RTK与全站仪联合作业实现任楼矿区数字化测图

　　皖北煤电集团有限责任公司任楼煤矿因为煤田开发、矿山生产和建设规划的需要，决定在任楼矿西北部地区建立D级GPS控制网和四等水准高程网并施测20平方公里1：2000数字地形图，徐州师范大学08科测班利用数字测图实习时间承担了该项任务。并在20天的时间内完成了基本控制测量(D级GPS控制点34个，四等水准路线长50公里)和20平方公里的1：2000数字地形图的测绘任务。
　　1　测区概况
　　任楼矿区位于宿州市西南约30公里处，位置在宿州、淮北和蒙城三市的交界处，平均海拔25m～26m之间，地形较平坦，测区位于任集镇以北，孙疃镇以南，东起太平集，西至郜油坊。测区内有任老家，太平集、郑桥庄等30个村庄，老式居民院落分布杂乱无章，施测有相当难度。孙任公路从测区中央穿过，测区内部均为农村土路，路面高低不平，行车较为困难。测区属暖温带大陆性季节气候。四季分明，气候宜人，年平均温度16.5℃，年平均降水量约650mm。测区内通讯较为发达，移动，联通、电信网络覆盖整个测区。
　　2　作业技术依据
　　(1)《全球定位系统(GPS)测量规范》；B／T18314-2001；(2)《国家三、四等水准测量规范》；B12898-91；(3)《1：500、1：1000、1；2000地形图图式》；GB／T7929-1995；(4)技术设计书。
　　3　坐标系统
　　(1)平面基准采用1954年北京坐标系。
　　(2)高程基准采用1956年黄海高程系。
　　4　地形图测绘
　　4.1基准站，移动站的设置及点校正
　　RTK测量时，分为CORSS工作模式和传统RTK工作模式，前者单移动站就可以作业，而后者则至少需要两台接收机，一台接收机做基准站，另一台做移动站，基准站实时地通过数据链将差分改正信息通过数据链发送给移动站，移动站通过数据链接收差分数据，并实时72a94546c9f408266765da2ef16304de8c991f8f04c709293885081c59da04f2进行解算处理，从而实时得到移动站的高精度位置，而传统RTK工作模式根据数据链的不同又分为电台工作模式和GPRS工作模式，采用电台传输数据的称为电台工作模式，采用GPRS传输数据的称为GPRS工作模式。GPRS模式是指基准站和移动站都采用移动网络进行通讯的。本次数字测图我们采用的是GPRS工作模式。
　　为了保证测量精度应将基准站架设在测区的中央，并远离高压线和无线电发射塔50m以上。因此我们将基准站架设在测区中央的任意位置上(未知点)，此基准站控制整个测区。接收机接收卫星的截止高度角设置为15°仪器进行精确对中、整平，整平精度其偏差不超过半格，对中不超过1mm。
　　
　　①基站设置：采用GPRS模式作业最好采用自启动的方式，这样方便作业。其设置如下：打开测地通，点击[配置]－[手簿端口配置]，连接类型选择‘蓝牙’－点配置－搜索蓝牙－绑定主机－点击确定－退出测地通。－打开HC GpsSet，选中‘用蓝牙’，打开端口，出现华测的基准站接收机出厂默认的设置－进行自启动基站设置－将数据输出方式设置为正常模式，将接收机工作模式设置成自启动基准站，将自启动数据发送端口设置为：Port2+GPRS／CDMA，将自启动数据发送格式设置为CMR，其他默认－然后点击应用即可－在手簿上打开HCGPRS，在端口下拉菜单中，在使用蓝牙选择框上打勾，在工作模式上选GPRS模式－在GPRS下拉菜单中将通讯协议设置为UDP一对多，模式设置为基准站，服务器IP：输入222.44.183.12＊端口：输入9902。其他默认，然后点更新。以上是上海华测导航公司为用户免费提供的服务器IP地址及端口号，基站启动后数据会自动通过上海服务器转发，移动站与其绑定即可获得基站数据。设置完成后，打开测地通，[配置]－[手簿端口配置]－[配置蓝牙]，取消绑定的基准站，接收机关机再重新开机。注意一定要把蓝牙绑定取消，否则当基站重启后，手簿打开测地通还会默认绑定基站，这样将导致基站不发送差分信号。如果基站设置成“自启动基准站”，以后无论在何处只要开机即可工作，无需其他设置。方便快捷，定位精度高。
　　②移动站设置：配置菜单－移动站参数－内置电台和GPRS－选GPRS－通讯协议－选UDP－对多－服务器IP：输入222.44.183.12－端口：选9902－基准站ID：填基站接收机号码－GPRS模式：选移动站－点击设置－获取－接受－退出回到测地通初始界面。然后点击测量菜单－启动移动站接收机－移动站信号正常闪烁说明移动站启动成功。移动站收到差分信号后会出现“单点定位”－“浮动”－“固定”的RTK初始化过程。当RTK出现固定后就可以进行测量了。
　　③点校正：基准站和移动站设置好后，接下来进行点校正。我们利用DR01，DR15.DR28三点进行点校正，DR14点进行检核，在进行点校正和检测过程中，利用4台RTK同时进行。点校正结果如表1所示；
　　点校正后，在DR14点上进行检测，检测结果与已有成果进行比较，X最大误差为1.1cm，Y最大误差为0.5cm，高程最大误差为1.9cm；四台RTK之间X的最大差值为14mm，Y的最大差值为9mm，Z的最大差值为27mm，均小于5cm的要求。说明点校正是成功的，观测结果是可靠的。其检测结果如表2所示。
　　点校正符合要求后就可以直接进行测量工作了。在每个测区进行测量有时需要几天甚至几十天，基准站每天可以架设在任意位置，也不需要每天重复进行点校正，只要在每天开始测量前到一个已知点上做一下“重置当地坐标”即可。需要注意的是：基准站若是自启动的方式，如果基准站中间断电重新开机，即使基准站位置没变，流动站也需要做重设当地坐标工作，否则测量结果不正确。
　　4.2测量过程中对流动站的技术要求
　　①流动站应在基准站控制转换范围以内，距离基准参考站小于等于10公里。
　　②卫星高度角大于等于13度，观测的卫星个数不得少于5颗，RTK固定时才能进行测量。
　　③图根控制测量时每个图根点的观测时长设置为3min，观测精度设置为“控制点”。
　　④测图时碎部点的观测时长设置为5s，观测精度设置为“地形点”。
　　⑤每天观测前，应先对已知点或已测点进行检测，确认无误后再继续测量。
　　⑥测点相对图根点的相对中误差不得大于图上0.2mm(实地20cm)。
　　4.3GPS-RTK联合全站仪进行野外数据采集
　　按照《城市测量规范》中地形测量的要求进行地形图的碎部测量。测量方法是全站型电子速测仪与动态全球定位系统GPS-RTK联合进行地形要素的自动采集和存储，并通过成图软件进行机助成图。对于开阔的地段(主要是田野、公路、河流、沟、渠、塘等)直接采用全球卫星定位系统中的实时动态定位(RTK)测量模式进行全数字野外数据采集。实地绘制地形草图，地形简单时，可不绘制草图，直接在RTK的手簿中输入地形地物点的代码。对于树木较多或房屋密集的村庄等采用RTK给定图根点位，利用全站仪采集地形地物等特征点，实地绘制草图，回到室内将野外采集的坐标数据通过数据传输线传输到计算机，根据实地绘制的草图和地形地物点的代码，经人机交互编辑后，通过计算机连接成图或自动生成数字地图。本次所采用的成图软件为南方测绘公司的CASS7.1软件，内业编辑完成并经检查修改后由HP-500(打印机)绘图仪打印输出。
　　5　RTK在地形图测绘中的优点
　　RTK在地形测图中除了具有GPS全天候、不受通视条件限制等优点外，与传统的测图方法相比还有以下几个优点。
　　(1)不需建立图根控制，可节省大量的时间、人力和财力。(2)用RTK测图，人员少、速度快、效率高。传统的测图方法需要4～5人才能进行作业，而RTK流动站只需一人最多两人即可进行，如果几个流动站同时作业，则可大大加快测图进度，提高工作效率。(3)用RTK测图其点位误差不积累、不传播，测图精度高。
　　6　结语
　　综上所述，RTK与全站仪联合测绘地形图，它们可以优劣互补。如果仅用全站仪进行数字化测图，就必须建立图根控制网，这样须投入大量的时间、人力、财力；如果仅用RTK测图，虽然它可以省去建立图根控制这个中间环节，节省大量的时间、人力和财力，同时还可以全天候地观测。但由于卫星的截止高度角必须大于13度～15度，所以，它在遇到高大建筑物、或在树下时，就很难接收到卫星和无线电信号，因此，它就无法进行测量。如果用RTK与全站仪联合测图，上述弊端就可以克服。即在进行地形测量时，空旷地区的地形、地物用RTK测之，村庄、城市内的建筑物、构筑物用RTK实时给出图根点的三维坐标，然后用全站仪测之。这样可以大大加快测量速度，提高工作效率。因此，它是一种行之有效的测图新方