全站儀聯合GPS在數字測圖中的應用探究

朱坤偉

摘要：數字測圖目標是在測繪工作中通過利用計算機技術將野外數據采集系統與內業機助測圖系統相結合，實現信息數據采集的數字化和自動化，目前傳統的平板測圖已經逐漸被數字測圖所替代。全站儀和GPS是數字測圖野外數據采集主要設備，兩種測量方法有各自優缺點，若將兩者聯合起來，利用具有高測量精度、使用方便的全站儀，借助更多GPS技術和更優秀的差分技術，可在短時間內獲得更準確的定位精度。本文將結合工程實例探討全站儀聯合GPS在數字測圖中的應用。

關鍵詞：全站儀；GPS；數字測圖

隨著計算機技術和測繪科學技術的發展以及地面測量儀器和數字化測圖軟件的應用，數字測圖開始作為一種新的測繪方法取代傳統測圖方法廣泛應用于測繪生產、城市規劃、土地管理、環境保護、工程建設等領域。全站儀和GPS是數字測圖野外數據采集主要設備，GPS定位精度高，自動化程度高，數據處理芯片功能強大，還可以全天候進行觀測作業，全站儀則具有高度的集成化水平，可大大減少測量過程中的環節，提高測量精度和效率，改善野外作業環境。隨著測繪要求的不斷提高，僅僅使用全站儀或GPS一種測量方法無法較好滿足測量需求，實踐表明，全站儀和GPS之間具有不可替代的互補作用，兩者結合將會給數字測圖帶來更多益處。

一、全站儀聯合GPS作業方式和施測流程

常規測量方法是從整體到局部、先控制后碎布、分級布網、逐級控制，從施工流程上看，具體工序包括首級控制網、加密控制網、圖根控制網、特征點數據采集、成圖，由此可以看出，要完成一個測區的測量工作，需要多次進出作業現場，這必然會降低作業效率，測量精度也無法得到保證。針對上述問題，可采用全站儀聯合GPS的測量作業方式采集數據，一般分為兩個步驟：第一，布設控制點，利用GPS動態測量技術即GPS RTK技術測量圖根控制點，第二，聯合應用全站儀和GPS RTK測量碎部點，需要注意的是，在每次作業前，先設置RTK的基準點，之后再測試出三個控制點的坐標；在全站儀利用GPS RTK所測的圖根點進行設站時，必須進行必要的檢驗，以保證測圖精度。全站儀聯合GPS施測流程見圖1。

二、全站儀聯合GPS RTK在數字測圖中的應用實例

GPS測量技術包括靜態測量和動態測量，其中GPS靜態測量主要是利用測量型GPS接收機進行定位測量的，在各種控制網的建立中應用比較廣泛；GPS動態測量則是RTK測量，是將一臺GPS接收機安置在已知點上，對GPS衛星進行觀測，系統由兩臺或多臺GPS接收機、數據傳輸設備、相關計算機處理軟件組成。下面筆者以具體工程案例對數字化地形測圖過程中GPS RTK技術的聯合應用做簡要介紹。

1.測區概況

測區分為城區和郊區鄉鎮兩部分，城區高樓林立，市政設施繁雜，郊區鄉鎮村毗連，植被繁茂，地勢平坦，地下水位較高，測區面積約為35km2，外業測繪工作非常困難。通過一系列分析和試驗，決定采用GPS RTK對接收衛星信號較好的地區進行單獨作業，采用全站儀聯合GPS RTK的方法對高樓林立、林木密集區域進行測量，由GPS RTK隨時測定全站儀所需圖根控制點。

2.儀器、人員配置

配置GPS接收機、水準儀、全站儀、電腦、南方CASS8.0軟件、機動車。作業前，均對GPS接收機、水準儀和全站儀進行了檢定，檢定結果表明其性能、精度指標完全符合要求。成圖比例尺1：2000，等高距為1m。高程系統采用1985國家高程基準。人員配置上，RTK單獨作業分為10個小組，每個流動站為一個小組，每組配置2人，1人畫草圖，1人操作RTK；RTK聯合全站儀作業分為7個小組，每組配置3人，1人操作RTK，負責測圖、測量圖根點，1人觀測，1人跑尺、畫草圖，RTK和全站儀在區域內單獨作業，并做到相互溝通、密切配合。

3.作業過程

首先，架設基準站，之后啟動手薄，進行基準站的相應設置，連接無線電臺，分離手薄和基站。第二，連接流動站接收機、天線和對中桿，啟動手薄，設置流動站接收機，進入測量模式，在此過程中，注意衛星個數、無線電標志，檢查GPS RTK是否固定。流動站與基準站距離不應大于5km。設置好流動站和基準站后，利用2臺GPS RTK接收機同時進行點校正和檢測，每臺均進行兩個時段的觀測，觀測時間為3min，點校正后，選一檢測點進行檢測，對比檢測結果和已有結果，X最大誤差2.1cm，Y最大誤差1.3cm，高程最大誤差2.0cm，最小誤差為6.5mm，誤差均小于5cm。數據采集結束時，同一臺接收機兩個時段最大平面位置誤差為5mm，最大高程誤差為17mm，最小誤差為0，可見點校正成功，觀測結果可靠。第三，圖根點測量及碎部點數據采集，先在測區設3個圖根點，使全站儀利用這這些點進行設站及野外數據采集，與此同時，GPS RTK為全站儀布設圖根點，作業期間，共為全站儀布設圖根點176個。第四，將處理過的碎部點數據已.dat格式輸入計算機，根據外業所繪草圖，利用南方CASS8.0軟件編輯成地形圖，圖形比例尺為1：2000。最后，用HP 5000PS繪圖儀出樣圖，到實地進行對比檢查，比如巡查地形和地物、檢查點位精度等，實地檢查結果表明此次測量精度符合要求。

三、結語

數字測圖目標是實現信息數據采集的數字化和自動化，經分析，全站儀聯合GPS RTK在數字測圖中的作業方法更優越，可高效、可靠地完成大比例尺地形圖以及地籍圖測量工作，不僅可以提高數據采集速度和質量，保證成果準確性和可靠性，還有利于減少作業時間、節省人力，很大程度上提高了野外作業效率，是一種取長補短、效果理想的數字測圖方法。相信隨著GPS RTK技術的進一步完善及我們工作經驗的不斷豐富，數字測圖將更加高效、快速、可靠，其在圖形管理、數據共享、圖形修改以及圖形使用中的作用將發揮的更加充分。

參考文獻：

[1] 封愛芹. GPS測量技術在黃壁莊水庫水平位移測量中的應用[J]. 科技創新導報. 2011（07）

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