GNSS-RTK測量和全站儀測量技術(shù)在數(shù)字化測圖中的應(yīng)用

楊洪國,焦守豪,張傳偉,江一博,郭 超

（青島農(nóng)業(yè)大學(xué),山東 青島 266109）

1 概述

數(shù)字化測圖的方法有全站儀數(shù)字測圖、基于GNSS的數(shù)字測圖和數(shù)字?jǐn)z影測量和遙感等幾種方法。全站儀數(shù)字化測圖是工程大比例尺地形測繪的主要方法，GNSS-RTK數(shù)字測圖技術(shù)類似全站儀數(shù)字測圖，只是利用GNSS-RTK系統(tǒng)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(shè)場地測繪等，可以利用航攝影像、高分辨率衛(wèi)星遙感影像、機(jī)載激光掃描測繪系統(tǒng)或使用輕型飛機(jī)攝取影像，使用數(shù)字?jǐn)z影測量或遙感圖像處理系統(tǒng)生成大比例尺DLGDOMDEM及三維景觀模型。

2 全站儀測量技術(shù)

全站儀數(shù)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(shù)據(jù)線連接在一起，全站儀把觀測數(shù)據(jù)采集的同時傳輸?shù)诫娮悠桨澹瑢?shí)時生成數(shù)字地圖，實(shí)現(xiàn)“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?qū)崟r檢查，準(zhǔn)確性高等優(yōu)點(diǎn)。

（2）草圖模式，該模式使用全站儀內(nèi)存或者把全站儀和電子手薄相連儲存碎部點(diǎn)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)記錄時按照一定的編碼方式。同時，野在外現(xiàn)場繪制工作草圖，工作草圖上記錄地形要素的名稱，碎部點(diǎn)的點(diǎn)號以及點(diǎn)號之間的連接關(guān)系，作為室內(nèi)成圖的依據(jù)。外業(yè)測量結(jié)束后，把觀測的碎部點(diǎn)數(shù)據(jù)通過繪圖軟件顯示在計算機(jī)屏幕上，根據(jù)野外繪制的草圖，采用人機(jī)交互方式連接相應(yīng)的碎部點(diǎn)，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(diǎn)數(shù)據(jù)直接存儲，糾錯能力強(qiáng)，如果野外測站點(diǎn)坐標(biāo)和后視點(diǎn)坐標(biāo)輸入錯誤，可通過繪圖軟件的測站校正等措施進(jìn)行糾錯處理。

3 GNSS-RTK測量技術(shù)

GNSS-RTK測量包括臨時基站RTK測量和網(wǎng)絡(luò)RTK測量。臨時基站RTK測量主要由基準(zhǔn)站、流動站和中繼站電臺組成。

（1）基準(zhǔn)站主要包括雙頻GNSS接收機(jī)、發(fā)射電臺及天線和電子手簿。野外工作時基準(zhǔn)站的選擇非常重要，對觀測數(shù)據(jù)以及無線電傳播影響較大。基準(zhǔn)站的設(shè)置包括項(xiàng)目管理、電臺頻率選擇、RTK工作方式、坐標(biāo)輸入及基準(zhǔn)站啟動等。（2）流動站主要包括雙頻GNSS接收機(jī)及天線和電子手簿。流動站GNSS的設(shè)置包括項(xiàng)目管理、頻率選擇、坐標(biāo)的輸入、流動站啟動及測量地形點(diǎn)等。（3）中繼站電臺，因?yàn)楣ぷ鳝h(huán)境的復(fù)雜多樣性，在基準(zhǔn)站和流動站之間通常會有障礙物對電臺信號的影響，設(shè)立中繼站電臺能起到良好的補(bǔ)救作用。（4）GNSS定位中，誤差主要來自以下三個方面：第一是衛(wèi)星的誤差，主要包括衛(wèi)星鐘差和衛(wèi)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(yīng)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(yīng)的誤差是接收機(jī)天線除了接收到GNSS衛(wèi)星發(fā)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(shè)備的誤差，測站位置、接收機(jī)鐘差、天線相位中心誤差是主要影響因素。

4 工程應(yīng)用

測區(qū)在青島市北部某校區(qū)，東經(jīng)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(qū)，困難類別Ⅰ級。平面控制測量利用已有四個二級GNSS點(diǎn)作為首級控制點(diǎn)，用GNSS-RTK作圖根控制點(diǎn)40個。圖根點(diǎn)的精度，相對于臨近等級控制點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差小于0.05m。高程控制測量采用水準(zhǔn)測量的方法，高程中誤差小于0.05m。野外數(shù)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(qū)、科教園等高大建筑區(qū)及樹木遮蓋比較嚴(yán)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(dú)立地物、道路、管線與垣柵、水系、植被與土質(zhì)等要素。地貌測繪主要測繪坡度變化處。該測區(qū)的部分地形圖如下：

5 結(jié)論

在進(jìn)行GNSS-RTK測量時，基準(zhǔn)站要遠(yuǎn)離各種強(qiáng)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(qū)，數(shù)據(jù)鏈傳輸收到限制和影響，可以采用全站儀采集數(shù)據(jù)。兩者聯(lián)合作業(yè)，提高了數(shù)字化測圖的效率。

[1]徐紹銓,張華海等.GPS測量原理及應(yīng)用[M].武漢：武漢大學(xué)出版社,2017.

[2]潘正風(fēng).數(shù)字測圖原理與方法[M].武漢：武漢大學(xué)出版社,2004.

[3]陳洪良.全站儀和GNSS-RTK聯(lián)合在數(shù)字測圖中的應(yīng)用[J].測繪與空間地理信息,2016,39(03).