹王山、青石关、岳阳山一线，全长135.9 km，仅淄博市境内流程就达77 km，横穿博山、淄川，经张店，绕周村入桓台马踏湖，后经广饶、博兴等地入小清河注入渤海。作为淄博市的母亲河，孝妇河测量工程量大、工期长，部分区域绿化面积大，信号遮挡严重，通视条件不好，需要利用GPS RTK与全站仪联合进行地形图测量。

二、测量技术设计

1.设计依据

GPS测量的技术设计主要依据1999年住房与城乡建设部发布的行业标准 《城市测量规范》、1997年原建设部发布的行业标准《全球定位系统城市测量技术规程》，地形图测量技术设计主要依据《1∶500 1∶1 000 1∶2 000外业数字测图技术规程》（GB 14912—2005）及工程测量合同有关要求。

2.工程设计

根据工程要求和测区概况，成图比例尺为1∶500。按GB 14912—2005对碎部点选取的要求进行碎部点测量。高于2 m的斜坡测出其坡脚线，每隔50m测一个断面，根据需要测量散点。

三、GPS RTK与全站仪联合测图

1.GPS工作原理

简单说来，GPS的工作原理是利用我们熟知的几何与物理中的一些基本原理。首先假定卫星的位置为已知，且能准确测定所在地点A至卫星之间的距离，那么A点一定是位于以卫星为中心、所测得距离为半径的圆球上；又测得点A至另一卫星的距离，则A点一定处在前后两个圆球相交的圆环上；再测得与第3个卫星的距离，就可以确定A点只能在3个圆球相交的两个点上。

2.全站仪工作原理

全站仪可以自动测量角度和距离，并按一定程序和格式将测量数据传送给相应的数据采集器。全站仪自动化程度高、功能多、精度好，通过配置适当的接口，可使野外采集的测量数据直接进入计算机进行数据处理或进入自动化绘图系统。与传统的方法相比，省去了大量的中间人工操作环节，使劳动效率和经济效益明显提高，同时也避免了人工操作、记录等过程中差错率较高的缺陷。

3.数字化测图选点

在数字化测图过程中，GPSRTK系统进行野外碎部点数据采集受天气因数影响小，测图精度高，可以不必考虑控制点间的通视问题；但是也存在信号遮挡严重、信号差、观测条件不佳的地区。

①在地形测量过程中对于开阔区域的独立地物如坟、出水口、井盖、界碑等，线状地物如道路、斜坡、坎、水崖线等，可以利用GPS RTK直接对其测量，其精度可达1~3 cm。操作流程为在各类地物所要选取的特殊点上安放流动站，待仪器状态固定后输入各类地物相应的点号进行保存，并记录好草图。在内业成图时，根据草图用绘图软件进行绘制。

②在地形测量的开阔区域也会有一些居民地、厂房、废弃房、机井房、养殖场等独立或小片的建筑物和树林，对上述地物进行分类，以项目效益最大化为原则采取不同的措施进行处理。

③在信号遮挡严重或信号较弱的区域，GPS RTK不固定，利用全站仪进行补测。

4.全站仪补测

全站仪补测时，假定坐标系，假定高程系。用GPS RTK测得3个点，全站仪对GPS RTK所测3个点进行再次测量，作为公共点以进行内业拼接校正。全站仪可按照选取特殊碎部点的规则进行选取测量。

5.数据处理

选择两对公共点，对假定的高程进行校正。根据△h=［（H1-h1）+（H2-h2）］/2计算。在假定的高程加上△h后，成为同一高程坐标系，用第3个公共点检校高程。本例测量校正后的3个公共点如表1，经检核高程符合要求。

6.内业处理

用南方Cass根据草图分别绘制出GPS RTK测得区域和全站仪测得区域的地形图。全站仪和GPS RTK测得的地形图坐标系不一致，需要用南方Cass软件里的一些功能处理。以GPS RTK测得的地形图为基准坐标，把全站仪测得的地形图作为图块插入。全站仪测得的长度没有发生变化，尺度因子不变，只需要移动、旋转即可。选择插入的图块，以其中一个公共点为基点，移动到GPS RTK测得的地形图公共点上。选择插入的图块，以移动到一起的公共点为基点旋转，利用参考的命令，使插入图块的另一个公共点旋转到GPS RTK测得的地形图的另一个公共点上。利用南方Cass的测量命令，测量公共点位的偏差距离，经检核符合工程要求。

表1 GPS高程和全站仪高程偏差比较

四、结语

GPS RTK和全站仪联合使用比传统方法优越，是一种高速度、高效率的新方法。具体表现如下：

①作业效率高。GPS RTK与全站仪联合测图不需要布设图根控制网，对于开阔的地段，可直接采用GPS RTK测量模式进行数字化测图，而对于通视效果不好的地段，可使用GPS RTK给定图根点位，然后利用全站仪采集数据，可实现优势互补。

②减少野外作业人员。GPS RTK流动站仅需要一人操作、一人绘制草图，基准站在设置好后可自动运行。

③测量精度高。测量精度达到厘米级，满足地形测量要求。

④点位精度分布均匀。每个点的误差均为随机产生，不会像传统测量产生误差积累，成果可靠。

⑤节省经费。用GPS RTK与全站仪联合测图技术进行地形图测绘，不需要布设控制网点，省去了大笔的费用；由于观测效率高，作业时间变短，从而节省了人力物力。

[1]张艳华，庞巧东.谈GPS在水利工程中的应用[J].山西建筑,2013,7(7).

[2]梁永亮.浅谈水利工程测量中GPS技术的应用[J].低碳世界,2014,11(22).

[3]柳丽芳.GPS在工程测量中的应用探究[J].中国新技术新产品,2010（5）.

[4]李阳.电子全站仪在工程测量中的应用[J].交通世界（建养）,2013（6）.

责任编辑 张瑜洪

TP393

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1000-1123（2016）16-0048-02

2016-05-25

赵恒祥，助理工程师。