瑪勒江·托列根

（蘭州交通大學(xué)，甘肅 蘭州730000）

1 CORS 與RTK 概念

RTK（實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)）載波相位技術(shù)的差異是兩個(gè)測(cè)量站載波相位觀測(cè)的一種實(shí)時(shí)處理方法。參考站覆蓋的載波相位應(yīng)傳送給用戶接收機(jī)，以計(jì)算差分坐標(biāo)。因此，必須解決以前的靜態(tài)，快速靜態(tài)和動(dòng)態(tài)測(cè)量，以獲得英寸精度。RTK 是一種能夠在現(xiàn)場獲得英寸精度的實(shí)時(shí)測(cè)量方法。它需要?jiǎng)討B(tài)載波的相位- 實(shí)時(shí)差分- 實(shí)時(shí)，是GPS 應(yīng)用的重大里程碑，其外觀有工程放樣等。

2 全站儀和CORS-GPS 的數(shù)字測(cè)圖

2.1 控制測(cè)量

控制測(cè)量是在一定范圍內(nèi)，為地形成圖和各種工程測(cè)量建立控制網(wǎng)進(jìn)行的測(cè)量工作?？刂凭W(wǎng)具有局部，有限測(cè)量偏差累積的作用，各項(xiàng)測(cè)量工作的根據(jù)。對(duì)于地形測(cè)圖，等級(jí)控制是圖根控制的基礎(chǔ)，保證所測(cè)地形圖能互相拼接成為一個(gè)整體。

2.1.1 測(cè)區(qū)概況

測(cè)區(qū)位于甘肅省蘭州市安寧區(qū)蘭州交通9 教前面后花園。后花園形狀是正方形，而且內(nèi)部地勢(shì)較為平坦，有教學(xué)樓、宿舍樓、食堂、各種運(yùn)動(dòng)場，又人少，所以那邊方便測(cè)。

2.1.2 本作業(yè)主要依據(jù)以下資料

（1）GPS-RTK 測(cè)量技術(shù)實(shí)用手冊(cè)。

（2）GPS-RTK 和全站儀組合在數(shù)據(jù)測(cè)圖中的應(yīng)用。

（3）GPS 測(cè)量原理及應(yīng)用。

2.2 碎部測(cè)量

碎部點(diǎn)的測(cè)量用于確定平面的位置和碎部點(diǎn)的高度。根據(jù)比例尺要求和地圖合成原理，分段測(cè)量，利用地圖根控制點(diǎn)對(duì)地物、地貌、測(cè)量地圖地形要素的特征點(diǎn)，用測(cè)圖儀器進(jìn)行測(cè)定并對(duì)照實(shí)地用等高線、地物、地貌符號(hào)和高程注記、地理注記等繪制成地形圖的測(cè)量工作。專門的書籍，基于直接分散測(cè)量的控制。

2.2.1 碎部點(diǎn)的選擇

（1）地物特征點(diǎn)的選擇。地物的特征通常是轉(zhuǎn)折點(diǎn)、交叉點(diǎn)、河流和道路的轉(zhuǎn)折點(diǎn)以及獨(dú)立的目標(biāo)中心等。地面目標(biāo)點(diǎn)可分為三種類型：一種類型地物點(diǎn)和兩種類型地物點(diǎn)。多個(gè)地面目標(biāo)點(diǎn)對(duì)應(yīng)不同類型，精度要求不同。了解不同對(duì)象點(diǎn)的類型精度對(duì)于實(shí)際映射非常有用。它不僅可以保證精度，而且可以提高繪圖速度。

（2）地貌特征點(diǎn)的選擇。地貌線（又稱地貌構(gòu)造線）是地貌最具反映性的特征，是地貌形態(tài)變化的邊界線，如自由線、谷線、傾斜轉(zhuǎn)換線等，因此地貌特征點(diǎn)應(yīng)為：山頂?shù)匦无D(zhuǎn)換點(diǎn)、馬鞍、梳谷、傾斜轉(zhuǎn)換點(diǎn)、地形圖等。必須選擇碎部點(diǎn)轉(zhuǎn)換點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量和繪圖。

（3）碎部點(diǎn)間距與視距的最大長度。

2.2.2 全站儀碎部測(cè)量方法及步驟：

數(shù)字測(cè)圖中，測(cè)碎部點(diǎn)時(shí)候平時(shí)用的方法是極坐標(biāo)法。全站儀極坐標(biāo)法利用三維坐標(biāo)測(cè)量法進(jìn)行。

（1）根據(jù)控制點(diǎn)的坐標(biāo)，它們將顯示在圖形上。

（2）將儀器放置在一個(gè)點(diǎn)（測(cè)量站）以確定方向點(diǎn)（自己可以看到的控制點(diǎn)和最遠(yuǎn)的距離）。

（3）用直線連接兩個(gè)繪圖點(diǎn)（測(cè)量站和方向點(diǎn)）。光比厚好，因?yàn)樗鼞?yīng)該在以后被刪除。

（4）左圓盤的目標(biāo)和方位的精確點(diǎn)設(shè)置為零。

（5）將棱鏡定位在要測(cè)量的點(diǎn)上。

（6）對(duì)準(zhǔn)棱鏡，讀取水平盤讀數(shù)，測(cè)量水平距離和高度差，并記錄下來。

（7）使用一個(gè)主角來測(cè)量光盤水平讀數(shù)的角度和標(biāo)志點(diǎn)（光或厚度，可見）。

（8）沿著定位點(diǎn)的方向，從該點(diǎn)取相應(yīng)的距離，并進(jìn)行標(biāo)記，以獲得在地圖上測(cè)量的點(diǎn)的位置，并標(biāo)記高程。

（9）重復(fù)操作（5）-（8）以測(cè)量其他點(diǎn)。

（10）根據(jù)每個(gè)點(diǎn)的關(guān)系，繪制地形特征和隨時(shí)間變化的土地形態(tài)。

采用RTK 時(shí)，僅需一人背著儀器在要測(cè)的地貌碎部點(diǎn)停留一兩秒，并同時(shí)輸入特征編碼，通過手簿可以實(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，這樣用RTK 僅需一人操作，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，如普通測(cè)圖、鐵路線路帶狀地形圖的測(cè)設(shè)、公路管線地形圖的測(cè)設(shè)，配合測(cè)深儀可以用于測(cè)水庫地形圖，航海海洋測(cè)圖等等。

與傳統(tǒng)測(cè)量相比，GPS-RTK 測(cè)量有明顯的優(yōu)點(diǎn)。首先，配備的人員少，全站儀測(cè)量必須每組3-4 人，GPS-RTK 每位組只有1-2 人就夠；其次，RTK 作業(yè)時(shí)間快；最后，RTK 測(cè)圖更有精度保證，其測(cè)量成果都是獨(dú)立觀測(cè)值，不存在誤差積累。在平坦地區(qū)的實(shí)驗(yàn)對(duì)比中，傳統(tǒng)測(cè)量的測(cè)圖是每位組每天1.5 幅標(biāo)準(zhǔn)圖件，應(yīng)用RTK 每組每天可以完成2.5 幅。通過這次實(shí)習(xí)表明，全站儀與GPS-RTK 的有機(jī)結(jié)合，能加快工作進(jìn)度，節(jié)約工程成本。

2.3 數(shù)字測(cè)圖

數(shù)字測(cè)圖系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)及其軟件為核心在外接輸入輸出設(shè)備的支持下，對(duì)地形空間數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、輸入、成圖、繪圖、輸出、管理的測(cè)繪系統(tǒng)。利用全站儀，GPS 等設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，為GIS 提供數(shù)據(jù)源，廣泛用于測(cè)量工程、水文、工民建道路橋梁、水利水電工程等建設(shè)領(lǐng)域。數(shù)字測(cè)圖主要作業(yè)過程為三個(gè)步驟：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理及地形的數(shù)據(jù)輸出。

全站儀數(shù)字成圖根據(jù)草圖，畫出測(cè)區(qū)的建筑物等地物地貌，最后對(duì)地形圖進(jìn)行檢查、整飾。

目前數(shù)字測(cè)圖技術(shù)種類繁多，但最常見、效果最好的是數(shù)字測(cè)圖與整個(gè)GPS RTK 技術(shù)相結(jié)合，這將成為未來的主流測(cè)圖技術(shù)。對(duì)全站儀數(shù)據(jù)和GPS RTK 數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，生成更準(zhǔn)確的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并利用計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理。

2.4 精度分析及對(duì)比數(shù)字成圖

為了驗(yàn)證本文所提出的理論體系，選取了某次測(cè)量實(shí)踐中全站儀與RTK 測(cè)定碎部點(diǎn)的比測(cè)數(shù)據(jù)。該次比測(cè)中選取了測(cè)區(qū)38 點(diǎn)大致呈東西方向延伸的待測(cè)的碎部點(diǎn)，獨(dú)立地用全站儀與RTK 分別采集了這些坐標(biāo),進(jìn)而得到平面與高程坐標(biāo)之差序列,如表1 所示。

表1 全站儀和RTK 碎步點(diǎn)精度分析的結(jié)果

△X 中誤差=0.041m、△Y 中誤差=0.00046m、△Z=0.004359m

（2）互差最大為0.041m,最小為0.001m。

圖1 全站儀和RTK 碎步點(diǎn)的對(duì)比數(shù)字成圖

全站儀與RTK 的精度分析及數(shù)字測(cè)圖小總結(jié)：

（1）通過不同地形的對(duì)比及精度分析,得出RTK 受建筑物和樹木遮擋影響較大,而全站儀受通視影響較大。

（2）通過RTK 在不同時(shí)間段的測(cè)量對(duì)比,得出RTK 在上午9：00 至10：30 之間信號(hào)保持良好，精度基本較低，在下午15:00至17：00 時(shí)間左右信號(hào)比較不穩(wěn)定，精度比上午變差較大。

（3）RTK 測(cè)量過程中增加測(cè)量點(diǎn)的觀測(cè)時(shí)間（以1 秒采樣間隔為例）并取平均值作為測(cè)量結(jié)果,可以有效地提高結(jié)果的精度水平。

（4）全站儀與RTK 比測(cè)得到的坐標(biāo)序列的均值,互差均在厘米級(jí),互差最大為0.041m,最小為0.001m。

（5）全站儀與RTK 測(cè)定碎部測(cè)量的精度基本相當(dāng)，比測(cè)中存在著可以忽略的小量系統(tǒng)誤差。

（6）實(shí)驗(yàn)證明利用短邊（10m 以內(nèi)）校正時(shí)測(cè)量點(diǎn)位的誤差隨距離的增加而增大，呈線性變化。

（7） 中誤差：△X 中誤差=0.041，△Y 中誤差=0.00046，△Z=0.004359

3 結(jié)論

本文介紹和總結(jié)了測(cè)繪分析過程中常用的方法，并論證了其特殊的方法和能力。特別是數(shù)據(jù)處理、精度分析、測(cè)量方法、精度分析、數(shù)字測(cè)繪方法、測(cè)繪技術(shù)、問題解決、圖形處理等，最后討論了一種新的地形測(cè)繪方法，得出以下結(jié)論：

3.1 采用GPS-RTK 與全站儀相結(jié)合的大幅面數(shù)字測(cè)圖方法，可以實(shí)現(xiàn)互利結(jié)合，大大簡化測(cè)量過程，提高精度和效率，節(jié)省大量人力物力。

3.2 近年來，隨著RTK-GPS 的應(yīng)用，結(jié)合本項(xiàng)目的具體情況，得出以下結(jié)論和建議并不困難：①精度高，操作容易。②速度快、效率高和成本效益明顯。

3.3 在移動(dòng)站開始測(cè)量之前，先測(cè)量1-2 個(gè)已知控制點(diǎn)，以評(píng)估測(cè)量的準(zhǔn)確性。如果滿足設(shè)計(jì)要求，應(yīng)開始測(cè)量。否則，應(yīng)檢查基準(zhǔn)站和流動(dòng)站的參數(shù)設(shè)置是否錯(cuò)誤或數(shù)據(jù)連接是否正常工作。