三維數(shù)字城市建筑

1、tnii學朮友叢網(wǎng)論文發(fā)表專家一l三維數(shù)字城市建設關健詞：三維數(shù)字rtk技術擬合高程。建議、八、刖言近些年來，隨著測繪技術的飛速發(fā)展，各式各樣新的測繪儀器和 測繪技術正快速走向和充實各個專業(yè)測量隊伍。伴隨著社會的不斷 進步和發(fā)展，測繪數(shù)據(jù)成果在各行各業(yè)的基礎設施建設中顯得日益 重要。新的測繪技術和發(fā)展正代替?zhèn)鹘y(tǒng)的測量工作模式，工作強度 大大減輕，工作效率成倍提高，為城市建設和發(fā)展起了推動性作用。 由于gps技術的飛速發(fā)展，它的應用領域也越來越廣泛。2011年度甘肅省平?jīng)鍪徐o寧縣三維數(shù)字城市建設中gps rtk技術的運用，能夠方便，快捷，高精度地對點位進行實時動態(tài)定位 測量，既滿足了隨時變動，節(jié)

2、省人力和物力，又能隨時得到定位數(shù) 據(jù)的新要求。顯示出gps rtk測繪技術強大的，高精度的動態(tài) 優(yōu)勢，給測繪工作和數(shù)據(jù)維護帶來了很大的方便。一、gps定位的工作原理簡述1. gps相對定位原理兩臺（或多臺）gps用戶接收機分別安置在兩條（或多條基線的 端點），同步同時段（或不同時段）觀測相同數(shù)量的gps衛(wèi)星，一般 情況下不少于4個。并對觀測量進行差分處理，以確定基線端點（也 就是我們常說的測站點）的相對位置，如果知道其中幾個點的坐標 和高程，通過專業(yè)軟件的數(shù)據(jù)處理，就可以解算其它點的坐標和擬匸交發(fā)表專家一LB國學朮發(fā)叢網(wǎng) 合高程值，以最大限度地滿足工作的需要。在多個觀測站同步觀測相同衛(wèi)星的情況

3、下，衛(wèi)星的軌道誤差，衛(wèi) 星時鐘差，接收機鐘差以及空氣中的電離層，對流層折射誤差等對 觀測量的影響具有一定的相關性。利用觀測量的不同組合，可有效 地消除或減弱誤差上的影響，從而提高相對定位的精度。2. gps-rtk實時動態(tài)定位原理簡述gps實時動態(tài)定位是基于載波相位的gps相對定位方式。采用的 星歷為廣播星歷，誤差修正方式采用基準站相位誤差改正，精度可 達到cm級。gps - rtk測量技術既保證了 gps測量的高精度，又具有實時動 態(tài)性。其基本工作原理可簡述為：在兩臺gps接收機之間增加一套無線電通訊系統(tǒng)。將兩臺或兩臺以上相對獨立的gps接收機聯(lián)成有機整體，安置在已知點上的gps接收機（我們

4、常說的是基準站）通 過電臺將觀測信息，測站點數(shù)據(jù)傳輸給流動站（我們常說的移動 站）,流動站將基準站傳來的載波觀測信號與流動站本身觀測到的 載波信號進行差分處理，從而解算出兩站間的基線向量；根據(jù)事先 輸入的坐標轉化和投影參數(shù)，就可得到流動站的三維坐標數(shù)據(jù)。gps - rtk測量技術是建立在流動站與基準站誤差強烈類似的 這一基礎之上，隨著流動站與基準站之間距離的增加，其誤差的類 似性越來越差，定位精度會越來越低。數(shù)據(jù)的通信也會受到作用距 離拉長，而干攏因素增加的影響。因此 gps - rtk技術的作用距論文發(fā)表專家一lCH國學朮發(fā)舌網(wǎng)離是有限的，一般小于10公里。gps - rtk作業(yè)流程示意如下

5、圖3. 三維數(shù)字城市建設工作簡述三維數(shù)字城市建設指的是利用項目區(qū)的基礎圖件資料（最新的1：500或1： 1000大比例尺地形圖），通過調(diào)繪項目區(qū)的建筑物和重要 地物的幾何尺寸，加上近景攝影測量所得到的外業(yè)相關數(shù)據(jù)，利用 專業(yè)軟件skyline三維數(shù)字地球平臺軟件。，三維動畫制作軟件3ds max等。將基礎圖件上的有關地物，通過專業(yè)技能加工成立體圖形， 使之圖形成為直觀、易懂，容易判讀的立體圖件。為城市管理，規(guī) 化和設計等部門提供便利。二、gps - rtk技術在數(shù)字城市建設中的應用本文以靜寧縣三維數(shù)字城市建設中所需的像控點三維坐標數(shù)據(jù) 和擬合高程數(shù)據(jù)為例，簡要闡述 gps - rtk 測繪技術

6、在數(shù)字城市 建設中的應用。項目要求：按照數(shù)字城市建設規(guī)范和測量規(guī)范 要求，提供靜寧縣三維數(shù)字城市建設項目中所需像控點坐標和高程 數(shù)據(jù)。1. 采用基準、系統(tǒng)和起算數(shù)據(jù)來源采用基準為1985國家程基準。坐標系統(tǒng)為1995靜寧縣城區(qū)坐標 系統(tǒng)，其中央子午線為東經(jīng)105。投影面為測區(qū)平均高程面1660 米。匸交發(fā)表專家一LB國學朮發(fā)叢網(wǎng)起算數(shù)據(jù)為2008年靜寧縣城鎮(zhèn)地籍調(diào)查時，由天水三和數(shù)碼測 繪院所做的一級gps導線點，其高程數(shù)據(jù)為四等水準測量平差后數(shù) 據(jù)。均由靜寧縣國土資源局提供。共收集9個已知點d01,g09,eg003 等。坐標，高程系統(tǒng)及精度均滿足規(guī)程和本項目設計要求。作參數(shù) 控制點網(wǎng)圖如下

7、：投入使用的儀器為：中海達gps-rtk1+1臺套，標稱精度=(10mm+2pmmd),自動安平水準儀dzs3-1型一臺，必要后勤保障。2. 測區(qū)概況本次工作區(qū)域為靜寧縣縣城建成區(qū)和遠景規(guī)化區(qū)，東至隴興化工 公司，南至靳家寺，西至火柴廠，北至八里鋪鎮(zhèn)，共計面積約30平方公里。項目區(qū)內(nèi)北側國道312線至東向西繞城穿過，城區(qū)內(nèi)成 紀大道，阿陽路，西環(huán)路，中街，北環(huán)路，北二環(huán)路縱橫交錯，交 通便利。工作區(qū)內(nèi)涉及城關鎮(zhèn)，八里鋪鎮(zhèn)及八里工業(yè)園區(qū)。其中城關鎮(zhèn)包 含5個行政村，5個居委會，是縣城政治，經(jīng)濟，文化交流中心。 八里鋪鎮(zhèn)包含2個行政村，一個工業(yè)園區(qū)。城鄉(xiāng)結合部種植大面積 蘋果園和其它經(jīng)濟作物，是當

8、地居民主要經(jīng)濟收入來源，但給測繪 工作帶來不便。3像控點的布設根據(jù)項目設計要求，大部分像控點主要布設在城區(qū)主要干線附匸交發(fā)表專家一LB國學朮發(fā)叢網(wǎng)近，點位選在視野開闊，視場內(nèi)障礙物高度未超過15的開闊處，且遠離大功率的無線電發(fā)射源和高壓輸電線，大面積積水區(qū)域。遠 離高壓線距離大于100米，遠離發(fā)射源距離大于200米?；旧蠞M 足三維數(shù)字城市建設對像控點的布設要求。對所選點位位置打入鋼 釘作為標志，鋼釘中心刻有“十”字作為點位中心標記。4. 經(jīng)實地踏勘檢測，所收集的9個已知點點位保存完好，中心標 志清晰無損，可作為測區(qū)的起算數(shù)據(jù)。5. 基準站點位的選擇在gps - rtk測量方法中，關鍵在于基準

9、站與流動站點位的選 擇上。在該項目中像控點的布設是事先確定的，也就是說流動站的 點位已確定好了不能變動，只要選擇好基準站的位置，便可以進行 rtk測量。基準站位置的選擇有兩種情況：1.基準站架設在已知點 上。2.基準點架設在未知點上。本項目選擇的是第二種情況。兩 種情況各有利弊，以方便工作，滿足技術要求為準，在實際工作中 無具體要求?；鶞收军c位的選擇注意了以下幾個方面：1. 點位的選擇應遠離大功率的無線電發(fā)射臺和高壓輸電線，以 避免其周圍磁場對gps衛(wèi)星信號的干攏，接收機天線與其距離一般 不小于200米。2. 基準站應先在易安置接收機設備的地方，并且視場要開闊， 點位周圍高度角大于15度，且以

10、上天空無障礙物匸交發(fā)表專家一m國學朮發(fā)叢網(wǎng) 3. 還應考慮基準站周圍具有良好的通信設施和電力供應以供基 準站與流動站之間的聯(lián)絡和設備用電。4. 從靜寧縣國土局收集到的已知點之間的距離不超過3000米，符合rtk測量技術范圍要求（不超過10公里）。根據(jù)實地情況基準 站架設在遠離大功率的無線電發(fā)射臺和高壓輸電線，視場開闊，高 度角15以上天空無障礙物的靜寧縣國土資源局辦公大樓6樓頂上，在作好相應的安全保護措施情況下，便可以開始工作。5. 根據(jù)9個已知點在該測區(qū)的具體位置，本項目區(qū)域坐標系統(tǒng) 轉換參數(shù)由收集到的9個已知點，實時動態(tài)定位測量數(shù)據(jù)計算得出。 檢查其它已知點數(shù)據(jù)統(tǒng)計如下：6. 野外rtk測

11、量將作好的轉換參數(shù)以文件形式，存入到觀測記錄手簿中，基準站 架設在參考點上，經(jīng)過檢查校正無誤后，即可開始工作。檢查校核 數(shù)據(jù)見下表：gps - rtk外業(yè)觀測的基本要求：采樣率為 1s,每次測量的歷 元數(shù)小于10個，每點觀測時間不低于3分鐘。平面點位精度小于 2cm（即實測點值與原已知點值相比較的 x y值），高程點位互差小 士 5cm（即實測點高程值與原已知點高程值相比較）。依據(jù)技術要求， 依據(jù)技術要求，對實地所布設的像控點進行實時動態(tài)定位測量。按匸交發(fā)表專家一LB國學朮發(fā)叢網(wǎng)工作計劃，經(jīng)過五天外業(yè)工作，實時動態(tài)定位測量共計169個像控點的坐標和擬合高程數(shù)據(jù)（成果數(shù)據(jù)見像控點成果表）。三、g

12、ps - rtk擬合高程與水準測量成果即的相互檢測為保證gps - rtk擬合高程的正確性，為今后相同項目工作流 程打好基礎。我們采用隨機抽樣的方式，分別就城區(qū)，城鄉(xiāng)結合部 抽取一定數(shù)量的gps - rtk擬合高程點，按國家四等水準測量要 求進行水準觀測，檢核這些擬合高程點。根據(jù)項目區(qū)像控點點位布 設情況和已知水準點所處位置。本項目區(qū)四等水準路線，由三個已 知點，三個閉合環(huán)共計22.5km組成。其中包括兩條附合水準路線 組成水路線網(wǎng)。外業(yè)數(shù)據(jù)經(jīng)過自檢、互檢、專檢、審核平差計算成 果精度完全滿足規(guī)范要求和項目區(qū)設計要求。最終平差結果和 精度統(tǒng)計如下：1. 外業(yè)數(shù)據(jù)檢核：閉合環(huán)最大閉合差 +28m

13、m允許值：士 56mm 附合路線閉合差最大14mm允許值：士 22mm閉合環(huán)路線最大長度 11.34km,允許值：15km附合路線長度最大1.28公里，允許值： 15km2. 平差后精度統(tǒng)計：最大點位誤差 1.028cm,允許值：士 2cm。 最大點間誤差0.85cm.，允許值士 1cm。最大高差中誤差0.85cm, 允許值士 1cm。高程點最大中誤差0.9cm，允許值：士 2cm。具體數(shù) 據(jù)統(tǒng)計如下：匸交發(fā)表專家一LB國學朮發(fā)叢網(wǎng) 從上面的檢查數(shù)據(jù)統(tǒng)計表結果中可以看出：四等水準高程與gps-rtk擬合高程點相比較，以四等水準高程為基準，最大較差絕對 值為47mm最小較差絕對值為7mm通過計算

14、得出高程點中誤差為 1.7cm，規(guī)范中允許值為：不大于士 2cm靜寧縣三維數(shù)字城市建設 中所需要高程數(shù)據(jù)可以用擬合高程數(shù)據(jù)代替。也就是說：在基準站點位選取比較理想，滿足規(guī)范和相目區(qū)技術要求的情況下，通過經(jīng) 過檢驗的數(shù)據(jù)轉換參數(shù)，gps - rtk實時動態(tài)定位所得到的三維數(shù) 據(jù)擬合高程點數(shù)據(jù)代替可以完全代替水準測量高程值。其優(yōu)勢在于 gps - rtk實時動態(tài)定位工作方式靈活，省人少力，可減輕作業(yè)人 員的工作強度，提高測繪技術人員的外業(yè)工作效率。隨著gps -rtk測量技術的日益成熟，擬合高程代替水準高程必然成為一種趨 勢。上述工作曾在隴南地區(qū)成縣三維數(shù)字城市建設中取得了較為明 顯的工作成效。3

15、. gps - rtk附帶地形測繪利用rtk測量技術的靈活性，可隨時加密項目區(qū)的控制點，將項 目區(qū)變化區(qū)域實時定位測量，特別是關鍵區(qū)域變化點的測量。如道 路，花壇的拐角和曲線部分的關鍵點。電線桿位，信號燈。管道設 施中的檢修井，變徑處，分叉處及重要拐點測繪定位，并繪制好工 作草圖。四、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理不同型號的rtk生產(chǎn)廠商，都隨儀器設備配備有數(shù)據(jù)傳輸線和下匸交發(fā)表專家一LB國學朮發(fā)叢網(wǎng) 載數(shù)據(jù)軟件。數(shù)據(jù)經(jīng)過轉換后，一般都能在文本處理軟件中打開并 加工、編輯成最終成果資料。圖形在 cass7.1操作環(huán)境下，結合外 業(yè)手工繪制的工作草圖，繪制出最具有現(xiàn)實性的項目區(qū)基本圖形。五、總結由于三維數(shù)字城市建

16、設在一些地方，仍處于一個試點、探索階段。 對該類項目所需的基礎數(shù)據(jù)，條件不具備的測量單位，還需沿用較 為傳統(tǒng)的工作方法和工作流程。隨著 gps rtk測繪技術飛速發(fā)展， 以及在越來越多領域中得到應用。gps rtk測繪技術必將成為測繪 行業(yè)的主力軍。特別是在為決策部門、規(guī)化、設計部門提供基礎數(shù) 據(jù)中發(fā)揮越來越重要的作用。六、幾點工作建議1. 測繪技術人員具有強烈的責任心，認真負責的工作態(tài)度。工 作方法嚴謹，靈活。保證外業(yè)數(shù)據(jù)采集正確性。2. 項目中投入的各種測量設備，要經(jīng)過嚴格的檢查，使其各項 精度指標達到規(guī)范要求。特別是重要設備的關鍵性技術參數(shù)如：如 rtk的標稱精度等等。3. 加強測繪人員的團隊合作精神，盡可能在外業(yè)數(shù)據(jù)采集工作 中消滅不合