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[關(guān)鍵詞]數(shù)字化 地形測(cè)量 測(cè)繪
中圖分類號(hào):P2o9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-914X(2014)34-0078-02
1 數(shù)字化地形測(cè)量過(guò)程中存在的問(wèn)題
1.1 自檢工作完成不到位
對(duì)于傳統(tǒng)的地形測(cè)量方法來(lái)說(shuō),數(shù)字化地形測(cè)量在圖紙的審查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題和缺陷要多,這就需要測(cè)量者自身要不斷的進(jìn)行自檢,如檢查測(cè)量圖示符號(hào)是否準(zhǔn)確,數(shù)據(jù)是否符合要求等。但是目前的數(shù)字化地形測(cè)量者對(duì)于這一方面的工作完成不到位,常常測(cè)量任務(wù)完成 之后就認(rèn)為工作已經(jīng)結(jié)束,自檢能力不強(qiáng),加上制圖人員對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的檢查力度不到位,很容易影響到數(shù)據(jù)的精確性,影響到今后的施工。
1.2 數(shù)字化測(cè)量者的責(zé)任意識(shí)不強(qiáng)
要保證測(cè)量的精確性,測(cè)量作業(yè)者一定要具備較強(qiáng)的責(zé)任心和責(zé)任感,如果作業(yè)人員對(duì)數(shù)據(jù)采集工作的責(zé)任意識(shí)不夠,對(duì)于自身工作認(rèn)知程度欠缺的話,將會(huì)在測(cè)量的過(guò)程中出現(xiàn)差錯(cuò),導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)漏記或者是錯(cuò)記的現(xiàn)象。在這個(gè)過(guò)程中,由于測(cè)量者的責(zé)任意識(shí)欠缺,還會(huì)影響他們對(duì)于新技術(shù)的應(yīng)用,不能夠充分的發(fā)揮出數(shù)字化地形測(cè)量精確度高的功效。
2 數(shù)字化地形測(cè)量的精度討論
2.1 控制點(diǎn)點(diǎn)位精度
如果控制點(diǎn)的平面誤差以本級(jí)控制點(diǎn)相對(duì)于上一級(jí)控制點(diǎn)點(diǎn)位中誤差小于圖上0.1毫米、高程中誤差小于1/10測(cè)圖基本等高距來(lái)衡量,即使是1:500地形測(cè)量,無(wú)論是GPS網(wǎng)還是導(dǎo)線網(wǎng),控制點(diǎn)達(dá)到上述精度要求并不難。以支導(dǎo)線形式布設(shè)測(cè)站點(diǎn)時(shí),應(yīng)當(dāng)根據(jù)使用的儀器及成圖精度計(jì)算確定支導(dǎo)線最大長(zhǎng)度及最大連續(xù)支站數(shù)。
2.2 碎部點(diǎn)測(cè)繪
應(yīng)當(dāng)說(shuō),無(wú)論是用動(dòng)態(tài)GPS、還是用全站儀進(jìn)行碎部測(cè)圖,就碎部點(diǎn)坐標(biāo)而言,其精度是保證的,而且有足夠的精度余量。用動(dòng)態(tài)GPS進(jìn)行碎部測(cè)圖時(shí),由于衛(wèi)星信號(hào)、天線外形影響,加之無(wú)法進(jìn)行偏心觀測(cè),針對(duì)居民地和地物較多的大比例尺測(cè)區(qū)宜持保守態(tài)度。用全站儀采集碎部數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)當(dāng)根據(jù)使用的儀器及成圖精度要求限制視線長(zhǎng)度,對(duì)于大比例尺測(cè)圖必要時(shí)還須進(jìn)行偏心觀測(cè)。
3 數(shù)字化方法在地形測(cè)量工作運(yùn)用中的優(yōu)點(diǎn)
3.1 控制與圖根測(cè)量
隨著GPS技術(shù)的發(fā)展及全站儀的普及,控制網(wǎng)的布設(shè)形式更加靈活多樣,工作效率也比較高?,F(xiàn)在,平面控制測(cè)量工作主要有利用靜態(tài)GPS配合導(dǎo)線法、利用動(dòng)態(tài)GPS(RTK)測(cè)量直接實(shí)測(cè)圖根點(diǎn)及單一導(dǎo)線或?qū)Ь€網(wǎng)等幾種方法,隨著現(xiàn)代先進(jìn)測(cè)繪儀器的不斷應(yīng)用,進(jìn)行控制測(cè)量工作的手段和技術(shù)不斷完善,工作效率也將有較大的提高。控制點(diǎn)高程測(cè)量是根據(jù)測(cè)區(qū)地形情況和甲方要求,主要還是采用水準(zhǔn)測(cè)量、三角高程測(cè)量或全站儀直接高差方法進(jìn)行,如果已知高程點(diǎn)較多,也可以采用GPS高程擬合方法進(jìn)行,但大家知道GPS高程擬合的精度比的其它方法要低,在精度要求不高的情況下是可以采用。
3.2 野外測(cè)圖
3.2.1 數(shù)字測(cè)圖與傳統(tǒng)平板測(cè)圖精度比較
眾所周知,在傳統(tǒng)平板測(cè)圖中,地面點(diǎn)平面位置的誤差至少受下列誤差的影響比較大: 圖根點(diǎn)的展繪誤差M展、測(cè)定地物點(diǎn)的距離誤差M距、測(cè)定地物點(diǎn)的方向誤差M向、地形圖上地物點(diǎn)的刺點(diǎn)誤差M刺和繪圖誤差M繪、清繪時(shí)所造成的誤差M清。正是因?yàn)樯鲜鲋T多誤差因素影響,普通平板測(cè)圖方法所得到的地形圖上地物點(diǎn)平面位置的誤差相對(duì)就比較大。
而在數(shù)字測(cè)圖中,因?yàn)槭怯?jì)算機(jī)自動(dòng)展點(diǎn),所以圖根點(diǎn)與地物點(diǎn)的展繪誤差可看作0。則剩下的為M距、M向取決于全站儀的標(biāo)稱精度和測(cè)量照準(zhǔn)誤差。顧及測(cè)量中棱鏡不到位的因素,在觀測(cè)時(shí)可以在照準(zhǔn)后再進(jìn)行記錄數(shù)據(jù),這樣,實(shí)測(cè)得的該點(diǎn)平面位置精度相對(duì)于圖根點(diǎn)的誤差較小,從而提高了測(cè)量精度。
3.2.2 數(shù)字化碎部測(cè)量工作中的優(yōu)點(diǎn)
(1)在測(cè)量村莊時(shí),很多時(shí)候房屋只能測(cè)量前面兩個(gè)點(diǎn),寬度卻無(wú)法測(cè)量。跑點(diǎn)人員就可以順便丈量寬度,實(shí)現(xiàn)了測(cè)量一次成圖,減少了支站和野外巡視的時(shí)間,提高了工作效率。
(2)在測(cè)繪比較復(fù)雜的地區(qū)時(shí),可以不按照順序來(lái)跑點(diǎn),而是實(shí)行就近原則,繪圖員可以在草圖上一一表示清楚,可以實(shí)現(xiàn)一遍就可跑完地物,避免了重復(fù)跑尺和遺漏,達(dá)到省時(shí)省力增效的目的。
(3)在進(jìn)行山區(qū)測(cè)量時(shí),一般一站只能看到一部分。若跑尺員已爬上山,但在本站無(wú)法看到的情況下,這時(shí)繪圖員就可在山下支站、定向,并指揮跑點(diǎn)人員,使作業(yè)過(guò)程更加靈活。
(4)有了原始的地形草圖后,為下一步的室內(nèi)編輯工作創(chuàng)造了比較優(yōu)越的條件,因?yàn)椴輬D實(shí)際上已經(jīng)是地形圖的原形了,而且編輯人員可以隨時(shí)向繪圖員了解實(shí)地情況。
3.3 內(nèi)業(yè)處理
3.3.1數(shù)字化地形圖測(cè)量軟件的選擇
地形圖測(cè)量軟件的選擇十分重要,首先要看該軟件是否適合本單位的實(shí)際生產(chǎn)組織情況; 二要看其可操作性,界面友好程度,簡(jiǎn)便易學(xué);三要充分考慮甲方需要。目前測(cè)繪成圖軟件種類較多,如南方CASS系列,北京威遠(yuǎn)圖,清華山維,廣州開(kāi)思等,它們是基于AUTOCAD
平臺(tái)上開(kāi)發(fā)的數(shù)字化測(cè)量專用軟件,而AUTOCAD則是世界上大家所共認(rèn)的繪圖平臺(tái),其編輯功能是有目共睹的,它們均提供三種作業(yè)方式: 電子平板方式、原圖數(shù)字化方式及內(nèi)外業(yè)一體化。
3.3.2數(shù)據(jù)傳輸
外業(yè)測(cè)量結(jié)束以后,就可以把全站儀用傳輸線與計(jì)算機(jī)連起來(lái),進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸了。獨(dú)立的傳輸軟件,可以從儀器銷售商那里獲得?,F(xiàn)在大部分成圖軟件也都有數(shù)據(jù)傳輸功能,因此更加方便了。
4 控制測(cè)量
4.1 平面及高程系統(tǒng)
平面 : 采用1954北京坐標(biāo)系,中央子午線 114 °,3°帶成果。
高程 : 采用 1985 國(guó)家高程系統(tǒng) 。
采用RTK在COSS網(wǎng)狀態(tài)下利用已有國(guó)家C級(jí)GPS點(diǎn)的基礎(chǔ)上根據(jù)需要進(jìn)行加密圖根點(diǎn)6個(gè)。其精度應(yīng)滿足如表1要求。
實(shí)測(cè)圖根點(diǎn)精度均能滿足測(cè)圖要求,點(diǎn)校正殘差如表2。
利用全站儀對(duì)2個(gè)圖根點(diǎn)進(jìn)行了檢驗(yàn)。其精度均符合相關(guān)規(guī)范要求,點(diǎn)位誤差如表3。
4.2 碎部測(cè)量
野外作業(yè):主要采用草圖法:使用全站儀的小組測(cè)站2人(操作儀器、記錄手簿1人,畫(huà)草圖1人)、鏡站1人(或多人);使用RTK的小組數(shù)據(jù)采集1人,畫(huà)草圖1人。有時(shí)全站儀與RTK配合使用,RTK為全站儀作圖根加密點(diǎn),利用具免棱鏡功能的全站儀測(cè)量懸崖上等人無(wú)法到達(dá)的地形點(diǎn)。發(fā)揮儀器各自功能的優(yōu)勢(shì),以達(dá)到效益最大化。
在各級(jí)控制點(diǎn)上設(shè)站(RTK則利用已知控制點(diǎn)進(jìn)行點(diǎn)校正),用全站儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,對(duì)實(shí)地的各類地物、地貌進(jìn)行詳細(xì)測(cè)繪。因地物比較凌亂時(shí),故采用“草圖法”模式,現(xiàn)場(chǎng)繪制草圖,內(nèi)業(yè)把全站儀或RTK手薄內(nèi)的數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī),并存為dat文件格式,然后用南方CASS測(cè)繪軟件進(jìn)行處理。
4.3 繪制平面圖和等高線處理
內(nèi)業(yè)成圖采用南方測(cè)繪軟件CASS,南方測(cè)繪軟件CASS是南方測(cè)繪公司在AutoCAD上開(kāi)發(fā)的數(shù)字化成圖軟件,它具有功能強(qiáng)大,操作性強(qiáng),成圖質(zhì)量好、圖面美觀等特點(diǎn),其主要特色是面向GIS,徹底打通了數(shù)字化成圖系統(tǒng)與GIS的接口。并且成圖效率高,地物編輯直觀高效,方便的簡(jiǎn)碼用戶化,完善、實(shí)用的電子平板,先進(jìn)的骨架線技術(shù),豐富的DTM建模及等高線繪制,參數(shù)設(shè)置模式更加集中,工程應(yīng)用方面有一定的優(yōu)越性。
(1)繪制平面圖:根據(jù)野外作業(yè)時(shí)繪制的草圖,移動(dòng)鼠標(biāo)至屏幕右側(cè)菜單區(qū)選擇相應(yīng)的地形圖圖式符號(hào),然后在屏幕中將所有的地物繪制出來(lái)。系統(tǒng)中所有地形圖圖式符號(hào)都是按照?qǐng)D層來(lái)劃分的,例如所有表示測(cè)量控制點(diǎn)的符號(hào)都放在“控制點(diǎn)”這一層,所有表示獨(dú)立地物的符號(hào)都放在“獨(dú)立地物”這一層,所有表示植被的符號(hào)都放在“植被園林”這一層。
為了更加直觀地在圖形編輯區(qū)內(nèi)看到各測(cè)點(diǎn)之間的關(guān)系,可以先將野外測(cè)點(diǎn)點(diǎn)號(hào)在屏幕中展出來(lái),打開(kāi)CASS繪圖軟件,用“繪圖處理”菜單下的“展野外測(cè)點(diǎn)點(diǎn)號(hào)”項(xiàng),輸入坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件名后,便可展繪出野外測(cè)點(diǎn)點(diǎn)號(hào)。
對(duì)照外業(yè)繪畫(huà)的草圖,選擇右側(cè)屏幕菜單相應(yīng)的地圖圖式符號(hào),在屏幕上把測(cè)點(diǎn)連成各類地物,生成平面圖。
(2)等高線處理
刪去測(cè)點(diǎn)點(diǎn)號(hào)層,用“繪圖處理”菜單下的“展高程點(diǎn)”項(xiàng),輸入坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件名后展繪出高程點(diǎn),把要生成等高線的部分用復(fù)合線圈出來(lái),然后利用CASS軟件功能建立DTM,編輯三角網(wǎng),生成等高線,由于實(shí)際地形、地物的復(fù)雜性,漏測(cè)、錯(cuò)測(cè)是難以避免的,這時(shí)必須要對(duì)所測(cè)地圖進(jìn)行屏幕顯示和人機(jī)交互圖形編輯,在保證精度的情況下,消除相互矛盾的地形、地物,對(duì)于漏測(cè)或錯(cuò)測(cè)的部分,及時(shí)進(jìn)行外業(yè)補(bǔ)測(cè)或重測(cè),然后再加上各類文字注記和說(shuō)明,如:道路、河流、街道等。
參考文獻(xiàn)
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[關(guān)鍵字]地形測(cè)量 測(cè)繪技術(shù)自動(dòng)化 數(shù)據(jù)
[中圖分類號(hào)] P21 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)] 1000-405X(2013)-3-101-1
1 目前地形測(cè)量的測(cè)繪自動(dòng)化技術(shù)
測(cè)繪自動(dòng)化是集數(shù)據(jù)采集、處理、傳輸、顯示于一體。隨著計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展及測(cè)量?jī)x器的智能化,測(cè)繪技術(shù)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)生了重大變革,3S技術(shù)(GPS全球定位系統(tǒng)、GIS地理信息系統(tǒng)、RS遙感)及其集成技術(shù)成為測(cè)繪技術(shù)自動(dòng)化技術(shù)的核心。
1.1 GPS 技術(shù)
GPS 技術(shù)具有在海、陸、空進(jìn)行全方位實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng),是一種高精度、全天候、高效率、多功能的測(cè)繪工具。GPS 定位技術(shù)與常規(guī)地面測(cè)量定位相比,具有抗干擾性能好、保密性強(qiáng),功能多、應(yīng)用廣,觀測(cè)時(shí)間短,執(zhí)行操作簡(jiǎn)便,全球、全覆蓋、全天候、高精度的特點(diǎn)。特別是 RTK的定位精度可達(dá)厘米級(jí),在水上定位得到了廣泛的應(yīng)用。GPS-RTK 具有定位精度高且精度分布均勻,速度快、效率高,觀測(cè)時(shí)間短,方便靈活,測(cè)程不受限制,不受通視條件影響等優(yōu)點(diǎn)。
1.2 GIS 技術(shù)
GIS地理信息系統(tǒng)是利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)圖形和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)來(lái)處理地理空間及其相關(guān)數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),是融地理學(xué)、測(cè)量學(xué)、幾何學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和應(yīng)用對(duì)象為一體的綜合性高新技術(shù)。其最大的特點(diǎn)就在于:它能把地球表面空間事物的地理位置及其特征有機(jī)地結(jié)合在一起,并通過(guò)計(jì)算機(jī)屏幕形象、直觀地顯示出來(lái)。GIS 具有以下的基本特點(diǎn):一是公共的地理定位基礎(chǔ);二是多維結(jié)構(gòu);三是標(biāo)準(zhǔn)化和數(shù)字化;四是具有豐富的信息。
1.3 RS技術(shù)
遙感RS經(jīng)過(guò)傳輸、處理,從中提取人們感興趣的信息。遙感包括攝影、衛(wèi)星、航空、陸地、航天攝影測(cè)量等技術(shù)。遙感技術(shù)依其波譜性質(zhì),可分為電磁波遙感技術(shù)、物理場(chǎng)遙感技術(shù)、聲學(xué)遙感技術(shù)。遙感信息技術(shù)已從可見(jiàn)光發(fā)展到紅外、微波;從單波段發(fā)展到多波段、多時(shí)相、多角度、多極化;從空間維擴(kuò)展到時(shí)空維;從靜態(tài)分析發(fā)展到動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。RS為GIS 提供信息源,GIS為RS 提供空間數(shù)據(jù)管理和分析的技術(shù)手段 (圖像處理),GPS作為 GIS有力的補(bǔ)測(cè)、補(bǔ)繪手段,實(shí)現(xiàn)了GIS原始地圖數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)更新。3S的綜合應(yīng)用是一種充分利用各自的技術(shù)特點(diǎn),快速準(zhǔn)確而又經(jīng)濟(jì)地為人們提供所需的有關(guān)信息的新技術(shù),三者的緊密結(jié)合,為地形測(cè)量提供了精確的圖形和數(shù)據(jù)。
2 測(cè)繪技術(shù)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
隨著計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展及測(cè)量?jī)x器的系統(tǒng)、智能化,測(cè)繪技術(shù)自動(dòng)化技術(shù)向著3G技術(shù)及集成技術(shù)自動(dòng)化、實(shí)時(shí)化、數(shù)字化,數(shù)據(jù)庫(kù)和應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)應(yīng)用,三維可視化技術(shù)以及人工智能化發(fā)展。使測(cè)繪技術(shù)自動(dòng)化技術(shù)能全方位的應(yīng)用于地形測(cè)量中,提高了地形測(cè)量的效率和準(zhǔn)確性。
(1)集成技術(shù)與 3G 技術(shù)的深入發(fā)展。大力普及集成技術(shù)與 3G技術(shù)的應(yīng)用范圍,對(duì) 3G技術(shù)中不足的問(wèn)題進(jìn)行改進(jìn),更新并完善 3G技術(shù)與集成技術(shù)的測(cè)量手段、方法及功能,進(jìn)一步加強(qiáng)其測(cè)量的準(zhǔn)確度,使其的技術(shù)在地形的測(cè)量、測(cè)繪領(lǐng)域得到更廣的應(yīng)用、拓展。對(duì)數(shù)碼及全球數(shù)字的攝影測(cè)量技術(shù)在GIS、GPS、3S 及 RS 的集成應(yīng)用,使得地形測(cè)量更加深化,同時(shí)也推進(jìn)了測(cè)繪技術(shù)朝著數(shù)字化、電子化及自動(dòng)化的方向發(fā)展。
(2)測(cè)繪軟件及數(shù)據(jù)庫(kù)的開(kāi)發(fā)與更新。加強(qiáng)地形測(cè)量數(shù)字化測(cè)繪軟件的研發(fā),使測(cè)繪軟件系統(tǒng)更加高效、靈活和功能齊全,使測(cè)繪軟件技術(shù)在地形測(cè)量中起到了相當(dāng)重要的作用。更新完善信息數(shù)據(jù)庫(kù),將采集的測(cè)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換直接進(jìn)入信息數(shù)據(jù)庫(kù),數(shù)據(jù)管理查詢方便,數(shù)據(jù)共享,實(shí)現(xiàn)全球數(shù)據(jù)更新和擴(kuò)展空間基礎(chǔ)信息系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)管理,實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的管理科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化、信息化,實(shí)現(xiàn)測(cè)繪數(shù)據(jù)的傳輸網(wǎng)絡(luò)化、多樣化、社會(huì)化,使測(cè)繪技術(shù)走向自動(dòng)化,實(shí)時(shí)化,數(shù)字化。
(3)專家系統(tǒng)及人工智能在測(cè)繪技術(shù)中的體現(xiàn)。專家系統(tǒng)及人工智能隨著測(cè)繪技術(shù)及計(jì)算機(jī)的技術(shù)不斷發(fā)展,其在測(cè)繪技術(shù)過(guò)程中,發(fā)揮了廣泛的重要的作用。例如,計(jì)算機(jī)可以通過(guò)專家知識(shí),進(jìn)而模擬人的思維能力,并進(jìn)行相關(guān)的推理、對(duì)智能化的圖形、信息、數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,更好的實(shí)現(xiàn)管理的職能,提高了工作的效率。專家系統(tǒng)在測(cè)繪技術(shù)中有著關(guān)鍵作用:可對(duì)全部的測(cè)量流程實(shí)行監(jiān)測(cè)、控制,進(jìn)行、分析及處理,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)信息的共享。
3 測(cè)繪及自動(dòng)化技術(shù)在經(jīng)濟(jì)中的應(yīng)用
(1)在工程地質(zhì)測(cè)繪方面的應(yīng)用。工程的地質(zhì)測(cè)繪工作是進(jìn)行工程勘察的前提工作,測(cè)繪技術(shù)是將工程地質(zhì)與建設(shè)相關(guān)的地址現(xiàn)象進(jìn)行觀察、分析、描述。便于今后及時(shí)地搜集地質(zhì)的資料、地貌特征等信息。
(2)在防災(zāi)及救災(zāi)中的應(yīng)用。測(cè)繪及自動(dòng)化技術(shù)的使用,能夠較好地實(shí)現(xiàn)對(duì)大河、大江、及河湖等水位的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),對(duì)監(jiān)測(cè)洪水及災(zāi)害的面積有指導(dǎo)作用。測(cè)繪技術(shù)可以對(duì)陸地上的水資源及地下的水資源進(jìn)行污染的監(jiān)測(cè);還可在防災(zāi)、抗災(zāi)及救災(zāi)等預(yù)警系統(tǒng)的管理工作中,起到重要的作用。
(3)在城市的給排水中的應(yīng)用。目前,在城市的給排水管理工作中,可將自動(dòng)跟蹤全站儀運(yùn)用到城市的排水建設(shè)及測(cè)量工作中,此技術(shù)的運(yùn)用,能很好地控制管道掘進(jìn)的方向及位置,較快實(shí)現(xiàn)了排水管道的自動(dòng)化掘進(jìn)。
(4)在資源調(diào)配中的應(yīng)用。測(cè)繪及自動(dòng)化技術(shù)在資源的合理分配中,起到協(xié)調(diào)作用。首先,其可利用數(shù)字測(cè)量技術(shù)或者攝影測(cè)量技術(shù)建立相應(yīng)的數(shù)字模型,對(duì)水庫(kù)及大壩的選址、庫(kù)容量的計(jì)算及受益范圍等進(jìn)行準(zhǔn)確設(shè)計(jì)。其次,為合理地開(kāi)發(fā)及利用各類資源提供相對(duì)科學(xué)的依據(jù)。最后,其還能夠精確地將某地區(qū)的農(nóng)作物及土地的干旱、洪澇情況詳細(xì)的顯示出來(lái),并根據(jù)旱情的嚴(yán)重程度及水庫(kù)的庫(kù)容量,對(duì)水資源進(jìn)行合理地調(diào)配。
關(guān)鍵詞測(cè)量;GPS;RTK系統(tǒng);定位;向量網(wǎng);數(shù)據(jù)值
中圖分類號(hào)TN99文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)1673-9671-(2010)041-0160-01
隨著時(shí)間的邁進(jìn),GPS在測(cè)繪領(lǐng)域引起了革命性的變化。目前,范圍上數(shù)公里至幾千公里的控制網(wǎng)或形變監(jiān)測(cè)網(wǎng);精度上從百米至毫米級(jí)的定位,一般都將GPS作為首選手段,隨著載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分RTK(real-time kinematic)技術(shù)的日趨成熟,GPS已開(kāi)始向分米乃至厘米級(jí)的放樣、高精度動(dòng)態(tài)定位等領(lǐng)域滲透。地形測(cè)量首先離不開(kāi)控制測(cè)量。在城市和區(qū)域地形測(cè)量中,GPS實(shí)際上已成為建立平面控制網(wǎng)的一種標(biāo)準(zhǔn)手段。
過(guò)去測(cè)地形圖時(shí)一般首先要在測(cè)區(qū)建立圖根控制點(diǎn),然后在圖根控制點(diǎn)上架上全站儀或經(jīng)緯儀配合小平板測(cè)圖,現(xiàn)在發(fā)展到采用RTK時(shí),僅需1人背著儀器在要測(cè)的地形地貌碎部點(diǎn)呆上1~2s,并同時(shí)輸入特征編碼,通過(guò)手簿可以實(shí)時(shí)知道點(diǎn)位精度,把一個(gè)區(qū)域測(cè)完后回到室內(nèi),由專業(yè)的軟件接口就可以輸出所要求的地形圖,這樣RTK僅需1人操作,不要求點(diǎn)間通視,大大提高了工作效率,采用RTK配合電子手簿可以測(cè)設(shè)各種地形圖。
1GPS系統(tǒng)和測(cè)量方法介紹
GPS系統(tǒng)包括3大部分:① 空間部分―GPS衛(wèi)星星座;② 地面控制部分―地面監(jiān)控系統(tǒng);③ 用戶設(shè)備部分―GPS信號(hào)接收機(jī)。
GPS系統(tǒng)的空間部分由21顆衛(wèi)星組成,均勻分布在6個(gè)軌道面上,衛(wèi)星上安裝了精度很高的原子鐘,其系統(tǒng)信息能在全球范圍內(nèi)向任意多用戶提供高精度的、全天候的、連續(xù)的、實(shí)時(shí)的三維測(cè)速、三維定位和授時(shí)。
在地形測(cè)量中主要是用靜態(tài)測(cè)量來(lái)完成控制測(cè)量,用RTK來(lái)完成碎部測(cè)量工作記錄點(diǎn)的WGS―84坐標(biāo)。
GPS RTK可以不布設(shè)各級(jí)控制點(diǎn),僅依據(jù)一定數(shù)量的基準(zhǔn)控制點(diǎn),便可以高精度并快速地測(cè)定界址點(diǎn)、地形點(diǎn)、地物點(diǎn)的坐標(biāo),利用測(cè)圖軟件可以在野外一次測(cè)繪成電子地圖,然后通過(guò)計(jì)算機(jī)和繪圖儀、打印機(jī)輸出各種比例尺的圖件。
GPS RTK定位的概念:基準(zhǔn)站實(shí)時(shí)地將測(cè)量的載波相位觀測(cè)值、偽距觀測(cè)值、基準(zhǔn)站坐標(biāo)等用無(wú)線電傳送給運(yùn)動(dòng)中的流動(dòng)站,在流動(dòng)站通過(guò)無(wú)線電接收基準(zhǔn)站發(fā)射的信息,將載波相位觀測(cè)值實(shí)時(shí)進(jìn)行差分處理,得到基準(zhǔn)站和流動(dòng)站的坐標(biāo)差ΔX、ΔY、ΔZ;坐標(biāo)差加上基準(zhǔn)站坐標(biāo)得到流動(dòng)站每個(gè)點(diǎn)的WGS-84坐標(biāo),通過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)轉(zhuǎn)換得出流動(dòng)站每個(gè)點(diǎn)的平面坐標(biāo)x、y和海拔高程h。這個(gè)過(guò)程稱作GPSRTK定位過(guò)程。GPSRTK定位技術(shù)主要用于地形測(cè)量和工程放樣。
GPS RTK數(shù)據(jù)處理是基準(zhǔn)站和流動(dòng)站之間的單基線處理過(guò)程,采用基準(zhǔn)站和流動(dòng)站的載波相位觀測(cè)值的差分組合載波相位,將動(dòng)態(tài)流動(dòng)站未知坐標(biāo)作為隨機(jī)的未知參數(shù),載波相位的整周模糊度作為非隨機(jī)未知參數(shù)解算。
下面介紹一下GPS布網(wǎng)和基線測(cè)量的相關(guān)情況。
1.1準(zhǔn)備工作
測(cè)量前必須要實(shí)地了解測(cè)區(qū)情況,如點(diǎn)位情況、交通狀況等,還需要了解衛(wèi)星狀況的預(yù)報(bào)評(píng)估障礙物對(duì)GPS觀測(cè)可能產(chǎn)生的不良影響。最后依據(jù)測(cè)點(diǎn)的衛(wèi)星狀況,測(cè)量作業(yè)的要求以及測(cè)區(qū)的實(shí)際情況確定出具體的布網(wǎng)和作業(yè)方案。
首先是完成點(diǎn)的選取和GPS網(wǎng)的布設(shè),然后在此基礎(chǔ)上來(lái)進(jìn)行靜態(tài)控制測(cè)量。在進(jìn)行GPS定位時(shí),認(rèn)為接收機(jī)的天線在整個(gè)觀測(cè)過(guò)程中的位置是保持不變的。在數(shù)據(jù)處理時(shí),將接收機(jī)天線的位置作為一個(gè)不隨時(shí)間的改變而改變的量。其具體觀測(cè)模式多臺(tái)接收機(jī)在不同的測(cè)站上進(jìn)行靜止同步觀測(cè),時(shí)間由幾min,幾h,甚至數(shù)十h不等。接收機(jī)測(cè)得衛(wèi)星發(fā)送的偽距,載波相位等信號(hào)的觀測(cè)值,再將觀測(cè)值下載到計(jì)算機(jī)中處理,一般要通過(guò)基線處理,網(wǎng)平差,坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和高程轉(zhuǎn)換求出高精度網(wǎng)點(diǎn)坐標(biāo)。在測(cè)量中,靜態(tài)定位測(cè)量方式一般用于高精度測(cè)量定位,如主要用于各種等級(jí)的大地測(cè)量跟蹤網(wǎng)、基準(zhǔn)網(wǎng)、工程控制網(wǎng),變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)等的測(cè)量。
1.2選點(diǎn)若干技術(shù)要求
1)為保證對(duì)衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤觀測(cè)的衛(wèi)星信號(hào)的質(zhì)量,要求測(cè)站上空盡可能地開(kāi)闊,在10°~15°高度角以上不能有成片的障礙物。2)為減少電磁波對(duì)GPS衛(wèi)星信號(hào)的干擾,在測(cè)站周圍200m的范圍內(nèi)不能有強(qiáng)電磁波干擾源,如大功率無(wú)線電發(fā)射設(shè)施,高壓輸電線等。3)為避免減少多路徑效應(yīng)的發(fā)生,測(cè)站應(yīng)遠(yuǎn)離對(duì)電磁波信號(hào)反射強(qiáng)烈的地形地物。如高層建筑,成片水域等。
為便于觀測(cè)作業(yè)和今后的應(yīng)用,測(cè)站應(yīng)選在交通便利,上點(diǎn)方便并易于保存的地方。
1.3布網(wǎng)
GPS基線向量網(wǎng)的等級(jí):依據(jù)國(guó)家測(cè)量規(guī)范、各行業(yè)測(cè)量規(guī)范、任務(wù)要求來(lái)定等級(jí)。根據(jù)我國(guó)1992年所頒布的全球定位系統(tǒng)測(cè)量規(guī)范,GPS基線向量網(wǎng)被分成了A,B,C,D,E,5個(gè)級(jí)別。見(jiàn)表1。
注:A級(jí)網(wǎng)一般為區(qū)域或國(guó)家框架網(wǎng),區(qū)域動(dòng)力學(xué)網(wǎng);B級(jí)網(wǎng)為國(guó)家大地控制網(wǎng)或地方框架網(wǎng);C級(jí)網(wǎng)為地方控制網(wǎng)和工程控制網(wǎng);D級(jí)網(wǎng)為工程控制網(wǎng);E級(jí)網(wǎng)為體圖網(wǎng)。
GPS布網(wǎng)方案主要取決于工程的具體要求、經(jīng)費(fèi)、時(shí)間、人力消耗及接收機(jī)的數(shù)量和后勤保障條件等,在確定布網(wǎng)方案時(shí),應(yīng)在滿足精度要求的前提下,盡可能降低消耗。GPS網(wǎng)一般采用較多的異步閉合環(huán),這就要求接收機(jī)多次重復(fù)設(shè)站,但受交通工具和通迅手段的限制,往往會(huì)給實(shí)際操作帶來(lái)很大困難。而且,GPS網(wǎng)中的異步環(huán)對(duì)提高網(wǎng)平差精度起不到?jīng)Q定性作用,僅能起到多余觀測(cè)的作用,是剔除粗差的有效手段,但施測(cè)中每增加一個(gè)環(huán)就會(huì)增加一次重復(fù)設(shè)站,就會(huì)消耗大量的時(shí)間和人力。由于起始點(diǎn)對(duì)網(wǎng)平差影響較大,所以在GPS布網(wǎng)時(shí)盡量使起始點(diǎn)間形成異步環(huán),其它各點(diǎn)根據(jù)實(shí)際情況而定,不必一定在異步環(huán)中,以節(jié)省時(shí)間和人力,提高外業(yè)工作效率。
GPS基線向量的布網(wǎng)形式。GPS網(wǎng)常用的布網(wǎng)形式有以下幾種:跟蹤站式、會(huì)戰(zhàn)式、多基準(zhǔn)站式(樞紐點(diǎn)式)、同步圖形擴(kuò)展式,單基準(zhǔn)站式。
1.4外業(yè)觀測(cè)
完成了GPS點(diǎn)的選取和網(wǎng)的設(shè)計(jì),就可以開(kāi)始進(jìn)行外業(yè)觀測(cè)和數(shù)據(jù)的采集。具體方法過(guò)程本文不再贅述。
1.5數(shù)據(jù)處理
采集的數(shù)據(jù)均由徠卡公司提供的與徠卡1200配套的LGO處理軟件來(lái)處理。由于LGO是一個(gè)自動(dòng)化很強(qiáng)的處理軟件,因此用它處理時(shí)人工干預(yù)很少。對(duì)于某些點(diǎn)位的衛(wèi)星不多、遮擋過(guò)多衛(wèi)星信號(hào)時(shí)常出現(xiàn)短線情況,這種情況下在做網(wǎng)平差,基線處理時(shí)必須稍加干預(yù)。在處理這種情況時(shí)要注意分析基線的雙差殘差,觀察是哪顆衛(wèi)星何時(shí)的數(shù)據(jù)超出了誤差的限值,如果某個(gè)衛(wèi)星某個(gè)時(shí)段的雙差殘差較大,則要在點(diǎn)的衛(wèi)星窗口里面去除這顆衛(wèi)星或者是這顆衛(wèi)星的某個(gè)時(shí)段,然后再進(jìn)行處理。如此反復(fù)達(dá)到要求為止。
2總結(jié)與展望
關(guān)鍵詞:GPS;RTK;地形測(cè)量
中圖分類號(hào):P258 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
引言
GPS RTK(GlobalPositioningSystem RealTieKinematic),是現(xiàn)代地形測(cè)量中最常用到的一門技術(shù),主要通過(guò)參考站對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè),并將采集到的地形數(shù)據(jù)傳輸給流動(dòng)站,流動(dòng)站通過(guò)收集基準(zhǔn)站及自身數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理,從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)定位的功能。在地形測(cè)量中,結(jié)合 GPS RTK 測(cè)量技術(shù)的功能特點(diǎn),能夠進(jìn)行地形數(shù)據(jù)的采集、地形圖的測(cè)繪等工作,最終得到精確的海拔、坐標(biāo)或山區(qū)地形等數(shù)據(jù),同時(shí)也能夠幫助提高作業(yè)人員的工作效率和質(zhì)量。
一、RTK 的作業(yè)模式
1、電臺(tái)模式
通過(guò)架設(shè) UHF 無(wú)線電臺(tái), 把基準(zhǔn)站的差分信號(hào)數(shù)據(jù)傳輸?shù)搅鲃?dòng)站,獲取流動(dòng)站的三維坐標(biāo)。操作簡(jiǎn)單,初始化速度較快,但在山區(qū)、丘陵地帶信號(hào)受影響較大,覆蓋范圍小。
2、網(wǎng)絡(luò)模式
使用 GSM、GPRS、CDMA 等網(wǎng)絡(luò)替代電臺(tái)傳輸基準(zhǔn)站差分信號(hào),并連同基準(zhǔn)站的同步觀測(cè)數(shù)據(jù),實(shí)時(shí)地解算流動(dòng)站的三維坐標(biāo)。 基準(zhǔn)站傳送數(shù)據(jù)的范圍大,但有些區(qū)域存在盲區(qū),網(wǎng)絡(luò)流量會(huì)產(chǎn)生一定的費(fèi)用。
3、CORS 模式
CORS 連續(xù)運(yùn)行參考站系統(tǒng), 工作原理與常規(guī) RTK 模式有所不同。 它的固定參考站不向流動(dòng)站發(fā)射改正信息,而是將原始數(shù)據(jù)發(fā)送給控制中心, 控制中心根據(jù)流動(dòng)站的位置自動(dòng)選擇一組固定基準(zhǔn)站,整體改正后將高精度的差分?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)給流動(dòng)站。 CORS 模式的作業(yè)距離不受限制,無(wú)需架設(shè)基準(zhǔn)站,不需點(diǎn)校正,由于缺乏氣象實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),利用標(biāo)準(zhǔn)大氣對(duì)流層模型,對(duì)改正數(shù)的精度會(huì)有所影響。
二、GPS RTK 在地形測(cè)量中的主要優(yōu)點(diǎn)
1、實(shí)時(shí)顯示儀器(天線)當(dāng)前的位置
只要儀器各種數(shù)據(jù)設(shè)定正確,并正常運(yùn)行時(shí),就可以實(shí)時(shí)顯示儀器所處的地理位置,工作人員可按照所顯示的地理位置判斷出要設(shè)置的物理點(diǎn)所在的方向、距離等具體事項(xiàng),從而便于指導(dǎo)作業(yè),大大提高了野外測(cè)量工作的效率。
2、定位精度高
只要位于儀器 15km 的工作范圍內(nèi)測(cè)量,精確可以到厘米級(jí)(儀器標(biāo)稱精度一般為 10mm+2ppm,根據(jù)這樣計(jì)算,在距參考站 15km 處相對(duì)于參考站的精度為 40mm),這樣的精確度可以直接采集碎部點(diǎn)。
3、操作方便,容易使用
隨著 GPS 接收機(jī)不斷改進(jìn),自動(dòng)化程度越來(lái)越高,有的已達(dá)“傻瓜化”的程度;接收機(jī)的體積越來(lái)越小,重量越來(lái)越輕,極大地減輕測(cè)量工作的工作緊張程度和勞動(dòng)強(qiáng)度,數(shù)據(jù)輸入、存儲(chǔ)、處理、轉(zhuǎn)換和輸出能力,能方便快捷地與計(jì)算機(jī)、其他測(cè)量?jī)x器通信。使野外工作變得輕松愉快。
4、事先輸入測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo),采用導(dǎo)航方式引導(dǎo)放樣
根據(jù)測(cè)線設(shè)計(jì)方案, 將需要放樣的物理點(diǎn)導(dǎo)入到 GPS 動(dòng)態(tài)測(cè)量流動(dòng)站儀器當(dāng)中,然后通過(guò)儀器的導(dǎo)航方法引導(dǎo),便于迅速找到放樣地點(diǎn),根據(jù)儀器的顯示數(shù)據(jù)得知放樣地點(diǎn)的具體方向、距離、時(shí)間等有效信息,甚至還能知道當(dāng)前的前進(jìn)方位和速度。 這種方式能夠提高實(shí)地放樣的效率,杜絕出現(xiàn)有些點(diǎn)的漏測(cè)現(xiàn)象,確保了測(cè)線的全面性。
5、作業(yè)效率高
在較為平坦的地勢(shì)情況下, 高質(zhì)量的 RTK 設(shè)站一次就可以一次測(cè)量完 4km 半徑的測(cè)區(qū), 極大減少了常規(guī)測(cè)量所需的控制點(diǎn)數(shù)量和測(cè)量?jī)x器搬站的次數(shù),僅需要一人操作,在電磁波環(huán)境下幾秒鐘就可以測(cè)量出一點(diǎn)坐標(biāo),比如對(duì)于地形測(cè)量來(lái)說(shuō),每小組每天正常工作的情況下,一天可以 0.8-1.5km 的地形圖測(cè)繪,其精度和效率與常規(guī)測(cè)量是無(wú)法比較的,運(yùn)作速度快,勞動(dòng)強(qiáng)度低,節(jié)約了野外費(fèi)用,提高了工作效率。
6、降低了作業(yè)條件要求
RTK 技術(shù)不需要滿足兩點(diǎn)間光學(xué)通視,只要滿足“電磁波通視”即可,與常規(guī)測(cè)量相比,RTK 技術(shù)受通視條件、能見(jiàn)度、氣候、季節(jié)等因素的影響和限制較小。 常規(guī)測(cè)量系統(tǒng)常常受到地形復(fù)雜、障礙物較多的影響,只要滿足 RTK 的基本工作條件,它就能進(jìn)行快速、高精度的定位作業(yè)。
7、可全天候作業(yè)
目前 GPS 觀測(cè)可在一天 24 小時(shí)內(nèi)的任何時(shí)間進(jìn)行,不受一般天氣狀況的影響,因此,衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)的發(fā)展是對(duì)經(jīng)典測(cè)量技術(shù)的一次重大突破。 一方面,它使經(jīng)典的測(cè)量理論與方法產(chǎn)生了深刻的變革;另一方面,也進(jìn)一步加強(qiáng)了測(cè)繪學(xué)科和其他學(xué)科之間的相互滲透,從而促進(jìn)了測(cè)繪科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)代化發(fā)展。
三、GPS RTK 技術(shù)在地形測(cè)量中的應(yīng)用
1、在控制測(cè)量中的應(yīng)用
由參考站接收機(jī)、流動(dòng)站接收機(jī)及電臺(tái)構(gòu)成的 RTK 在作業(yè)時(shí),需要將參考站坐標(biāo)、高程及轉(zhuǎn)換參數(shù)等數(shù)據(jù)輸入 GPS 控制手簿,并在待測(cè)點(diǎn)上設(shè)置流動(dòng)站接收機(jī)。在保證流動(dòng)站與參考站要實(shí)時(shí)跟蹤衛(wèi)星(4 顆或者以上)的基礎(chǔ)上,參考站通過(guò)電臺(tái),將接收到的衛(wèi)星信號(hào)發(fā)送給流動(dòng)站,由流動(dòng)站負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)?GPS 控制手簿上進(jìn)行分析處理,并獲得檢測(cè)點(diǎn)的實(shí)時(shí)坐標(biāo)和高程。
2、在數(shù)字測(cè)圖中的應(yīng)用
與以往的數(shù)字測(cè)圖模式不同的是,通過(guò)利用基準(zhǔn)站和移動(dòng)的GPS 接收機(jī)進(jìn)行測(cè)圖的碎部測(cè)量模式,能夠在數(shù)據(jù)采集功能下進(jìn)行碎部點(diǎn)位和地形點(diǎn)位的測(cè)量,并根據(jù)人為設(shè)定的時(shí)間或距離,或是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際地形情況,測(cè)量管道中心線、勻速運(yùn)動(dòng)等。利用 RTK技術(shù),能夠?qū)崿F(xiàn)快速定位,同時(shí)還能夠得到實(shí)時(shí)的坐標(biāo)結(jié)果。在野外碎部數(shù)據(jù)的采集過(guò)程中,通過(guò)流動(dòng)站測(cè)量并校正定點(diǎn),為 RTK 接收機(jī)提供被測(cè)點(diǎn)位的實(shí)時(shí)三維坐標(biāo)地形點(diǎn),同時(shí)為了內(nèi)業(yè)修圖和檢查編碼的需要,需要現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員輸入現(xiàn)場(chǎng)被測(cè)點(diǎn)位的特征編碼并繪制草圖,將所得的數(shù)據(jù)信息通過(guò)格式轉(zhuǎn)換保存到硬盤中,通常包括點(diǎn)號(hào)、東坐標(biāo)、北坐標(biāo)、高程等幾點(diǎn)內(nèi)容。并采用 CASS 軟件生成數(shù)字化地形圖。
采集地形點(diǎn)作業(yè)較為輕松,只需要單人完成即可。為了促使RTK 采集數(shù)據(jù)速度加快,盡可能控制在 2s 以內(nèi),且為了 RTK 技術(shù)能夠得到充分發(fā)揮,可以將其設(shè)置在相對(duì)空曠、無(wú)大型遮擋物的地方,從而提高其定位的精確度。
3、數(shù)字化成圖
數(shù)字化成圖,主要任務(wù)是生成和修整等高線、繪制清晰完整的地形草圖。要實(shí)現(xiàn)數(shù)字化成圖,一開(kāi)始,應(yīng)該根據(jù)外業(yè)采集到的數(shù)據(jù)及相關(guān)的草圖記錄,通過(guò)人機(jī)交互編輯的形式,將圖形比例尺修改為所需的比例尺,并輸入數(shù)據(jù)文件名,最終實(shí)現(xiàn)連線成圖。在此過(guò)程中,還應(yīng)該特別注意獨(dú)立地物的單獨(dú)編輯。在生成和修整等高線時(shí),主要能夠通過(guò)以下兩種方法進(jìn)行勾繪。
(1)利用數(shù)字化成圖軟件的自動(dòng)生成功能,根據(jù)已知測(cè)點(diǎn)進(jìn)行勾繪。但這種方法主要適用于貌簡(jiǎn)單、遮擋物不多的山區(qū),對(duì)于較為復(fù)雜的山區(qū),則可能存在失真或錯(cuò)誤現(xiàn)象。
(2)利用人工繪制的方法,根據(jù)采集到的已知測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行勾繪等高線。這種方法適用于任何山區(qū)地形,但操作難度大,工作繁瑣。在目前的地形測(cè)量中,多是先采用數(shù)字化成圖軟件進(jìn)行繪制,再通過(guò)人工修整的方式,最終實(shí)現(xiàn)連線成圖。
此外,通過(guò)科學(xué)合理利用 RTK 測(cè)量技術(shù)建立的圖根控制點(diǎn),在電子手簿的配合下,能夠減少采集碎部點(diǎn)數(shù)據(jù)的繁瑣環(huán)節(jié),從而促使作業(yè)不受地形限制,減少為儀器設(shè)站而造成的誤差,保證數(shù)據(jù)精確度和作業(yè)的便捷性,提高工作人員的效率和質(zhì)量。
結(jié)束語(yǔ)
GPS PTK技術(shù)在地形測(cè)量中有著太多的應(yīng)用,但我們常使用的就是在道路建設(shè)中與礦產(chǎn)、水下地形、城鎮(zhèn)地籍中,在未來(lái),也許GPS PTK技術(shù)還會(huì)有更廣泛的應(yīng)用,需要我們不斷的研究與探討。GPS PTK技術(shù)在測(cè)量中具有無(wú)可替代的優(yōu)勢(shì),但是并不是所有的測(cè)量都適用,在不同的測(cè)量中應(yīng)該選擇合適的測(cè)量方法。
參考文獻(xiàn)
[1]孫晉生,孫中行,代麗霞.GPS RTK 技術(shù)在地形測(cè)量中的應(yīng)用[J].吉林地質(zhì),2011.
關(guān)鍵詞: GPS-RTK測(cè)量技術(shù);地形測(cè)量;應(yīng)用
Abstract: For the surveying and mapping industry, the emergence of GPS technology is a new reform. Especially the extensive application of GPS-RTK technology in topographic survey, has exerted a great influence on topography measurement industry. Measurement technology for before compared, GPS-RTK technology has all-weather real-time dynamic and measurement efficiency and accuracy of centimeter-level high height etc.. The GPS-RTK system which uses a carrier phase real-time dynamic difference method, is currently the most widely used for differential system. GPS application for topographic mapping, control survey work has brought new hope, greatly improves the work efficiency and industry. This paper mainly discussed the application of GPS-RTK technology in topographic survey of measurement.
Key words: GPS-RTK measurement technology; topography measurement; application
中圖分類號(hào):O329文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào):
隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷提高,我國(guó)的測(cè)繪行業(yè)的技術(shù)手段也不斷的更新。我國(guó)的測(cè)量技術(shù)從最開(kāi)始的大平板側(cè)圖到經(jīng)緯儀側(cè)圖,從全站儀側(cè)圖到GPS測(cè)量技術(shù),測(cè)量技術(shù)也隨著時(shí)代的進(jìn)步而越來(lái)越精準(zhǔn),也更方便于工作人員的使用,使得測(cè)量工作的效率較之以前大大提高,而GPS技術(shù)的出現(xiàn)對(duì)于地形測(cè)量工作來(lái)說(shuō)無(wú)疑是一場(chǎng)較大的改革,特別是GPS-RTK技術(shù)應(yīng)用在地形測(cè)量工作當(dāng)中,使得測(cè)量方法已經(jīng)發(fā)生了質(zhì)的變化,而對(duì)于之前的測(cè)量技術(shù)相比,GPS-RTK技術(shù)具有全天候?qū)崟r(shí)動(dòng)態(tài)以及較高的測(cè)量效率和厘米級(jí)精度的高度等優(yōu)點(diǎn),使得測(cè)量工作水平得到提高,也降低了測(cè)量人員的工作量。
在地形測(cè)量工作的實(shí)際操作過(guò)程中,應(yīng)用RTK測(cè)量要求需要得到實(shí)時(shí)坐標(biāo)和正常高,而建立平面轉(zhuǎn)換的關(guān)系是最重要的一部分工作。此外,由于大地水準(zhǔn)面高度異常的差異,因此要想獲得可靠的高程值,就一定要在聯(lián)測(cè)一定數(shù)量的水準(zhǔn)點(diǎn),而在實(shí)際操作過(guò)程中一般要聯(lián)測(cè)三個(gè)以上分布均勻的水準(zhǔn)點(diǎn)來(lái)擬合測(cè)量區(qū)域。而在地形測(cè)量中準(zhǔn)確的本地坐標(biāo)和正常高轉(zhuǎn)換關(guān)系是地形測(cè)量的一個(gè)重要組成部分。如果把握好GPS平面及高程控制測(cè)量則是為實(shí)現(xiàn)上一個(gè)環(huán)節(jié)打下良好的基礎(chǔ)。RTK在較小測(cè)區(qū)范圍內(nèi)完全能滿足控制測(cè)量和大比例尺測(cè)圖所要求的精度,只要在地形測(cè)量中高程模型選得的合適并且有三個(gè)以上分布均勻的高程擬合水準(zhǔn)點(diǎn)。
一、 關(guān)于RTK的工作原理
基準(zhǔn)站接收器,數(shù)據(jù)鏈以及流動(dòng)站接收站是構(gòu)成RTK實(shí)時(shí)攻臺(tái)檢測(cè)技術(shù)的三大組成設(shè)施部分。而所謂的實(shí)時(shí)是指基準(zhǔn)站利用無(wú)線電將測(cè)量的載波相位觀測(cè)值、偽距測(cè)量值、基準(zhǔn)站坐標(biāo)傳送給移動(dòng)流動(dòng)站,流動(dòng)站利用無(wú)線電接受基準(zhǔn)站發(fā)射的信息,將載波相位觀測(cè)到的數(shù)值實(shí)時(shí)進(jìn)行差分處理,之后就會(huì)得到基準(zhǔn)站和流動(dòng)站的三維坐標(biāo)差XYH.坐標(biāo)差。基站坐標(biāo)上各點(diǎn)的坐標(biāo)加上得到的坐標(biāo)差,利用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)轉(zhuǎn)換得到流動(dòng)站各個(gè)點(diǎn)的高程以及平面坐標(biāo),之后再通過(guò)RTK技術(shù),得到的測(cè)量結(jié)果精度可以達(dá)到厘米級(jí)。這在地形測(cè)量技術(shù)的發(fā)展史上能夠一個(gè)較為重要的里程碑。
在應(yīng)用RTK技術(shù)時(shí)的關(guān)鍵是進(jìn)行初始求解整周模糊度。因此,這就需要有足夠數(shù)量的衛(wèi)星,良好的幾何分布,基站和流動(dòng)站之間的數(shù)據(jù)通信良好等條件。 RTK測(cè)量是通過(guò)在進(jìn)行測(cè)量之前進(jìn)行預(yù)設(shè)精度指標(biāo)來(lái)限制實(shí)際測(cè)量當(dāng)中的精度,以滿足測(cè)量要求的需要。測(cè)量所需要的數(shù)據(jù)并記錄到筆記本上,最后通過(guò)后期處理軟件等,通過(guò)平差處理以獲得所需的三維坐標(biāo)。GPS具有非常高的精度,而且其性能相當(dāng)好,是迄今為止最好的導(dǎo)航定位系統(tǒng),它的選點(diǎn)方便,可以減少大量的建造高標(biāo)的費(fèi)用,而且告訴的數(shù)據(jù)處理速度以及精確的精度都符合現(xiàn)代測(cè)量的高標(biāo)準(zhǔn)。
可以這么說(shuō),GPS的出現(xiàn)使得高精度定位坐標(biāo)快速實(shí)現(xiàn)變的輕而易舉,尤其是應(yīng)用了RTK技術(shù)后,甚至都不需要通過(guò)各級(jí)的控制點(diǎn)就能依靠其數(shù)據(jù)達(dá)到快速,高進(jìn)度的測(cè)定界址點(diǎn)以及相應(yīng)的坐標(biāo),然后根據(jù)測(cè)圖軟件在野外就能連貫的測(cè)繪成電子圖,最后通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)其比例計(jì)算直接打印出各種比例的圖件。應(yīng)用RTK技術(shù)定位時(shí)要注意通過(guò)基準(zhǔn)站的接收機(jī)并結(jié)合一直數(shù)據(jù)將這些數(shù)據(jù)同步傳送給流動(dòng)的GPS接收機(jī),在觀測(cè)衛(wèi)星達(dá)到六顆星后,就可以得到厘米級(jí)別的動(dòng)態(tài)位置,這與之前通過(guò)GPS靜態(tài)、快速靜態(tài)定位后在對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行出來(lái)相比,大大提高了定位效率,所以RTK技術(shù)的出現(xiàn),是基于GPS定位系統(tǒng)的前提下,兩者相互結(jié)合所達(dá)到的效果目前收到了測(cè)量界的高度重視。
二、 關(guān)于RTK的地形測(cè)量
1、 進(jìn)行RTK地形測(cè)量前相關(guān)準(zhǔn)備
通過(guò)流動(dòng)站儀器可以在得到精度較為準(zhǔn)確的平面以及高程以后,建立兩者之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。常用行業(yè)內(nèi)的轉(zhuǎn)換關(guān)系的方式獲得業(yè)內(nèi)外的點(diǎn)校正。通常其情況下在進(jìn)行正式測(cè)量之前要校對(duì)部分控制點(diǎn)的靜態(tài)平面以及水準(zhǔn)高程的成果,如果檢測(cè)結(jié)果在誤差范圍之內(nèi)則可對(duì)圖根控制點(diǎn)加密以及外業(yè)的零件進(jìn)行測(cè)量,反之則不能進(jìn)行。而就RTK檢查其他測(cè)量標(biāo)高控制點(diǎn),平面誤差和高程誤差小于1厘米可以看出,在整個(gè)調(diào)查區(qū)域擬合結(jié)果是可靠的。
2、 關(guān)于RTK測(cè)量相關(guān)數(shù)據(jù)的采集
在地形測(cè)繪的工作展開(kāi)過(guò)程中,地形測(cè)量可以在建立完整的控制網(wǎng)之后對(duì)獲取的控制點(diǎn)數(shù)據(jù)成果進(jìn)行分析。通過(guò)流動(dòng)站在測(cè)量點(diǎn)的移動(dòng)來(lái)完成相關(guān)數(shù)據(jù)的采集。外部無(wú)線基站信號(hào)的覆蓋范圍,一般最多到10公里,根據(jù)RTK測(cè)量的可靠性的要求,只要輻射范圍內(nèi)的移動(dòng)臺(tái)的基站可以迅速獲得穩(wěn)定的固定的解決方案,測(cè)量精度可達(dá)厘米級(jí)的原則,滿足測(cè)量精度要求。
在測(cè)量錢應(yīng)校準(zhǔn)好移動(dòng)站,以確保RTK測(cè)量結(jié)果,保證測(cè)量的三維測(cè)量精度達(dá)到厘米級(jí),這樣在誤差范圍內(nèi)相關(guān)工作人員可以根控制點(diǎn)的加密和破部進(jìn)行測(cè)量工作。 在進(jìn)行RTK圖根控制測(cè)量時(shí),一定要保證輸入轉(zhuǎn)換參數(shù)是正確的。并且點(diǎn)布局應(yīng)該是能夠相對(duì)均勻。然后根據(jù)測(cè)量工作地點(diǎn)的地形特點(diǎn),工作人員在流動(dòng)站手持RTK測(cè)量?jī)x,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪區(qū)步行測(cè)邊繪制草圖,并將所測(cè)到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在電子手簿中,這樣能在極大程度上避免了以前工作人員在測(cè)量過(guò)程中報(bào),聽(tīng),記錄的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤可能發(fā)生的錯(cuò)誤,以確保數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性。
三、 關(guān)于GPS-RTK測(cè)量技術(shù)應(yīng)用舉例
之前我公司參與了某工程項(xiàng)目的測(cè)量工作,該測(cè)區(qū)面積約2500平方米,這個(gè)工程項(xiàng)目部的地理位置處在山區(qū)當(dāng)中,地形較為復(fù)雜,這些地勢(shì)特點(diǎn)均為測(cè)量工作增加了較大難度。 而此工程若在之前采用全站儀技術(shù)則取法在按照要求在六個(gè)月內(nèi)完成。若此工程測(cè)量采用RTK技術(shù)進(jìn)行測(cè)量工作,不僅在工期內(nèi)完成,同時(shí)也可以提高測(cè)量的精準(zhǔn)度,并且操作難度也大大降低。并且GPS-RTK測(cè)量技術(shù)可以和水準(zhǔn)儀相結(jié)合,各取其優(yōu)點(diǎn),使得在最大程度上提高地形測(cè)量的精準(zhǔn)度。通過(guò)分析地形特點(diǎn),以及各種技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn),我們采用以RTK技術(shù)為主,水準(zhǔn)儀為輔的測(cè)量方式進(jìn)行測(cè)量,不僅保證了工程測(cè)量的精準(zhǔn)度也保證是工期的完成。
在具體的測(cè)量過(guò)程中,相關(guān)測(cè)量人員應(yīng)該先根據(jù)項(xiàng)目的地理位置進(jìn)行相關(guān)的度帶選擇和坐標(biāo)換算工作,在這個(gè)項(xiàng)目中運(yùn)用RTK測(cè)量技術(shù)將已經(jīng)有的1個(gè)B級(jí)和4個(gè)C級(jí)的控制點(diǎn)的基礎(chǔ)上建立12個(gè)分布較為均勻的控制點(diǎn),而組成測(cè)量控制網(wǎng)。之后相關(guān)測(cè)量人員進(jìn)行無(wú)約束平差設(shè)定工作,根據(jù)要求精度設(shè)定應(yīng)滿足:點(diǎn)位平均誤差mx=±1.1mm,my=±1.3mm,mH=±3.0mm,而平面點(diǎn)位誤差均小于2mm,高程最大誤差小于5mm,最弱邊相對(duì)誤差1/56.2萬(wàn),結(jié)果表明該控制網(wǎng)內(nèi)部符合精度良好。