全站仪和CORS- GPS 的数字测图分析

玛勒江·托列根

（兰州交通大学，甘肃 兰州730000）

1 CORS 与RTK 概念

RTK（实时动态）载波相位技术的差异是两个测量站载波相位观测的一种实时处理方法。参考站覆盖的载波相位应传送给用户接收机，以计算差分坐标。因此，必须解决以前的静态，快速静态和动态测量，以获得英寸精度。RTK 是一种能够在现场获得英寸精度的实时测量方法。它需要动态载波的相位- 实时差分- 实时，是GPS 应用的重大里程碑，其外观有工程放样等。

2 全站仪和CORS-GPS 的数字测图

2.1 控制测量

控制测量是在一定范围内，为地形成图和各种工程测量建立控制网进行的测量工作。控制网具有局部，有限测量偏差累积的作用，各项测量工作的根据。对于地形测图，等级控制是图根控制的基础，保证所测地形图能互相拼接成为一个整体。

2.1.1 测区概况

测区位于甘肃省兰州市安宁区兰州交通9 教前面后花园。后花园形状是正方形，而且内部地势较为平坦，有教学楼、宿舍楼、食堂、各种运动场，又人少，所以那边方便测。

2.1.2 本作业主要依据以下资料

（1）GPS-RTK 测量技术实用手册。

（2）GPS-RTK 和全站仪组合在数据测图中的应用。

（3）GPS 测量原理及应用。

2.2 碎部测量

碎部点的测量用于确定平面的位置和碎部点的高度。根据比例尺要求和地图合成原理，分段测量，利用地图根控制点对地物、地貌、测量地图地形要素的特征点，用测图仪器进行测定并对照实地用等高线、地物、地貌符号和高程注记、地理注记等绘制成地形图的测量工作。专门的书籍，基于直接分散测量的控制。

2.2.1 碎部点的选择

（1）地物特征点的选择。地物的特征通常是转折点、交叉点、河流和道路的转折点以及独立的目标中心等。地面目标点可分为三种类型：一种类型地物点和两种类型地物点。多个地面目标点对应不同类型，精度要求不同。了解不同对象点的类型精度对于实际映射非常有用。它不仅可以保证精度，而且可以提高绘图速度。

（2）地貌特征点的选择。地貌线（又称地貌构造线）是地貌最具反映性的特征，是地貌形态变化的边界线，如自由线、谷线、倾斜转换线等，因此地貌特征点应为：山顶地形转换点、马鞍、梳谷、倾斜转换点、地形图等。必须选择碎部点转换点进行测量和绘图。

（3）碎部点间距与视距的最大长度。

2.2.2 全站仪碎部测量方法及步骤：

数字测图中，测碎部点时候平时用的方法是极坐标法。全站仪极坐标法利用三维坐标测量法进行。

（1）根据控制点的坐标，它们将显示在图形上。

（2）将仪器放置在一个点（测量站）以确定方向点（自己可以看到的控制点和最远的距离）。

（3）用直线连接两个绘图点（测量站和方向点）。光比厚好，因为它应该在以后被删除。

（4）左圆盘的目标和方位的精确点设置为零。

（5）将棱镜定位在要测量的点上。

（6）对准棱镜，读取水平盘读数，测量水平距离和高度差，并记录下来。

（7）使用一个主角来测量光盘水平读数的角度和标志点（光或厚度，可见）。

（8）沿着定位点的方向，从该点取相应的距离，并进行标记，以获得在地图上测量的点的位置，并标记高程。

（9）重复操作（5）-（8）以测量其他点。

（10）根据每个点的关系，绘制地形特征和随时间变化的土地形态。

采用RTK 时，仅需一人背着仪器在要测的地貌碎部点停留一两秒，并同时输入特征编码，通过手簿可以实时知道点位精度，把一个区域测完后回到室内，由专业的软件接口就可以输出所要求的地形图，这样用RTK 仅需一人操作，不要求点间通视，大大提高了工作效率，采用RTK 配合电子手簿可以测设各种地形图，如普通测图、铁路线路带状地形图的测设、公路管线地形图的测设，配合测深仪可以用于测水库地形图，航海海洋测图等等。

与传统测量相比，GPS-RTK 测量有明显的优点。首先，配备的人员少，全站仪测量必须每组3-4 人，GPS-RTK 每位组只有1-2 人就够；其次，RTK 作业时间快；最后，RTK 测图更有精度保证，其测量成果都是独立观测值，不存在误差积累。在平坦地区的实验对比中，传统测量的测图是每位组每天1.5 幅标准图件，应用RTK 每组每天可以完成2.5 幅。通过这次实习表明，全站仪与GPS-RTK 的有机结合，能加快工作进度，节约工程成本。

2.3 数字测图

数字测图系统是以计算机及其软件为核心在外接输入输出设备的支持下，对地形空间数据进行采集、输入、成图、绘图、输出、管理的测绘系统。利用全站仪，GPS 等设备进行数据采集，为GIS 提供数据源，广泛用于测量工程、水文、工民建道路桥梁、水利水电工程等建设领域。数字测图主要作业过程为三个步骤：数据采集、数据处理及地形的数据输出。

全站仪数字成图根据草图，画出测区的建筑物等地物地貌，最后对地形图进行检查、整饰。

目前数字测图技术种类繁多，但最常见、效果最好的是数字测图与整个GPS RTK 技术相结合，这将成为未来的主流测图技术。对全站仪数据和GPS RTK 数据进行综合分析，生成更准确的数字数据，并利用计算机应用软件对采集的数据进行整理。

2.4 精度分析及对比数字成图

为了验证本文所提出的理论体系，选取了某次测量实践中全站仪与RTK 测定碎部点的比测数据。该次比测中选取了测区38 点大致呈东西方向延伸的待测的碎部点，独立地用全站仪与RTK 分别采集了这些坐标,进而得到平面与高程坐标之差序列,如表1 所示。

表1 全站仪和RTK 碎步点精度分析的结果

△X 中误差=0.041m、△Y 中误差=0.00046m、△Z=0.004359m

（2）互差最大为0.041m,最小为0.001m。

图1 全站仪和RTK 碎步点的对比数字成图

全站仪与RTK 的精度分析及数字测图小总结：

（1）通过不同地形的对比及精度分析,得出RTK 受建筑物和树木遮挡影响较大,而全站仪受通视影响较大。

（2）通过RTK 在不同时间段的测量对比,得出RTK 在上午9：00 至10：30 之间信号保持良好，精度基本较低，在下午15:00至17：00 时间左右信号比较不稳定，精度比上午变差较大。

（3）RTK 测量过程中增加测量点的观测时间（以1 秒采样间隔为例）并取平均值作为测量结果,可以有效地提高结果的精度水平。

（4）全站仪与RTK 比测得到的坐标序列的均值,互差均在厘米级,互差最大为0.041m,最小为0.001m。

（5）全站仪与RTK 测定碎部测量的精度基本相当，比测中存在着可以忽略的小量系统误差。

（6）实验证明利用短边（10m 以内）校正时测量点位的误差随距离的增加而增大，呈线性变化。

（7） 中误差：△X 中误差=0.041，△Y 中误差=0.00046，△Z=0.004359

3 结论

本文介绍和总结了测绘分析过程中常用的方法，并论证了其特殊的方法和能力。特别是数据处理、精度分析、测量方法、精度分析、数字测绘方法、测绘技术、问题解决、图形处理等，最后讨论了一种新的地形测绘方法，得出以下结论：

3.1 采用GPS-RTK 与全站仪相结合的大幅面数字测图方法，可以实现互利结合，大大简化测量过程，提高精度和效率，节省大量人力物力。

3.2 近年来，随着RTK-GPS 的应用，结合本项目的具体情况，得出以下结论和建议并不困难：①精度高，操作容易。②速度快、效率高和成本效益明显。

3.3 在移动站开始测量之前，先测量1-2 个已知控制点，以评估测量的准确性。如果满足设计要求，应开始测量。否则，应检查基准站和流动站的参数设置是否错误或数据连接是否正常工作。