论-GPS-RTK和全站仪组合在数字测图中的应用

测绘第３８卷第４期２０１５年８月　１８７　
ＧＰＳ－ＲＴＫ和全站仪组合在数字测图中的应用　
宋亮　
（中国人民解放军６１２８７部队，四川成都６１００３６）　

［摘要］本文介绍了一种ＧＰＳ—ＲＴＫ和全站仪相结合的野外数字测图方法。实际应用表明，该方法能够克服单独使　
用ＧＰＳ—ＲＴＫ或全站仪的固有缺点，较单一测图方法具有一定的优越性。　
［关键词］数字测图；全站仪；ＧＰＳ－ＲＴＫ：大比例尺测图　
［中图分类号］Ｐ２５８　［文献标识码］Ｂ　［文章编号］１６７４－５０１９（２０１５）０４—０１８７—０３　

Ｔｈｅ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＧＰＳ—ＲＴＫ　ａｎｄ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｔｏｔａｌ　
Ｓｔａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｍａｐｐｉｎｇ　

ＳＯＮＧ　Ｌｉａｎｇ　

１　引言　
顺应现代测绘技术新潮流的数字化测图，因为其　利用先进的测量仪器和自动化成图软件，并采用各种　灵活的定位方法，以数字信息表示地图信息等特点，　成为了主流的大比例尺测图作业方法。同时随着时代　的发展，科技学术水平的不断进步，人们对于数字地　图质量的要求也越来越高，因此，单独的使用全站仪　或者ＧＰＳ—ＲＴＫ与高质量的测量工作需求矛盾日益突　出，也就随之诞生了两种手段联合应用的测量方法。　２　ＧＰＳ－ＲＴＫ和全站仪组合的数字测图方法　ＧＰＳ—ＲＴＫ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ—Ｒｅａｌ　Ｔｉｍｅ　Ｋｉｎｅｍａｔｉｃ）即ＧＰＳ实时动态差分技术，是近年　来发展的一项新的ＧＰＳ测量技术。其核心思想在于应　用了ＧＰＳ的载波相位观测量，同时利用了移动站与参　考站之间观测误差的空间相关性，通过差分的方式去　除掉移动站观测数据中的大部分误差，进一步实现高　精度（分米甚至厘米级）的定位。ＲＴＫ法实时可以得出　的移动站点在指定坐标系中的三维定位结果，其平面　｛ｉｌｉ　卜＋Ｉ控制点资料ｌ｝ｅ　ｓ卫擞　定位精度可以达到ｌｃｍ＋ｌｐｐｍ，高程定位精度可以达到　２０ｍｍ＋２ｐｐｍ。　相对于全站仪测图，ＧＰＳ—ＲＴＫ数字测图的优点主　
要有以下几点：　
（１）不需要建立导线网等图根控制网。　
（２）测量精度高。　
（３）点位精度分布均匀，误差不积累。　
（４）作业效率高。　
（５）操作简单，减少作业人员数量。　
（６）移动站和基准站之间不需要通视。　
但是，ＧＰＳ－ＲＴＫ也有一定的缺点：　
（１）单基站模式受作业半径限制。　
（２）信号遇到高大障碍物时易受干扰。　
而相对于ＧＰＳ—ＲＴＫ，全站仪测量也具有一定的优　
势，如设站方便、不受天顶方向障碍物的影响等。　
如前所述，单独使用全站仪或者ＧＰＳ－ＲＴＫ己经无　
法满足因为大比例尺地形图标准日益提高而带来的　
实际测量工作需要。因此，两种测量手段联合应用于　
测量作业中的方法也就应运而生。　
ＧＰＳ－ＲＴＫ和全站仪联合数字测图流程如图１。　

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撼站（Ｇｖｓ￣收机）卜—叫　电静卜—叫溉　幼站Ｉ　｝　站仪　
群够熊徽搬卜—＋Ｉ　数据箍耀ｌ　碎疹点教瓣　

图１　ＧＰＳ—ＲＴＫ与全站仪组合作业流程　
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１８８　测绘第３８卷第４期２０１５年８月　
如图１所示，首先通过ＧＰＳ静态观测布设整个测　区的ＧＰＳ控制网，通过同已知点进行联测，求取坐标　转换、高程拟合等参数，获取整个测区的控制点坐标；　控制网建成后，即可进行碎步点测量，ＧＰＳ－ＲＴＫ无法　测量到的地方，可在其附近由ＧＰＳ—ＲＴＫ建立几个临时　图根控制点，再用全站仪进行数据采集；采集完成之　后即可进行内业处理，绘制数字地形图。　这种方法实现了两种手段的优势互补，即　ＧＰＳ—ＲＴＫ的成果可作为全站仪测量作业的基准，而全　站仪测量值又可作为检校ＧＰＳ作业成果的依据。这样　既解决了全站仪在水平方向易受遮挡的问题，也解决　了ＧＰＳ—ＲＴＫ在空域遮挡较多的地域测量受限的缺点；　既提高了布设控制点的速度，还可以迅速获得高精度　的三维坐标，从而加快测量速度，提高工作效率。　３　ＧＰＳ—ＲＴＫ和全站仪组合测图实例　３．１测区概况　
测区位于云南省，属高山区，海拔最高１６７２ｍ，　
最低处为３２９ｍ，最大高差约为１３４３米，落差很大，　
山势陡峭。雨季集中在６至１０月，雨量充沛。　
３．２作业依据　
本次作业主要依据以下资料：　
（１）工程测量规范（ＧＢ５００２６—２００７）。　
（２）全球定位系统（ＧＰＳ）测量规范（ＧＢ／Ｔ１８３１　
４－２００９）。　
３．３控制网布设　
测区范围约２２ｋｍ　，设计一个按Ｅ级精度技术要　
求布设的ＧＰＳ静态控制网，以边点混连式进行组网，　
布设成一个封闭的网形，并与三个己知点进行联测，　
最终整个测区布设了２２个控制点。实地选定了２４个　
ＧＰＳ控制点，加上联测５个己知点，共计２９个点组　
成了如图２所示网形，组网方式为边点混连式。　

图２测区ＧＰＳ控制网网形示意　
ＧＰＳ控制网的基线解算及网平差精度情况如下：　
（１）基线解算的最大相对误差　
重复基线较差相对误差：ＧＥＩＯ￣ＧＥ１３，１４．３４ｐｐｍ。　同步环闭合差相对误差：ＧＥＯ１一ＧＥ０４一ＧＥ１０一　ＧＥＯ１，９．３８ｐｐｍ。　异步环闭合差相对误差：ＧＥＩＯ—ＧＥｌｌ—ＧＥｌ３一　ＧＥＩＯ，９．２ｐｐｍ。　（２）最弱边相对中误差：ＧＥ１８－－－ＧＰ０４，１／５３４８８。　（３）最弱点中误差　ＧＰ０４：ｍｘ＝Ｏ．００７９ｍ，ｍｙ＝Ｏ．００８７ｍ，ｍＨ＝０．０ｌ２ｌｍ。　从以上精度评定结果看出，此次观测质量良好，　平差精度完全达到了Ｅ级网的要求。　
３．４碎部测量　
本次测图的比例尺为ｌ：１０００、ｌ：５０００，面积分　
别为２．１７ｋｍ、２１．７７ｋｍ。碎步测量中，地势较为平缓　
处采用ＲＴＫ进行实时动态测量，当处于河谷山沟等卫　
星及电台信号差的地方时采用全站仪进行测量。１：　
１０００比例尺测图时，地物及地貌均取舍较小，测点　
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密度较大；１：５０００比例尺测图时，着重测量地貌的　
特征点及特征线，平缓的坡地则适当采集一些高程散　
点，同时兼顾重要的地物如村庄、道路及电力设施等。　

４结语　
ＧＰＳ－ＲＴＫ与全站仪组合使用进行大比例尺数字测　
图，将两者的优势互补，测量程序大大简化，提高了　
精度和作业效率，同时节省了大量的人力和物力，比　
单一采用一种方法具有较大的优势，是一种行之有效　
的作业模式。　
参考文献　
［１］胡晓斌．集全站仪和ＧＰＳ（ＲＴＫ）联合在数字测图中的应　用［Ｄ］．成都：电子科技大学，２０１２．　［２］张文德．ＧＰＳ　ＲＴＫ联合全站仪在大比例尺数字测图中的应　用［Ｊ］．河南科技，２０１３，（１５）：３５－３６．　［３］丁明华，余存林，郭秉程．有关数字化测图技术的讨论与　应用［Ｊ］．西部资源，２０１２，　（４）：１４０—１４２．　［４］皮德政．ＲＴＫ与全站仪联合数字测图的方案探讨［Ｊ］．淮　海工学院学报（自然科学版），２０１１，（Ｓ１）：１５－１６．　［收稿日期］２０１５—０５—２８　

（上接第１７０页）　
后期采用我们自主研发的测控系统，测量人员只　需一次性输入整个标段的道路设计中线平纵参数、桥　梁里程、结构尺寸等设计参数，即可自动计算所有桥　梁节段理论姿态参数；使用全自动全站仪在测量塔只　需照准后视测量塔，测量人员即可到节段控制点上设　置棱镜，引导全站仪自动测量节段的三维坐标，并通　过无线自动传输数据到手簿中显示、存储。测量全过　程无需手工记录、转录数据等操作；可随时计算、查　看数据，进行节段测量与校正工作；测量过程中有自　动提示相关错误或大误差警告。一名测量人员配一个　电子手簿即可轻松完成预制场６个预制台座的测量　任务，在室内快速输出相关的数据存档报表。系统自　动化、一体化作业方便快捷，工作效率大幅提高。采　用同样的测量数据计算，与咨询公司提供的数据进行　对比，微小的计算差异完全满足工程施工要求。　５结语　短线法预制桥梁建造技术以其特有的技术优势　和良好的效益，将会被应用到更多的公路、铁路与城　市轨道交通桥梁工程中。节段线形控制技术对桥梁线　形控制起着至关重要的作用，本款桥梁线形控制软件　系统成功整合了道路、桥梁计算和数据采集、存储与　管理工作，实现了内外业一体化、自动化作业，单人　即可完成一个预制场的预制线形控制，大幅　
提高了作业效率，显著降低了生产成本。掌握核心控　
制技术，打破国外少数公司的垄断，将会创造良好的　
经济与社会效益。　
参考文献　
［１］陈自航，熊健民．短线法预制线形控制研究［Ｊ］．北方交　
通，２０１２．　
［２］申兆繁．短线法节段预制线形控制技术［Ｊ］．铁道勘察，　
２００８。（４）：４—６．　
［３］陈妍如，毛伟．短线法施工控制过程中误差分析［Ｊ］．中　
国西部科技，２０１１，（８）：５３—５４．　
［４］ＪＴＧ／ＴＦ５０—２０１　１，公路桥涵施工技术规范［Ｓ］．　
［５］张正禄，等．工程测量学［Ｍ］．武汉：武汉大学出版社，　
２００５．　

［收稿日期］２０１５—０４—０８　
［作者简介］李学仕（１９７３一），男，四川Ｉ仁寿人，高级工程师，　
从事工程测量。