GPS-RTK在数字测图中的应用摘 要 主要介绍了2种不同的测量仪器和不同的测图方法，即常规全站仪测图及GPS- RTK 测图，对2种测图方法的原理、作业流程等方面进行了对比分析，找出了影响全站仪测图和RTK测图的各种因素，并通过实例及实测精度分析，得出RTK进行测图是可以代替全站仪测图的，RTK测图不但省时省力，而且精度较高，分布均匀，是今后测绘工作中可以推广应用的一种测图方法对于某些较为复杂的地貌，如果把2种方法结合起来，可实现优势互补。关键词：全站仪测图，RTK测图，应用A STUDY ON APPLICATION OF GPS-RTK INTODIGITAL MAPPINGABSTRACTTwo different measurement apparatus and methods are presented：the RTK measurement and the electronic total station measurementBy analyzing the two measurement principles and the working process the paper points out the factors which affect the TRK measurement and electronic total station measurement. Based on the analysis of the examples and measurement accuracyit is concluded that the electronic total station measurement can be replaced by RTK measurement because the TRK measurement is timesaving，laborsaving，highly accurate and distributing homogeneously，which will be a method of measurement in futureUnder some complicated geographic conditions，the two methods can be supplemented each other if they are combined.KEYWORDS: electronic total station measurement, RTK measurement, experiment目 录目 录3第一章 绪言4第2章 常规全站仪测图62.1 全站仪简介、功能及测距原理62.2 全站仪的操作及使用72.3 全站仪的测图原理及测量方法8第三章GPS-RTK测图93.1 RTK的基本原理、正常工作条件、坐标转换及精度要求93.2 RTK的测图方法113.3 RTK技术在数字测图数据采集过程中的一些常见问题解决的方法123.4 RTK的误差特性及控制方法133.5 RTK成果的质量控制和优化布测方法14第四章 全站仪及RTK数字化测图的比较16第五章 GPS-RTK在甘肃省白银市平川区王家山镇井儿川土地整理项目中的应用185.1 测区概况及控制点布设185.2 测区精度评定195.3 测区成果20第五章 结论及展望21参考文献23致谢24第一章 绪言2009 年国家测绘局评选出了，50 年来十大测绘科技事件。一项项的伟大的测绘成就见证着一代又一代老一辈测绘人的艰辛努力。 50 年来一代又一代的测绘人将新的科学技术，新的行业建设理念融入到测绘设备的革新和测绘项目生产实践过程中，再加上计算机技术的大量应用，在测绘行业已经实现利用先进的自动化设备和系统软件来完成测图任务的新技术即数字化测图。数字化测图是近几年随着计算机、地面测量仪器、数字化测图软件的应用而迅速发展起来的全新内容,广泛用于测绘生产、水利水电工程、土地管理、城市规划、环境保护和军事工程等部门.数字化测图作为一种全解析机助测图技术,及模拟测图相比具有显著优势和发展前景,是测绘发展的技术前言.目前许多测绘部门已经形成了数字图的规模生产.作为反映测绘技术现代化水平的标志之一,数字测图技术将逐步取代人工模拟测图,成为地形测图的主流。数字测图技术的应用发展,极大的促进了测绘行业的自动化和现代化进程。在数字测图中，如果说全站仪的应用使传统的测量方法实现了质的飞跃，那么GPS-RTK技术应用给测绘行业带来了一场革命。近年来，由于GPS系统在硬件上进一步稳定和在软件模拟上进一步完善，再加上计算机技术和其他相应科学的发展，GPS-RTK技术愈来愈稳定成熟，已被广泛应用到工程测量中来。GPS是美国从20世纪70年代开始研制，历时20年，于1994年全面建成，具有海、陆、空全方位实施三维导航及定位能力的新一代卫星导航及定位系统。GPS接收机的改进，广域差分技术、载波相位卫星差分技术的发展，加之美国SA技术的解除，使得GPS技术在运载工具实时监控、城市规划、工程测量等领域有了更为广泛的应用。实时动态(RTK)定位技术是以载波相位观测值为根据的实时差分GPS技术,它是GPS测量技术发展的一个新突破,在测绘、交通、能源、城市建设等领域有着广阔的应用前景。GPS-RTK凭借其定位精度高，观测方法灵活大地测量的主要技术手段，不仅具有全天候、高精度和高度灵活性的优点，而且及传统的测量技术相比，无严格的控制测量等级之分，不必考虑测点间通视，不需造标，不存在误差积累，可同时进行三维定位等优点，在外业测量模式、误差来源和数据处理方面是对传统测量观念的极大转变。 长期以来用测角、测距、测水准为主体的常规地面定位技术，正在逐步被以一次性确定 3 维坐标的、高速度、高效率、高精度的 GPS 技术所代替，同时定位范围已从陆地和近海扩展到海洋和宇宙空间；定位方法已从静态扩展到动态；定位服务领域已从导航和测绘领域扩展到国民经济建设的广阔领域。 随着社会经济的发展，越来越多的基础设施工程正在建立，如国家大地网、城市控制网、工程控制网的建立及改造、石油勘探、高速公路、通信线路、地下铁路、隧道贯通、建筑变形、大坝监测、山体滑坡、地震的形变监测、海岛或海域测量等，使常规数字测图已经有些落后，而现代高新技术的发展及运用，促使测绘工作正从传统的测绘技术手段向现代数字测绘过渡。近年来，随着先进的 GPS 技术的发展以及 GPS 接收机空间定位精度的不断提高，GPS -RTK技术已经广泛地应用到控制测量、地形地籍测量、工程测量等测量领域。使用GPS-RTK技术进行空间定位具有定位精度高、观测时间短、测站间无须通视、施测灵活、操作简便和全天候作业等优点。由此看来，GPS-RTK在数字测图中，具有很高的使用价值及经济效益。 总之，GPS-RTK相对传统测量仪器而言有着无可比拟的优越性，虽然存在许多问题尚未解决，但我们相信在不久的将来，卫星定位技术将会为未来测绘事业的发展做出突出的贡献，而未来的综合了更多定位系统的接收机将会像现在的全站仪一样，成为测绘的主力军。第2章 常规全站仪测图2.1 全站仪简介、功能及测距原理1全站仪简介全站型电子速测仪简称全站仪，它是一种可以同时进行角度（水平角、竖直角）测量、距离（斜距、平距、高差）测量和数据处理，由机械、光学、电子元件组合而成的测量仪器。由于只需一次安置，仪器便可以完成测站上所有的测量工作，故被称为“全站仪”。 全站仪上半部分包含有测量的四大光电系统，即水平角测量系统、竖直角测量系统、水平补偿系统和测距系统。通过键盘可以输入操作指令、数据和设置参数。以上各系统通过I/O接口接入总线及微处理机联系起来。 微处理机（CPU）是全站仪的核心部件，主要有寄存器系列（缓冲寄存器、数据寄存器、指令寄存器）、运算器和控制器组成。微处理机的主要功能是根据键盘指令启动仪器进行测量工作，执行测量过程中的检核和数据传输、处理、显示、储存等工作，保证整个光电测量工作有条不紊地进行。输入输出设备是及外部设备连接的装置（接口），输入输出设备使全站仪能及磁卡和微机等设备交互通讯、传输数据。2全站仪的基本原理及功能全站仪是一个由测距仪、电子经纬仪、电子补偿器、微处理机组合的一个整体。测量功能可分为基本测量功能和程序测量功能。基本测量功能包括电子测距、电子测角；程序测量功能包括水平距离和高差的切换显示、三维坐标测量、对边测量、放样测量、偏心测量、后方交会测量、面积计算等。特别注意的是只要开机，电子测角系统即开始工作并实时显示观测数据；其它测量功能只是测距及数据处理。它可以同时测量空间目标的距离和角度数据，直接得到三维坐标数据。3全站仪的测距原理欲测定A、B两点间的距离D，安置仪器于A点，安置反射镜于B点。仪器发射的光束由A至B，经反射镜反射后又返回到仪器。设光速c为已知，如果光束在待测距离D上往返传播的时间已知，则距离D可以求出 。测定距离的精度，主要取决于测定时间的精度，例如要求保证lcm的测距精度，时间测定要求准确到6.7，这是难以做到的。因此，大多采用间接测定法来测定。间接测定的方法有下列两种： 1）脉冲式测距 由测距仪的发射系统发出光脉冲，经被测目标反射后，再由测距仪的接收系统接收，测出这一光脉冲往返所需时间间隔的钟脉冲的个数以求得距离D。由于计数器的频率一般为300MHz(300106Hz)，测距精度为0.5m，精度较低。 2）相位式测距 由测距仪的发射系统发出一种连续的调制光波，测出该调制光波在测线上往返传播所产生的相依移，以测定距离D。红外光电测距仪一般都采用相位测距法。在砷化镕(GaAs)发光二极管上加了频率为f的交变电压(即注入交变电流)后，它发出的光强就随注入的交变电流呈正弦变化，这种光称为调制光。测距仪在A点发出的调制光在待测距离上传播，经反射镜反射后被接收器所接收，然后用相位计将发射信号及接受信号进行相位比较，由显示器显出调制光在待测距离往、返传播所引起的相位移。2.2 全站仪的操作及使用不同型号的全站仪，其具体操作方法会有较大的差异。下面简要介绍全站仪的基本操作及使用方法。 1水平角测量 1）按角度测量键，使全站仪处于角度测量模式，照准第一个目标A。 2）设置A方向的水平度盘读数为00000。 3）照准第二个目标B，此时显示的水平度盘读数即为两方向间的水平夹角。 2距离测量 1）设置棱镜常数 测距前须将棱镜常数输入仪器中，仪器会自动对所测距离进行改正。 2）设置大气改正值或气温、气压值 光在大气中的传播速度会随大气的温度和气压而变化，15和760mmHg是仪器设置的一个标准值，此时的大气改正为0ppm。实测时，可输入温度和气压值，全站仪会自动计算大气改正值（也可直接输入大气改正值），并对测距结果进行改正。 3）量仪器高、棱镜高并输入全站仪。 4）距离测量 照准目标棱镜中心，按测距键，距离测量开始，测距完成时显示斜距、平距、高差。 全站仪的测距模式有精测模式、跟踪模式、粗测模式三种。精测模式是最常用的测距模式，测量时间约2.5S，最小显示单位1mm；跟踪模式，常用于跟踪移动目标或放样时连续测距，最小显示一般为1cm，每次测距时间约0.3S；粗测模式，测量时间约0.7S，最小