浅谈GPS和全站仪在数字测图中的应用

浅谈GPS和全站仪在数字测图中的应用

摘要：本文对GPS和全站仪在数字测图中控制测量的操作步骤进行了说明，详细介绍了GPS-RTK和全站仪在碎部测量的使用方法和注意事项。

关键词：数字测图控制测量GPS-RTK 全站仪

随着测绘技术的发展，测绘技术的不断更新，数字测图已经由传统的经纬仪平板测图转向更先进的GPS和全站仪测图，与传统的测图方法相比，该方法工作效率高、工作人员少、数据精度较高，而且在测量过程中不受通视条件限制，大大提高了工作质量和效率。在数字测图的具体实施中，分控制和碎部测量两个阶段，下面就分别从这两个方面介绍GPS-RTK和全站仪在数字测图中的应用。

1.控制测量

1.1静态GPS相对定位技术

静态相对定位是把多台接收机安置在若干条基线的端点，通过同步观测GPS卫星可以确定多条基线向量，在一个或多个端点坐标已知的情况下，可以用基线向量推求出各待定点的坐标。在多个观测站同步观测相同卫星的情况下，卫星的轨道误差、卫星钟差、接收机钟差以及电离层和对流层的折射误差等对观测量的影响具有一定的相关性，利用这些观测量的不同组合（求差）进行相对定位，可有效地消除或减弱相关误差的影响，从而提高相对定位的精度。在用GPS座首级控制网时，首先要了解测区的地理位置和特点以及等级点的分布情况，查看控制点保存是否完好。最好在测区靠中间的范围找到两个以上的高等级已知控制点，同时GPS接收机要有两台以上，越多越好。在确立布网等级和方案后，可按以下步骤建立首级控制网。（1）选点：以选线及控制人员为主，选择便于工作及以后应用的点位。（2）埋石：按勘测规范要求，埋选标石，并现场做好点记。（3）实测：根据所使用的仪器标称精度和规范的相关要求进行实测。（4）进行平差及精度评定：根据实测结果进行平差计算，并进行精度评级。

1.2 GPS-RTK技术的工作原理

GPS—RTK的工作原理是在两台接收机间加上一套无线电通信系统，将相对独立的接收机连成一个有机的整体；基准站把接收到的伪距、载波相位观测值和基准站的一些信息（如基准站的坐标和天线高等）都通过通信系统传送到流动站；流动站在接收卫星信号的同时，也接收基准站传送来的数据并进行处理：将基准站的载波信号与自身接收到的载波信号进行差分处理，即可实时求解出两站间的基线向量，同时输入相应的坐标，转换参数和投影参数，即可求得实用的未知点坐标。

1.3全站仪布网和加密

但由于GPS作业模式很容易受建筑物、高压线等障碍物干扰其信号，因此，在城市密集地区，全站仪在精度上独特的优势是GPS所不能比拟的。

其原理是：以三角形的图形把它们连接起来，构成三角网每一个点设置一套棱镜，准确的观测三角形的内角，并至少测定三角网中的一条边的长度和方位角，用一定的投影计算公式，将这些观测成果化算到某一投影面上，使地面上的三角网转化为投影面上的三角网，以化算后的平面边长为起始边，用平面三角形的正弦定理，依次解算各个三角形，算出所有边长；以化算后的平面坐标方位角为起始坐标方位角，用化算后的平面角，依次解算出各边的平面坐标方位角。算出各相邻点间的坐标增量。用已知点的平面直角坐标和坐标增量，逐个求出平面直角坐标。

2.碎部测量

碎部点测量一般为两种形式，一种是动态GPS-RTK，一种是全站仪。这两种测绘方法，是传统测绘方法无法超越的，其精度高、速度快、大大的节省了时间。遇见地形开阔的测区可以用GPS-RTK和全站仪测量，遇见房屋较多的测区可以用全站仪测量。而且GPS-RTK和全站仪可以配合使用，在遇见较复杂的测区时，可以选择一块开阔的地区用GPS-RTK做图根点，测量时间尽量长一些大约在10秒左右就可以了。然后再配合全站仪进行测绘。

2.1 GPS-RTK的使用方法

(1)设置基准站坐标：选择适当坐标系统，在坐标ID档内输入基准站坐标实际值；或者点击“自动获取”，从接收机读取GPS单点定位坐标，并将其作为基准站坐标；另外一种方式就是点击“选点”菜单，在坐标管理列表中直接选取。

(2)配置GPS仪器参数：输入天线高、卫星高度角，高度角一般选定5度。设置信号发射间隔和差分格式等。其他设置只要基准站与流动站、流动站与手薄之间相互统一即可。有利于我们发现和解决问题。

(3) RTK地形点测量数据采集：数据采集是用来在当前工程中采集新的地形特征点。一般我们采集碎部点的历元为5，特殊的碎部点可根据实际情况采集历元。

2.2 全站仪方法

全站仪是由电子测角、光电测距、微型机及其软件组合而成的智能型光电测量仪器，其基本功能是测量水平角、竖直角和斜距，借助机内软件，可以组成多种功能，如可以计算平距、高差以及镜站点的三维坐标，进行悬高测量、对边测量等。在进行地形碎部测量过程中，才采用全站仪的数据采集功能，具体步骤如下：

①在菜单模式下选择数据采集文件，使其所采集数据存储在该文件中；②

选择坐标数据文件。进行测站坐标数据及后视坐标数据调用；③设置测站点，输入仪器高和测站点号及坐标；④设置后视点，通过测量后视点进行定向，确定方位角；⑤按碎部点键进入待测点测量显示；⑥依次输入点号、编码、棱镜高，按测量键；⑦选择采集数据的格式，仪器完成对待测点的测量并自动记录数据；⑧返回到下点测量界面，点号自动加1，仪器采集的数据格式，默认为上次选定的格式。

3.结语

实践证明，在地形复杂、地势险要，植被茂盛、通视困难的山区，采用全站仪去布设控制网，测绘地形图费时费工，生产效率低。这时，采用GPS-RTK 定位技术数字化测图既保留了基础测绘的特点，又解决了常规测绘缺点。综上所述，根据所测地形条件，利用测量新技术，灵活应用GPS和全站仪测量手段，可以整体提高数字测图的精度和速度，同时降低生产成本，起到事半功倍的效果。

参考文献：

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