GPS RTK技術(shù)在數(shù)字地形圖測(cè)繪中的應(yīng)用探討

GPSRTK技術(shù)在數(shù)字地形圖測(cè)繪中的應(yīng)用探討摘要：隨著定位系統(tǒng)——GPS科學(xué)的迅猛發(fā)展和RTK測(cè)量技術(shù)的快速成熟，RTK測(cè)量技術(shù)逐步在測(cè)繪中得到應(yīng)用。通過RTK技術(shù)能夠在野外測(cè)繪時(shí)得到厘米級(jí)定位精度的測(cè)量方法。本文分析了GPSRTK技術(shù)在數(shù)字地形圖測(cè)繪的應(yīng)用，討論GPSRTK技術(shù)在數(shù)字地形圖測(cè)繪中的處理數(shù)據(jù)的方法，解析了GPSRTK技術(shù)在數(shù)字地形圖測(cè)繪中應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)，等待本文對(duì)于GPSRTK技術(shù)在數(shù)字地形圖測(cè)繪中的應(yīng)用提供一定的參考和根據(jù)。本文關(guān)鍵詞語(yǔ)：GPSRTK技術(shù)；數(shù)字地形圖測(cè)繪；應(yīng)用一、地形圖測(cè)繪及GPS—RTK技術(shù)概要地形圖測(cè)繪的廣泛定義是測(cè)定地球外表的地物、地形在水平面上的投影位置、高程，而且根據(jù)一定的比例進(jìn)行縮小，用符號(hào)與標(biāo)記繪成地形圖的相關(guān)工作。地形圖測(cè)繪的狹隘定義是根據(jù)已經(jīng)測(cè)定的大地控制點(diǎn)，采取經(jīng)緯儀視距、平板儀與攝影測(cè)量等方法，根據(jù)一定符號(hào)與圖式把地物和地貌以等高線的形式測(cè)繪成地形圖。當(dāng)前測(cè)繪地形圖基本上是采取航空攝影的測(cè)量方法，利用航空像片在室內(nèi)測(cè)圖。但面積較小的地形圖，或是知足工程建設(shè)需求的地形圖，則需要使用測(cè)量?jī)x在野外測(cè)圖。傳統(tǒng)意義上的地形測(cè)量包括控制測(cè)量與碎部測(cè)量?jī)煞N，控制測(cè)量指測(cè)定一定數(shù)量的平面與高程控制點(diǎn)，是地形測(cè)圖的根據(jù)。平板儀測(cè)圖控制的測(cè)量分為首級(jí)控制的測(cè)量與圖根控制的測(cè)量。首級(jí)控制測(cè)量以大地控制點(diǎn)作為基礎(chǔ)，用三角測(cè)量或者導(dǎo)線測(cè)量的方法在整個(gè)測(cè)定區(qū)域內(nèi)測(cè)定一些精度高且分布均勻的控制點(diǎn)。圖根控制的測(cè)量是在首級(jí)控制之下用小三角測(cè)量方法和交會(huì)定點(diǎn)方法等加密來知足測(cè)圖需要的控制點(diǎn)。圖根控制點(diǎn)的高程常用三角高程或水準(zhǔn)兩種測(cè)量方法測(cè)定。碎部測(cè)量指測(cè)繪地物、地形的作業(yè)。地物特征點(diǎn)和地形特征點(diǎn)統(tǒng)稱為碎部點(diǎn)。碎部點(diǎn)的高程常用視距測(cè)量法來測(cè)定。按所用的不同儀器，分為平板儀測(cè)圖方法、經(jīng)緯儀與小平板儀聯(lián)合測(cè)圖法、經(jīng)緯儀測(cè)圖法等。這些方法的作業(yè)經(jīng)過大致一樣。測(cè)圖前把繪圖紙固定在測(cè)圖板上，在圖紙上畫出坐標(biāo)格網(wǎng)，繪出圖腳點(diǎn)與所有的控制點(diǎn)，經(jīng)正確檢核、確認(rèn)點(diǎn)位后進(jìn)行測(cè)圖。測(cè)量技術(shù)在不斷發(fā)展，測(cè)繪手段也獲得長(zhǎng)足進(jìn)步。測(cè)繪儀器從原始工具到經(jīng)緯儀，水準(zhǔn)儀，測(cè)距儀，全站儀等，到最新的超站儀和三維激光掃描儀。如今GPS技術(shù)在地形測(cè)量中開始廣泛應(yīng)用。RTK測(cè)量系統(tǒng)重要由基準(zhǔn)站，流動(dòng)站與數(shù)據(jù)鏈共同構(gòu)成，建立無線的數(shù)據(jù)通訊保證明時(shí)、動(dòng)態(tài)的測(cè)量，原理是取精度高的首級(jí)控制點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，安頓接收機(jī)成為參考站，連續(xù)觀測(cè)衛(wèi)星。流動(dòng)站上的接收機(jī)在接收衛(wèi)星信號(hào)后通過無線電傳輸設(shè)備接收基準(zhǔn)站上的觀測(cè)數(shù)據(jù)，流動(dòng)站上的計(jì)算機(jī)根據(jù)相對(duì)定位原理實(shí)時(shí)計(jì)算、顯示出流動(dòng)站的三維坐標(biāo)與測(cè)量精度。這樣用戶能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)待測(cè)點(diǎn)的精度指標(biāo)，確定觀測(cè)的時(shí)間，減少冗余觀測(cè)，提升其工作效率。二、慣例地形圖測(cè)繪與GPS?RTK技術(shù)慣例地形圖測(cè)繪的方法是先布設(shè)控制網(wǎng)點(diǎn)，控制網(wǎng)通常是在國(guó)家高等級(jí)控制網(wǎng)點(diǎn)的基礎(chǔ)上加密次級(jí)控制網(wǎng)點(diǎn)。根據(jù)加密控制點(diǎn)和圖根控制點(diǎn)，測(cè)定地物點(diǎn)、地形點(diǎn)后，根據(jù)一定的規(guī)律和符號(hào)在圖上繪制位置。應(yīng)用RTK技術(shù)定位時(shí)要求，基準(zhǔn)站接收機(jī)把觀測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)傳輸給流動(dòng)站GPS接收機(jī)，流動(dòng)站馬上迅速地求解整周的模糊度，在觀測(cè)到衛(wèi)星后實(shí)時(shí)求解出厘米級(jí)的流動(dòng)站動(dòng)態(tài)位置。這與靜態(tài)定位需要事后處理相比，定位效率大大提升。故RTK技術(shù)開始在測(cè)量中應(yīng)用就立即遭到人們喜愛。三、GPSRTK技術(shù)在數(shù)字地形圖測(cè)繪中的應(yīng)用GPS-RTK技術(shù)控制數(shù)字地形圖測(cè)繪能馬上就知道定位結(jié)果和定位精度，應(yīng)用RTK技術(shù)實(shí)時(shí)定位可達(dá)厘米級(jí)精度，因而除高精度的控制測(cè)量仍采取CPS靜態(tài)相對(duì)定位技術(shù)外，RTK技術(shù)在數(shù)字地形圖測(cè)繪中的控制測(cè)量、線路中邊線測(cè)、地籍和房地產(chǎn)測(cè)量中的控制測(cè)量和界址點(diǎn)點(diǎn)位的測(cè)量都有普遍的應(yīng)用。用RTK技術(shù)測(cè)圖時(shí)，只需要一個(gè)人背著儀器在要測(cè)定的碎部點(diǎn)上停步一、二秒鐘，輸人特征編碼，用電子手簿或便攜微機(jī)進(jìn)行記錄，在點(diǎn)位、精度符合要求的情況下，將一個(gè)區(qū)域內(nèi)的地形地物點(diǎn)位測(cè)定后，由專業(yè)測(cè)圖軟件輸出所要求的地形圖。四、RTK技術(shù)在數(shù)字地形圖測(cè)繪中的關(guān)鍵在地形測(cè)量頂用RTK定位時(shí)，基準(zhǔn)站把觀測(cè)值和測(cè)站已經(jīng)知道的坐標(biāo)通過數(shù)據(jù)鏈發(fā)送到移動(dòng)站，移動(dòng)站收集、觀測(cè)數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)盏交鶞?zhǔn)站的數(shù)據(jù)，在移動(dòng)站上構(gòu)成差分觀測(cè)值，實(shí)時(shí)計(jì)算出移動(dòng)站厘米級(jí)精度坐標(biāo)。RTK的關(guān)鍵技術(shù)重要有：〔一〕RTK系統(tǒng)采用快速算法，快速、精確地求解出整周模糊度。常用方法有：模糊度函數(shù)法、FARA法與組合搜索技術(shù)。有時(shí)候因初始經(jīng)過中產(chǎn)生的誤差導(dǎo)致產(chǎn)生不可靠的整周模糊度求解的結(jié)果。這就需要控制RTK的結(jié)果質(zhì)量?！捕砇TK定位要求基準(zhǔn)站能夠?qū)崟r(shí)地向移動(dòng)站發(fā)送信息。一般數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣炔坏陀??600?hit。數(shù)據(jù)鏈拉得遠(yuǎn)就能減少設(shè)立參考試點(diǎn)，避免頻繁轉(zhuǎn)站；數(shù)據(jù)鏈穩(wěn)健，初始化運(yùn)行時(shí)間明顯減少，提升工作效率?！踩砇TK測(cè)量在WCS-84坐標(biāo)系中進(jìn)行，區(qū)測(cè)量在80坐標(biāo)或54坐標(biāo)上進(jìn)行，RTK技術(shù)用于實(shí)時(shí)測(cè)量。要求給出80坐標(biāo)或者是54坐標(biāo)。因而坐標(biāo)轉(zhuǎn)換特別主要。在數(shù)字地形圖測(cè)繪中經(jīng)常應(yīng)用當(dāng)?shù)厝我庾鴺?biāo)，使用平面轉(zhuǎn)換與高程擬合的方法。高程擬合分為曲線擬合，平面擬合與曲面擬合等多個(gè)模型。為提升精度，最好選兩個(gè)以上均勻分布于測(cè)區(qū)的點(diǎn)，利用最小二乘法來求解轉(zhuǎn)換參數(shù)，有效控制測(cè)區(qū)及保證足夠精度?！菜摹尺x擇、建立參考試點(diǎn)。參考試點(diǎn)位置應(yīng)知足的條件是已經(jīng)知道點(diǎn)應(yīng)該在地勢(shì)較高且交通方便，天空開闊，遠(yuǎn)離障礙物，利于接收衛(wèi)星信號(hào)和發(fā)射數(shù)據(jù)鏈的位置。為防止數(shù)據(jù)鏈丟失及多路徑效應(yīng)的影響，四周應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)射物、高壓線、電視臺(tái)、無線電發(fā)射臺(tái)、微波臺(tái)等干擾源，選擇土質(zhì)堅(jiān)實(shí)、不易毀壞的位置。五、GPS?RTK在礦區(qū)數(shù)字地形圖測(cè)繪中的應(yīng)用地形測(cè)量中應(yīng)用RTK技術(shù)測(cè)定每一地形地物點(diǎn)以及測(cè)繪地形圖。實(shí)時(shí)測(cè)定一些地物點(diǎn)的位置，將獲得數(shù)據(jù)處理后直接錄入GPS定位系統(tǒng)，可及時(shí)、精到準(zhǔn)確地獲得地形圖。但在影響接收GPS衛(wèi)星信號(hào)的掩蔽地帶，如礦區(qū)等，應(yīng)使用全站儀，測(cè)距儀，經(jīng)緯儀等測(cè)量工具，使用解析法/圖解法進(jìn)行細(xì)部測(cè)量。下面論述GPS—RTK在礦區(qū)地形測(cè)量中的應(yīng)用?！惨弧硿y(cè)區(qū)位于河道帶狀測(cè)區(qū)，四周有密集的工業(yè)區(qū)建筑和居民建構(gòu)筑物，地形起伏大，由于多年開采煤炭資源，大量煤研石堆積在上游周邊山坡，礦區(qū)內(nèi)植被毀壞，地表裸露且水土流失嚴(yán)重。測(cè)量的分布區(qū)域的河道兩邊地形復(fù)雜，通視條件差，采取慣例測(cè)量手段施測(cè)特別困難。采取GPS—RTK測(cè)量技術(shù)作為本測(cè)區(qū)地形地物點(diǎn)坐標(biāo)的實(shí)測(cè)技術(shù)手段，在充足調(diào)研論證并通過試驗(yàn)檢測(cè)認(rèn)證的基礎(chǔ)上全面施行測(cè)試?！捕匙鳂I(yè)方法、精度分析1、選取精度高的城市基本控制網(wǎng)點(diǎn)作為RTK測(cè)量工作的基準(zhǔn)：在試用、試驗(yàn)階段，針對(duì)選用GPS儀器接收高質(zhì)量、清楚明晰的基準(zhǔn)站發(fā)出數(shù)據(jù)。以此數(shù)據(jù)作為參考數(shù)據(jù)，選定分布于該測(cè)區(qū)的三維控制點(diǎn)，利用控制點(diǎn)的坐標(biāo)系計(jì)算出用于CPS—RTK測(cè)量的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)。2、選取GPS?—RTK定位精度試驗(yàn)：選用一個(gè)GPS—?RTK測(cè)量的基準(zhǔn)網(wǎng)點(diǎn)，架設(shè)起RTK基準(zhǔn)站，流動(dòng)站在離基準(zhǔn)站5公里的范圍內(nèi)，采取靜態(tài)測(cè)量技術(shù)、全站儀測(cè)量技術(shù)測(cè)量道路地物點(diǎn)坐標(biāo)，將共測(cè)量結(jié)果、已經(jīng)知道結(jié)果與RTK測(cè)量結(jié)果比較。3、比較數(shù)據(jù)能夠得出RTK測(cè)量結(jié)果與其他測(cè)量技術(shù)獲取的測(cè)量結(jié)果互差都在厘米級(jí)，能夠以為GPS?—RTK測(cè)量結(jié)果的點(diǎn)位精度到達(dá)厘米級(jí)，且各點(diǎn)位之間不存在誤差。結(jié)束語(yǔ)：應(yīng)用GPS?—RTK技術(shù)使得數(shù)字地形圖測(cè)繪的精度、效率和實(shí)時(shí)度到達(dá)最佳，隨著數(shù)據(jù)傳輸能力的加強(qiáng)，數(shù)據(jù)的穩(wěn)健性、抗干擾性水平、軟件水平的提升及傳輸間隔的增長(zhǎng)，GPSR—TK技術(shù)將在數(shù)字地形圖測(cè)繪中得到更廣闊的應(yīng)用。以下為參考文獻(xiàn)：[1]趙慶祥.GPSRTK技術(shù)在地形圖測(cè)繪中的應(yīng)用[J].煤炭技術(shù).2010(06)[2]朱金海,叢枝鮮,馬俊海.GPSRTK在城鎮(zhèn)地籍調(diào)查中應(yīng)用[J].交通科技與