全站儀和CORS- GPS 的數字測圖分析

瑪勒江·托列根

（蘭州交通大學，甘肅 蘭州730000）

1 CORS 與RTK 概念

RTK（實時動態）載波相位技術的差異是兩個測量站載波相位觀測的一種實時處理方法。參考站覆蓋的載波相位應傳送給用戶接收機，以計算差分坐標。因此，必須解決以前的靜態，快速靜態和動態測量，以獲得英寸精度。RTK 是一種能夠在現場獲得英寸精度的實時測量方法。它需要動態載波的相位- 實時差分- 實時，是GPS 應用的重大里程碑，其外觀有工程放樣等。

2 全站儀和CORS-GPS 的數字測圖

2.1 控制測量

控制測量是在一定范圍內，為地形成圖和各種工程測量建立控制網進行的測量工作。控制網具有局部，有限測量偏差累積的作用，各項測量工作的根據。對于地形測圖，等級控制是圖根控制的基礎，保證所測地形圖能互相拼接成為一個整體。

2.1.1 測區概況

測區位于甘肅省蘭州市安寧區蘭州交通9 教前面后花園。后花園形狀是正方形，而且內部地勢較為平坦，有教學樓、宿舍樓、食堂、各種運動場，又人少，所以那邊方便測。

2.1.2 本作業主要依據以下資料

（1）GPS-RTK 測量技術實用手冊。

（2）GPS-RTK 和全站儀組合在數據測圖中的應用。

（3）GPS 測量原理及應用。

2.2 碎部測量

碎部點的測量用于確定平面的位置和碎部點的高度。根據比例尺要求和地圖合成原理，分段測量，利用地圖根控制點對地物、地貌、測量地圖地形要素的特征點，用測圖儀器進行測定并對照實地用等高線、地物、地貌符號和高程注記、地理注記等繪制成地形圖的測量工作。專門的書籍，基于直接分散測量的控制。

2.2.1 碎部點的選擇

（1）地物特征點的選擇。地物的特征通常是轉折點、交叉點、河流和道路的轉折點以及獨立的目標中心等。地面目標點可分為三種類型：一種類型地物點和兩種類型地物點。多個地面目標點對應不同類型，精度要求不同。了解不同對象點的類型精度對于實際映射非常有用。它不僅可以保證精度，而且可以提高繪圖速度。

（2）地貌特征點的選擇。地貌線（又稱地貌構造線）是地貌最具反映性的特征，是地貌形態變化的邊界線，如自由線、谷線、傾斜轉換線等，因此地貌特征點應為：山頂地形轉換點、馬鞍、梳谷、傾斜轉換點、地形圖等。必須選擇碎部點轉換點進行測量和繪圖。

（3）碎部點間距與視距的最大長度。

2.2.2 全站儀碎部測量方法及步驟：

數字測圖中，測碎部點時候平時用的方法是極坐標法。全站儀極坐標法利用三維坐標測量法進行。

（1）根據控制點的坐標，它們將顯示在圖形上。

（2）將儀器放置在一個點（測量站）以確定方向點（自己可以看到的控制點和最遠的距離）。

（3）用直線連接兩個繪圖點（測量站和方向點）。光比厚好，因為它應該在以后被刪除。

（4）左圓盤的目標和方位的精確點設置為零。

（5）將棱鏡定位在要測量的點上。

（6）對準棱鏡，讀取水平盤讀數，測量水平距離和高度差，并記錄下來。

（7）使用一個主角來測量光盤水平讀數的角度和標志點（光或厚度，可見）。

（8）沿著定位點的方向，從該點取相應的距離，并進行標記，以獲得在地圖上測量的點的位置，并標記高程。

（9）重復操作（5）-（8）以測量其他點。

（10）根據每個點的關系，繪制地形特征和隨時間變化的土地形態。

采用RTK 時，僅需一人背著儀器在要測的地貌碎部點停留一兩秒，并同時輸入特征編碼，通過手簿可以實時知道點位精度，把一個區域測完后回到室內，由專業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，不要求點間通視，大大提高了工作效率，采用RTK 配合電子手簿可以測設各種地形圖，如普通測圖、鐵路線路帶狀地形圖的測設、公路管線地形圖的測設，配合測深儀可以用于測水庫地形圖，航海海洋測圖等等。

與傳統測量相比，GPS-RTK 測量有明顯的優點。首先，配備的人員少，全站儀測量必須每組3-4 人，GPS-RTK 每位組只有1-2 人就夠；其次，RTK 作業時間快；最后，RTK 測圖更有精度保證，其測量成果都是獨立觀測值，不存在誤差積累。在平坦地區的實驗對比中，傳統測量的測圖是每位組每天1.5 幅標準圖件，應用RTK 每組每天可以完成2.5 幅。通過這次實習表明，全站儀與GPS-RTK 的有機結合，能加快工作進度，節約工程成本。

2.3 數字測圖

數字測圖系統是以計算機及其軟件為核心在外接輸入輸出設備的支持下，對地形空間數據進行采集、輸入、成圖、繪圖、輸出、管理的測繪系統。利用全站儀，GPS 等設備進行數據采集，為GIS 提供數據源，廣泛用于測量工程、水文、工民建道路橋梁、水利水電工程等建設領域。數字測圖主要作業過程為三個步驟：數據采集、數據處理及地形的數據輸出。

全站儀數字成圖根據草圖，畫出測區的建筑物等地物地貌，最后對地形圖進行檢查、整飾。

目前數字測圖技術種類繁多，但最常見、效果最好的是數字測圖與整個GPS RTK 技術相結合，這將成為未來的主流測圖技術。對全站儀數據和GPS RTK 數據進行綜合分析，生成更準確的數字數據，并利用計算機應用軟件對采集的數據進行整理。

2.4 精度分析及對比數字成圖

為了驗證本文所提出的理論體系，選取了某次測量實踐中全站儀與RTK 測定碎部點的比測數據。該次比測中選取了測區38 點大致呈東西方向延伸的待測的碎部點，獨立地用全站儀與RTK 分別采集了這些坐標,進而得到平面與高程坐標之差序列,如表1 所示。

表1 全站儀和RTK 碎步點精度分析的結果

△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 碎步點的對比數字成圖

全站儀與RTK 的精度分析及數字測圖小總結：

（1）通過不同地形的對比及精度分析,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 在不同時間段的測量對比,得出RTK 在上午9：00 至10：30 之間信號保持良好，精度基本較低，在下午15:00至17：00 時間左右信號比較不穩定，精度比上午變差較大。

（3）RTK 測量過程中增加測量點的觀測時間（以1 秒采樣間隔為例）并取平均值作為測量結果,可以有效地提高結果的精度水平。

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

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

（6）實驗證明利用短邊（10m 以內）校正時測量點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 結論

本文介紹和總結了測繪分析過程中常用的方法，并論證了其特殊的方法和能力。特別是數據處理、精度分析、測量方法、精度分析、數字測繪方法、測繪技術、問題解決、圖形處理等，最后討論了一種新的地形測繪方法，得出以下結論：

3.1 采用GPS-RTK 與全站儀相結合的大幅面數字測圖方法，可以實現互利結合，大大簡化測量過程，提高精度和效率，節省大量人力物力。

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

3.3 在移動站開始測量之前，先測量1-2 個已知控制點，以評估測量的準確性。如果滿足設計要求，應開始測量。否則，應檢查基準站和流動站的參數設置是否錯誤或數據連接是否正常工作。