【GPS,RTK技术在数字地形图测绘中的应用探讨】 数字地形图测绘

GPS RTK技术在数字地形图测绘中的应用探讨

摘 要：
GPS RTK技术；
数字地形图测绘；
应用 一、地形图测绘及GPS—RTK技术概要 地形图测绘的广泛定义是测定地球表面的地物、地形在 水平面上的投影位置、高程，并且按照一定的比例进行缩小， 用符号与标记绘成地形图的相关工作。地形图测绘的狭隘定 义是根据已经测定的大地控制点，采用经纬仪视距、平板仪 与摄影测量等方法，按照一定符号与图式把地物和地貌以等 高线的形式测绘成地形图。

目前测绘地形图基本上是采用航空摄影的测量方法，利 用航空像片在室内测图。但面积较小的地形图，或是满足工 程建设需求的地形图，则需要使用测量仪在野外测图。

传统意义上的地形测量包含控制测量与碎部测量两种， 控制测量指测定一定数量的平面与高程控制点，是地形测图的依据。平板仪测图控制的测量分为首级控制的测量与图根 控制的测量。首级控制测量以大地控制点作为基础，用三角 测量或者导线测量的方法在整个测定区域内测定一些精度 高且分布均匀的控制点。图根控制的测量是在首级控制之下 用小三角测量方法和交会定点方法等加密来满足测图需要 的控制点。图根控制点的高程常用三角高程或水准两种测量 方法测定。

碎部测量指测绘地物、地形的作业。地物特征点和地形 特征点统称为碎部点。碎部点的高程常用视距测量法来测定。

按所用的不同仪器，分为平板仪测图方法、经纬仪与小平板 仪联合测图法、经纬仪测图法等。这些方法的作业过程大致 相同。测图前把绘图纸固定在测图板上，在图纸上画出坐标 格网，绘出图脚点与所有的控制点，经正确检核、确认点位 后进行测图。

测量技术在不断发展，测绘手段也取得长足进步。测绘 仪器从原始工具到经纬仪，水准仪，测距仪，全站仪等，到 最新的超站仪和三维激光扫描仪。现在GPS技术在地形测量 中开始广泛应用。

RTK测量系统主要由基准站，流动站与数据链共同组成， 建立无线的数据通讯保证实时、动态的测量，原理是取精度 高的首级控制点为基准点，安放接收机成为参考站，连续观 测卫星。流动站上的接收机在接收卫星信号后通过无线电传 输设备接收基准站上的观测数据，流动站上的计算机依据相对定位原理实时计算、显示出流动站的三维坐标与测量精度。

这样用户可以实时监测待测点的精度指标，确定观测的时间， 减少冗余观测，提高其工作效率。

二、常规地形图测绘与GPS?RTK技术 常规地形图测绘的方法是先布设控制网点，控制网通常 是在国家高等级控制网点的基础上加密次级控制网点。依据 加密控制点和图根控制点，测定地物点、地形点后，按照一 定的规律和符号在图上绘制位置。

应用RTK技术定位时要求，基准站接收机把观测数据时 传输给流动站GPS接收机，流动站马上迅速地求解整周的模 糊度，在观测到卫星后实时求解出厘米级的流动站动态位置。

这与静态定位需要事后处理相比，定位效率大大提高。故RTK 技术开始在测量中应用就立刻受到人们青睐。

三、GPS RTK技术在数字地形图测绘中的应用 GPS-RTK技术控制数字地形图测绘能马上就知道定位 结果和定位精度，应用RTK技术实时定位可达厘米级精度， 因此除高精度的控制测量仍采用CPS静态相对定位技术外， RTK技术在数字地形图测绘中的控制测量、线路中边线测、 地籍和房地产测量中的控制测量和界址点点位的测量都有 普遍的应用。

用RTK技术测图时，只需要一个人背着仪器在要测定的 碎部点上停步一、二秒钟，输人特征编码，用电子手簿或便 携微机进行记录，在点位、精度符合要求的情况下，将一个区域内的地形地物点位测定后，由专业测图软件输出所要求 的地形图。

四、RTK技术在数字地形图测绘中的关键 在地形测量中用RTK定位时，基准站把观测值和测站 已知的坐标通过数据链发送到移动站，移动站采集、观测数 据，通过数据链收到基准站的数据，在移动站上形成差分观 测值，实时计算出移动站厘米级精度坐标。RTK的关键技术 主要有：
（一）RTK系统采取快速算法，快速、准确地求解出整 周模糊度。常用方法有：模糊度函数法、FARA法与组合搜索 技术。有时候因初始过程中产生的误差导致产生不可靠的整 周模糊度求解的结果。这就需要控制RTK的成果质量。

（二）RTK定位要求基准站可以实时地向移动站发送信 息。一般数据传输的速度不低于9?600?hit。数据链拉得远 就能减少设立参考点，避免频繁转站；
数据链稳健，初始化 运行时间明显减少，提高工作效率。

（三）RTK测量在WCS-84坐标系中进行，区测量在80坐 标或54坐标上进行，RTK技术用于实时测量。要求给出80坐 标或者是54坐标。因此坐标转换十分重要。在数字地形图测 绘中经常应用当地任意坐标，使用平面转换与高程拟合的方 法。高程拟合分为曲线拟合，平面拟合与曲面拟合等多个模 型。为提高精度，最好选两个以上均匀分布于测区的点，利 用最小二乘法来求解转换参数，有效控制测区及保证足够精度。

（四）选择、建立参考点。参考点位置应满足的条件是 已知点应该在地势较高且交通方便，天空开阔，远离障碍物， 利于接收卫星信号和发射数据链的位置。为防止数据链丢失 及多路径效应的影响，周围应远离发射物、高压线、电视台、 无线电发射台、微波台等干扰源，选择土质坚实、不易破坏 的位置。

五、GPS?RTK在矿区数字地形图测绘中的应用 地形测量中应用RTK技术测定每一地形地物点以及测绘 地形图。实时测定一些地物点的位置，将获得数据处理后直 接录入GPS定位系统，可及时、精确地获得地形图。但在影 响接收GPS卫星信号的遮蔽地带，如矿区等，应使用全站仪， 测距仪，经纬仪等测量工具，使用解析法/图解法进行细部 测量。下面阐述GPS—RTK在矿区地形测量中的应用。

（一）测区位于河道带状测区，周围有密集的工业区建 筑和居民建构筑物，地形起伏大，因为多年开采煤炭资源， 大量煤研石堆积在上游周边山坡，矿区内植被破坏，地表裸 露且水土流失严重。

测量的分布区域的河道两边地形复杂，通视条件差，采 用常规测量手段施测十分困难。采用GPS—RTK测量技术作为 本测区地形地物点坐标的实测技术手段，在充分调研论证并 通过试验检测认证的基础上全面实施测试。

（二）作业方 法、精度分析1、选取精度高的城市基本控制网点作为RTK测量工作的 基准：在试用、试验阶段，针对选用GPS仪器接收高质量、 清晰的基准站发出数据。以此数据作为参考数据，选定分布 于该测区的三维控制点，利用控制点的坐标系计算出用于 CPS—RTK测量的坐标转换参数。

2、选取GPS?—RTK定位精度试验：选用一个GPS—?RTK 测量的基准网点，架设起RTK基准站，流动站在离基准站5公 里的范围内，采用静态测量技术、全站仪测量技术测量道路 地物点坐标，将共测量结果、已知成果与RTK测量结果比较。

3、比较数据可以得出RTK测量结果与其他测量技术获取 的测量结果互差都在厘米级，可以认为GPS?—RTK测量结果 的点位精度达到厘米级，且各点位之间不存在误差。

结语：
应用GPS?—RTK技术使得数字地形图测绘的精度、效率 和实时度达到最佳，随着数据传输能力的增强，数据的稳健 性、抗干扰性水平、软件水平的提高及传输距离的增加，GPSR —TK技术将在数字地形图测绘中得到更广阔的应用。

参考文献：
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