GPS在山区大比例尺数字测图及控制测量中的应用

唐磊+张海波

摘 要：GPS测量技术成为测量工程领域中的一种重要的测量定位手段。文章主要阐述GPS-RTK技术在山区进行大比例尺数字测图的作业流程，影响GPS-RTK测量精度的主要因素和提高措施。同时借鉴本次项目中的实际经验，对山区大比例尺数字测图及控制测量中的方法与经验进行了探讨。

关键词：大比例尺；GPS-RTK；数字地形图

中图分类号：P641.71 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）33-0140-02

Abstract： GPS measurement technology has become an important measurement method in the field of measurement engineering. This paper mainly describes the operation flow of GPS-RTK technique in mountainous area， and the main factors influencing GPS-RTK measurement precision and improvement measures. At the same time， the paper discusses the method and experience of large scale digital mapping and control measurement in mountainous area.

Keywords： large scale； GPS-RTK； Digital topographic map

隨着科学技术的不断提高，测绘大比例尺地形图的方法已经发生了质的改变，从经纬仪配合平板、经纬仪配合量角器等传统方法，到如今利用全站仪进行数字化测图，由白纸成图转变为数字化测图，无论是测绘方法的精度还是作业效率，都得到了质的飞跃，在很大程度上降低了测绘工作者的工作强度。但全站仪数字测图易受通视条件的限制，使得在山区进行地形测量时变得较为困难。近年来，GPS-RTK实时动态测量技术打破传统布设各级控制网的方案，不受通视条件的限制，不需要频繁搬站，从而提高工作效率。

1 RTK测量原理及在数字化测图中的优势

RTK（Real Time Kinematic）是一种实时动态测量技术，以载波相位[1]为基础，差分GPS数据处理方法，实时获得测站点在指定坐标系中的三维定位结果， 且定位精度为厘米级。RTK测量系统一般由三部分组成： 即GPS接收设备、数据传输系统和实施动态测量的软件系统。RTK测量时需要两台或者是两台以上的GPS接收机，用以接收卫星信号。基准站的发射电台与流动站的接收电台共同构成数据传输系统，软件系统可以实时解算出流动站三维坐标， 并对保障实时动态测量结果的精确性与可靠性具有决定性意义。然而RTK技术还存在一定的局限性，例如遮挡，强磁场干扰，太阳黑子以及超远距离等因素都会影响测量结果。

RTK测量基本原理：放置一台GPS接收机在基准站，其余GPS接收机作为移动站，对GPS卫星进行连续观测，利用数据链，基准站将收集到的数据和基准站信息传输到一个或是多个移动站中，由此可见，移动站需要将采集到的数据在系统内部进行实时处理，将接收到的卫星信号和收到基准站信号实时联合解算，求得基准站和流动站间坐标增量（基线向

量）。

RTK在数字化测图中的优势：RTK在地形测图中不受通视条件限制；图根控制和碎步测量可同时进行并且精度较高；RTK技术自动化程度高，操作简单方便。

2 测区概况

该测区位于湖南省某市湖库区内，山地崎岖，树木旺盛，遮挡严重，通视条件差，测量工作难度较大。

工程概况：沿公路进行现场勘查，测区为带状地形，采用碎步点测量，并且在作业过程中，适当的进行测量复核。

3 GPS控制测量

3.1 控制测量实施步骤

（1）准备工作：收集山地测区的控制点的相关资料，对GPS静态和RTK测量进行技术设计。首先必须先对仪器进行常规检测，确保仪器的可使用性。

小组人员安排如下：基准站设置1人，流动站共计三台，每台安置两人，画草图人数为1，操纵仪器人数共计2人。

其次使用Pccdu软件设置采样率，然后使用4台GPS接收机对山地测区内的全站仪1级导线点进行静态测量，时长为40分钟，将其中两点作为已知点，使用Pinnacle软件解算出它们在WGSO84坐标系中的经度、纬度和大地高程及剩余各点的平面坐标。

（2）基准站的选择

我们将基准站设置在一个较为开阔的山头（未知点）利用后方交汇的原理，通过两个已知点交汇测出基站位置，为此消除了人工建站的误差，提高数据准确性。

（3）将所有的连接线连接好，最后连接电瓶线，打开电源。用手薄进行流动站的设置工作。

（4）检查电台频率，保证流动站的通信道口和频点与基站一致。然后连接电台。

（5）检查核对所有已知点坐标和高程，确保图跟点的点位符合《工程测量规范》的要求。

（6）碎步测量：保证基准站正常工作，其余流动站开始RTK碎步点采集数据，设置好参数，将RTK设置为点模式亦或者线模式，一人绘制草图。

3.2 数据处理

基本流程：观测数据-数据传输-预处理-基线解算-CPS网平差。

将数据传入电脑，利用CASS软件以及草图共同完成该山地测区地形图的编辑。采用静态数据的处理模式处理GPS控制网的基线解算与网平差，并去除含有粗差的数据RTK数据。

CASS数字化成图：在本次作业中我们采用的是CSAA5.1软件，该软件以AutoCAD为基础平台，是一个方便易用的数字化成图插件，工具和图库的集合，作业人员根据CASS软件所附带的说明书和操作指南，即可绘制出符合国家规范的数字化地图。

3.3 影响GPS-RTK测量精度和可靠性的主要因素和提高措施

影响因素：（1）RTK基准站数据链传输的影响。在山地测区中，由于RTK技术的局限性以及测区植物茂密，树木旺盛导致通视性降低，无线电信号的传输在RTK中非常重要。（2）基准站坐标精确度。基准站坐标精度是保证RTK精度的重要因素。（3）卫星信号的影响：RTK测量要求基准站和流动站能同时接收到至少五颗相同的卫星信号。（4）转换参数的影响：转换参数的求解作为RTK技术的测量基础，精确度的高低是影响RTK因素的关键。转换控制点的精度和分布对转换参数有着直接影响。

提高措施：（1）利用后方交汇原理算出基准站坐标，消除人工测量误差。（2）基准站选择视野开阔，便于上点，大功率无线电发射源以及高压电的地方，以此增强电台的辐射半径。

4 结论及建议

结论：RTK测量技术比常规测量及静态GPS测量，能够较好的满足根控制测量和大比例尺数字测图的精度要求，RTK技术平面精度可以达到厘米级，当进行通视条件较差的野外作业时，RTK技术的作业效率和实时性也能很好的结合，但与GPS控制测量相比较，RTK缺少检核条件，因此并不适合首级控制[2]。

建议：流动站和基准站之间的距离越长，RTK的精准度则会相应的降低，因此，在测量过程中，应该合理控制流动站与基准站之间的距离。

参考文献：

[1]武坚，王积武，张峡辉，等.山区村落单基站RTK测量的可靠性检测和成果精度评估[J].测绘与空间地理信息，2014，37（05）：101-102+113.

[2]陶国春.GPS-RTK技术在条带地形图测绘的应用[J].煤炭技术，2010，29（09）：142-143.

[3]山锋，张亚，刘杰.数字测图技术应用现状与发展分析[J].科技创新与应用，2013（27）：59-60.endprint