GNSS-RTK測量和全站儀測量技術在數字化測圖中的應用

楊洪國,焦守豪,張傳偉,江一博,郭 超

（青島農業大學,山東 青島 266109）

1 概述

數字化測圖的方法有全站儀數字測圖、基于GNSS的數字測圖和數字攝影測量和遙感等幾種方法。全站儀數字化測圖是工程大比例尺地形測繪的主要方法，GNSS-RTK數字測圖技術類似全站儀數字測圖，只是利用GNSS-RTK系統代替全站儀，這兩種方法適用于小范圍的地形測圖。大范圍的地形測圖以及大型工程建設場地測繪等，可以利用航攝影像、高分辨率衛星遙感影像、機載激光掃描測繪系統或使用輕型飛機攝取影像，使用數字攝影測量或遙感圖像處理系統生成大比例尺DLGDOMDEM及三維景觀模型。

2 全站儀測量技術

全站儀數字測圖的模式，目前主要有以下兩種：

（1）電子平板模式，電子平板與全站儀通過數據線連接在一起，全站儀把觀測數據采集的同時傳輸到電子平板，實時生成數字地圖，實現“所見即所測、所見即所得”。所以，在野外工作時，不需要繪制草圖。該模式具有操作起來比較方便，畫出的圖形直觀，能夠實時檢查，準確性高等優點。

（2）草圖模式，該模式使用全站儀內存或者把全站儀和電子手薄相連儲存碎部點數據，數據記錄時按照一定的編碼方式。同時，野在外現場繪制工作草圖，工作草圖上記錄地形要素的名稱，碎部點的點號以及點號之間的連接關系，作為室內成圖的依據。外業測量結束后，把觀測的碎部點數據通過繪圖軟件顯示在計算機屏幕上，根據野外繪制的草圖，采用人機交互方式連接相應的碎部點，輸入圖形的信息碼，從而生成地形圖。所以，該模式操作過程非常簡單，對野外所觀測的碎部點數據直接存儲，糾錯能力強，如果野外測站點坐標和后視點坐標輸入錯誤，可通過繪圖軟件的測站校正等措施進行糾錯處理。

3 GNSS-RTK測量技術

GNSS-RTK測量包括臨時基站RTK測量和網絡RTK測量。臨時基站RTK測量主要由基準站、流動站和中繼站電臺組成。

（1）基準站主要包括雙頻GNSS接收機、發射電臺及天線和電子手簿。野外工作時基準站的選擇非常重要，對觀測數據以及無線電傳播影響較大。基準站的設置包括項目管理、電臺頻率選擇、RTK工作方式、坐標輸入及基準站啟動等。（2）流動站主要包括雙頻GNSS接收機及天線和電子手簿。流動站GNSS的設置包括項目管理、頻率選擇、坐標的輸入、流動站啟動及測量地形點等。（3）中繼站電臺，因為工作環境的復雜多樣性，在基準站和流動站之間通常會有障礙物對電臺信號的影響，設立中繼站電臺能起到良好的補救作用。（4）GNSS定位中，誤差主要來自以下三個方面：第一是衛星的誤差，主要包括衛星鐘差和衛星軌道偏差。第二是信號傳播的誤差，包括電離層折射、對流層折射和多路徑效應的誤差，信號頻率和傳播路徑上的電子總量是電離層折射主要因素；干分量和濕分量是影響對流層折射的兩個因素；多路徑效應的誤差是接收機天線除了接收到GNSS衛星發射的信號以外，還能接收到周圍建筑物、水面等其它物體反射的干擾信號。第三是接收設備的誤差，測站位置、接收機鐘差、天線相位中心誤差是主要影響因素。

4 工程應用

測區在青島市北部某校區，東經120°23＇，北緯36°19′附近，北鄰二〇四國道，交通方便，氣候宜人，約0.7平方公里。地勢平坦，屬于建筑區，困難類別Ⅰ級。平面控制測量利用已有四個二級GNSS點作為首級控制點，用GNSS-RTK作圖根控制點40個。圖根點的精度，相對于臨近等級控制點的點位中誤差小于0.05m。高程控制測量采用水準測量的方法，高程中誤差小于0.05m。野外數字采集使用GNSSRTK測量方法和全站儀測量方法。在廣場、體育場等平坦開闊無遮擋的地方采用GNSS-RTK測量方法。在辦公區、科教園等高大建筑區及樹木遮蓋比較嚴密的地方采用全站儀測量方法。地物測繪主要包括居民地、獨立地物、道路、管線與垣柵、水系、植被與土質等要素。地貌測繪主要測繪坡度變化處。該測區的部分地形圖如下：

5 結論

在進行GNSS-RTK測量時，基準站要遠離各種強電磁干擾源，周圍無大面積信號反射體。電臺天線安置在離基站2米以上并且放置在高處。在高大建筑物和建筑物密集區，數據鏈傳輸收到限制和影響，可以采用全站儀采集數據。兩者聯合作業，提高了數字化測圖的效率。

[1]徐紹銓,張華海等.GPS測量原理及應用[M].武漢：武漢大學出版社,2017.

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