GPS-RTK與全站儀聯(lián)合測圖在地形測量中的應(yīng)用

1、GPS_RTK與全站儀聯(lián)合測圖在地形測量中的應(yīng)用目 錄 TOC o 1-3 f h z u HYPERLINK l _Toc245974689 摘要 PAGEREF _Toc245974689 h 2 HYPERLINK l _Toc245974690 關(guān)鍵詞 PAGEREF _Toc245974690 h 2 HYPERLINK l _Toc245974691 第一章 前言 PAGEREF _Toc245974691 h 3 HYPERLINK l _Toc245974692 第二章 GPS RTK PAGEREF _Toc245974692 h 4 HYPERLINK l _Toc2459

2、74693 2.1 GPS簡介 PAGEREF _Toc245974693 h 4 HYPERLINK l _Toc245974694 2.2 RTK簡介 PAGEREF _Toc245974694 h 5 HYPERLINK l _Toc245974695 2.3 RTK系統(tǒng)的組成 PAGEREF _Toc245974695 h 5 HYPERLINK l _Toc245974696 2.4 RTK的基本原理 PAGEREF _Toc245974696 h 6 HYPERLINK l _Toc245974697 2.5 RTK的局限性 PAGEREF _Toc245974697 h 7 HY

3、PERLINK l _Toc245974698 2.6 RTK聯(lián)合全站儀測圖的優(yōu)越性 PAGEREF _Toc245974698 h 7 HYPERLINK l _Toc245974699 第三章 RTK 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換原理 PAGEREF _Toc245974699 h 8 HYPERLINK l _Toc245974700 3.1 GPS RTK平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換算法 PAGEREF _Toc245974700 h 8 HYPERLINK l _Toc245974701 3.2 GPS RTK高程轉(zhuǎn)換過程 PAGEREF _Toc245974701 h 9 HYPERLINK l _Toc245974

4、702 第四章 RTK測繪地形圖的準(zhǔn)備工作 PAGEREF _Toc245974702 h 12 HYPERLINK l _Toc245974703 4.1 基準(zhǔn)站設(shè)置 PAGEREF _Toc245974703 h 12 HYPERLINK l _Toc245974704 設(shè)置參考站的配置集 PAGEREF _Toc245974704 h 12 HYPERLINK l _Toc245974705 新建一個作業(yè)文件 PAGEREF _Toc245974705 h 14 HYPERLINK l _Toc245974706 連接儀器，設(shè)置儀器為參考站 PAGEREF _Toc245974706 h

5、 16 HYPERLINK l _Toc245974707 4.2 流動站設(shè)置 PAGEREF _Toc245974707 h 17 HYPERLINK l _Toc245974708 設(shè)置流動站的配置集 PAGEREF _Toc245974708 h 17 HYPERLINK l _Toc245974709 新建一個作業(yè)文件 PAGEREF _Toc245974709 h 19 HYPERLINK l _Toc245974710 測量 PAGEREF _Toc245974710 h 20 HYPERLINK l _Toc245974711 4.3 建立坐標(biāo)系統(tǒng) PAGEREF _Toc245

6、974711 h 21 HYPERLINK l _Toc245974712 一步法 PAGEREF _Toc245974712 h 22 HYPERLINK l _Toc245974713 經(jīng)典三維法（以北京1954坐標(biāo)系為例） PAGEREF _Toc245974713 h 25 HYPERLINK l _Toc245974714 第五章 RTK聯(lián)合全站儀測圖實例 PAGEREF _Toc245974714 h 28 HYPERLINK l _Toc245974715 5.1 測區(qū)概況 PAGEREF _Toc245974715 h 28 HYPERLINK l _Toc245974716

7、5.2 人員配置 PAGEREF _Toc245974716 h 28 HYPERLINK l _Toc245974717 5.3 已有資料分析 PAGEREF _Toc245974717 h 28 HYPERLINK l _Toc245974718 5.4 數(shù)據(jù)采集 PAGEREF _Toc245974718 h 28 HYPERLINK l _Toc245974719 5.5 RTK成果的質(zhì)量檢驗 PAGEREF _Toc245974719 h 29 HYPERLINK l _Toc245974720 5. 應(yīng)注意的問題 PAGEREF _Toc245974720 h 30 HYPERLI

8、NK l _Toc245974721 第六章 結(jié)語 PAGEREF _Toc245974721 h 31 HYPERLINK l _Toc245974722 參考文獻 PAGEREF _Toc245974722 h 32 HYPERLINK l _Toc245974723 致 謝 PAGEREF _Toc245974723 h 33GPS RTK與全站儀聯(lián)合測圖在地形測量中的應(yīng)用摘要：GPS RTK(實時動態(tài)GPS測量)技術(shù)能夠?qū)崟r地提供測站點厘米級的三維定位結(jié)果，速度快、精度高，但應(yīng)用范圍受自然條件限制。全站儀是自動化程度很高的野外測量儀器，精度高、應(yīng)用廣，但受通視條件、測量距離等因素制約。

9、本文介紹了全站儀聯(lián)合RTK測圖的作業(yè)流程，簡要闡明了其在地形測量中的應(yīng)用。在利用實測數(shù)據(jù)成圖的過程中，解決一些常見的問題，并給出解決的辦法及依據(jù)，同時給出一些有益的結(jié)論，以適應(yīng)實際使用的需要。關(guān)鍵詞：RTK；全站儀；數(shù)字測圖Abstract：GPSRTK technique can provide, in real time, 3 dimension positioning achievementofmeasuring station which the precision is centimeter leve,l itsmeasuring velocity is quick, precisi

10、on high, but its confined by the natura condition. Total station surveying is amature techniquewith high accurate and isusedwidely. But it is confined by sigh conditions, measuring distance, etc.The operation process of RTK electronic tachometer is introduced and its application in topographic surve

11、y is briefly illustrated. Solutions to some problems usually occur in the mapping process using actually measured data and some helpful conclusions are given for practical use.Key words：RTK; electronic tachometer; digital mapping第一章 前言隨著測繪科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的測圖方法正逐步被不斷涌現(xiàn)的新儀器、新設(shè)備、新技術(shù)、新方法所取代。GPS-RTK(以下簡稱RTK)與全

12、站儀聯(lián)合進行數(shù)字化測繪地形圖就是一種行之有效的新方法。隨著GPS系統(tǒng)的不斷改進，已經(jīng)達到了比較滿意的精度要求，可以滿足常規(guī)測量的要求，尤其對于開闊的地段，直接采用RTK進行全數(shù)字野外數(shù)據(jù)采集。對于樹木較多或房屋密集的地段，采用RTK測定圖根點，通過全站儀采集碎部點。基于此，我們在實踐中嘗試利用全站儀聯(lián)合RTK進行野外數(shù)據(jù)采集，然后在CASS5.0環(huán)境下進行數(shù)字化成圖，結(jié)果顯示該方案是可行的。全站儀聯(lián)合RTK測繪地形圖，可以優(yōu)劣互補。如果僅用全站儀進行數(shù)字化測圖，就必須建立圖根控制網(wǎng)，這樣須投入大量的時間、人力、財力；如僅用RTK測圖，可以省去建立圖根控制這個中間環(huán)節(jié)，節(jié)省大量的時間、人力和財力

13、，同時還可以全天侯地觀測。由于衛(wèi)星的截止高度角必須大于13-15，它在遇到高大建筑物或在樹下時，就很難接收到衛(wèi)星和無線電信號，也就無法進行測量。如果用全站儀聯(lián)合RTK進行數(shù)字測圖，上述弊端就可以克服。即在進行地形測量時，空曠地區(qū)的地形、地物用RTK測圖；樹木或房屋密集地區(qū)的建筑物、構(gòu)筑物用RTK實時給出圖根點的三維坐標(biāo)，然后用全站儀測圖。這樣可以大大加快測量速度，提高工作效率。第二章 GPS RTK2.1 GPS簡介全球定位系統(tǒng)(GPS)是本世紀70年代由美國陸?？杖娐?lián)合研制的新一代空間衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。其主要目的是為陸、海、空三大領(lǐng)域提供實時、全天候和全球性的導(dǎo)航服務(wù)，并用于情報收集、核爆

14、監(jiān)測和應(yīng)急通訊等一些軍事目的，是美國獨霸全球戰(zhàn)略的重要組成。經(jīng)過20余年的研究實驗，耗資300億美元，到1994年3月，全球覆蓋率高達98%的24顆GPS衛(wèi)星星座己布設(shè)完成。24顆 GPS衛(wèi)星在離地面1萬2千公里的高空上，以12小時的周期環(huán)繞地球運行，使得在任意時刻，在地面上的任意一點都可以同時觀測到4顆以上的衛(wèi)星。衛(wèi)星的位置可以精確測定，在GPS觀測中，我們測出衛(wèi)星到接收機的距離，利用三維坐標(biāo)中的距離公式，利用3顆衛(wèi)星，就可以組成3個方程式，解出觀測點的位置(X, Y, Z )三個未知數(shù)?？紤]到衛(wèi)星時鐘與接收機時鐘之間的誤差，實際上有4個未知數(shù)，X, Y, Z和鐘差，因此，需要引入第4顆衛(wèi)星

15、，形成4個方程式進行求解，從而可以確定某一觀測點的空間位置，精確算出該點的經(jīng)緯度和高程。事實上，接收機經(jīng)?？梢枣i住4顆以上的衛(wèi)星，這時，接收機可按衛(wèi)星的星座分布分成若干組，每組4顆，然后通過算法挑選出誤差最小的一組用作定位，以便提高精度。由于衛(wèi)星運行軌道、衛(wèi)星時鐘存在誤差，大氣對流層、電離層對信號的影響，以及人為的SA保護政策，使得民用GPS的定位精度只有100米。為提高定位精度，普遍采用差分GPS (DGPS)技術(shù)，建立基準(zhǔn)站(差分臺)進行GPS觀側(cè)，利用已知的基準(zhǔn)站精確坐標(biāo)，與GPS接收機的觀測值進行比較，從而得出一個改正數(shù)，并對外發(fā)布。接收機收到改正數(shù)后，與自身的觀測值進行比較，加以改正

16、計算，可以消去大部分誤差，得到一個比較準(zhǔn)確的位置數(shù)值。實驗表明，利用差分GPS，定位精度可提高到5米。由于GPS技術(shù)所具有的全天候、高精度和自動測量的特點，作為先進的測量手段，己經(jīng)融入了國民經(jīng)濟建設(shè)、國防建設(shè)和社會發(fā)展的各個應(yīng)用領(lǐng)域。隨著冷戰(zhàn)結(jié)束和全球經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展，美國政府于2000年5月1日宣布在保證美國國家安全不受威脅的前提下，取消了SA政策。GPS民用信號精度在全球范圍內(nèi)得到改善，利用C/A碼進行單點定位的精度由l00米提高到20米，這樣進一步推動GPS技術(shù)的應(yīng)用，提高生產(chǎn)力、作業(yè)效率、科學(xué)水平以及人們的生活質(zhì)量，刺激了GPS市場的不斷發(fā)展。2.2 RTK簡介RTK(Real Time

17、 Kinematic)實時動態(tài)測量系統(tǒng)，它是集計算機技術(shù)、數(shù)字通訊技術(shù)、無線電技術(shù)和GPS測量定位技術(shù)為一體的組合系統(tǒng)；它是GPS測量技術(shù)發(fā)展中的一個新突破。RTK定位精度高，可以全天侯作業(yè)，每個點的誤差均為不累積的隨機偶然誤差。如：華測X90系統(tǒng)，外業(yè)操作十分簡單，只需一人，屬于真正的一人操作系統(tǒng)。其水平標(biāo)稱精度為10 mm+2 ppm，垂直標(biāo)稱精度為20 mm+2 ppm。能夠滿足地形測量的精度要求。RTK為實時動態(tài)測量技術(shù)，利用衛(wèi)星發(fā)射的兩個載波L1(1575.42MHZ)和L2(1227.60MHZ)，以載波相位測量為根據(jù)的實時差分測量技術(shù)。一般情況下，有一個基準(zhǔn)站和一個以上的流動站。

18、基準(zhǔn)站可設(shè)在已知點也可在未知點上，利用求測的WGS-84坐標(biāo)和已知的地方坐標(biāo)可求出坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的參數(shù)，在求得轉(zhuǎn)換參數(shù)后，利用基準(zhǔn)站時時測得站點坐標(biāo)信息于流動站測得的時時坐標(biāo)信息，兩站之間的基線向量來求出流動站的時時坐標(biāo)。在后續(xù)測量中，求未知點時可直接得到地方坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。在不同的RTK設(shè)備中求解的要求略有不同。2.3 RTK系統(tǒng)的組成GPS-RTK系統(tǒng)由基準(zhǔn)站、若干個流動站及無線電通訊系統(tǒng)三部分組成?；鶞?zhǔn)站包括GPS接收機、GPS天線、無線電通訊發(fā)射系統(tǒng)、供GPS接收機和無線電臺使用的電源(12伏蓄電瓶)及基準(zhǔn)站控制器等部分。流動站由以下幾個部分組成：GPS接收機、GPS天線、無線電通訊接收系統(tǒng)

19、、供GPS接收機和無線電使用的電源及流動站控制器等部分。用框圖表示參見圖2.1。圖2.1 RTK系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.4 RTK的基本原理GPS系統(tǒng)包括三大部分：地面監(jiān)控部分、空間衛(wèi)星部分、用戶接收部分，各部分均有各自獨立的功能和作用，同時又相互配合形成一個有機整體系統(tǒng)。對于靜態(tài)GPS測量系統(tǒng)，GPS系統(tǒng)需要二臺或二臺以上接收機進行同步觀測，記錄的數(shù)據(jù)用軟件進行事后處理可得到兩測站間的精密WGS-84坐標(biāo)系統(tǒng)的基線向量，經(jīng)過平差、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等工作，才能求得未知的三維坐標(biāo)?，F(xiàn)場無法求得結(jié)果，不具備實時性。因此，靜態(tài)測量型GPS接收機很難直接應(yīng)用于具體的測繪工程，特別是地形圖的測繪。RTK實時相對定位原理如

20、圖2.2所示：基準(zhǔn)站把接收到的所有衛(wèi)星信息(包括偽距和載波相位觀測值)和基準(zhǔn)站的一些信息(如基站坐標(biāo)天線高等)都通過無線電通訊系統(tǒng)傳遞到流動站，流動站在接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)的同時也接受基準(zhǔn)站傳遞的衛(wèi)星數(shù)據(jù)。在流動站完成初始化后，把接收到的基準(zhǔn)站信息傳送到控制器內(nèi)并將基準(zhǔn)站的載波觀測信號與本身接受到的載波觀測信號進行差分處理，即可實時求得未知點的坐標(biāo)。數(shù)據(jù)流程如圖2.3所示。圖2.2 RTK實時相對定位示意圖圖2.3 RTK數(shù)據(jù)流程2.5 RTK的局限性RTK在城市測量中，一般流動站和基準(zhǔn)站距離達不到RTK設(shè)備中所標(biāo)述的最大值(一般為20KM)。城市中一般能達到500-3000M，且RTK的缺點在城市測

21、量中能夠完全體現(xiàn)，如：多路徑效應(yīng)、電磁波干擾、高大建筑物對接受機視野的限制等。這些缺點給城市測量中帶來了巨大的影響，使得測量無法快速進行并且定位精度也受到一定的影響。2.6 RTK聯(lián)合全站儀測圖的優(yōu)越性為能夠滿足城市測量的需求，以及在短時間內(nèi)完成作業(yè)任務(wù)，使用全站儀與RTK聯(lián)合可以滿足這些需求，并且能夠保持更好的精度。城市中高等級控制點距離遠、不通視，普通等級點城市中破壞大、測量過程中通視不方便(車、人容易阻擋視線)。完全利用全站儀耗時間、耗人力，無法快速測量。利用RTK+全站儀的方法可以很好的解決這些問題。在測區(qū)范圍內(nèi)利用RTK布設(shè)控制點、在RTK不容易到達或局限性較大的地方可在附近布設(shè)控制

22、點在利用全站儀進行測量，這樣可以快速完成各種測量任務(wù)切精度也可保證。第三章 RTK 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換原理3.1 GPS RTK平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換算法GPS RTK測量觀測手簿軟件一般采用平面轉(zhuǎn)換模型求解WGS84坐標(biāo)系與地方坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)。假設(shè)北京54橢球的中心和坐標(biāo)軸方向與WGS84橢球相一致，可通過平面轉(zhuǎn)換模型，將GPS定位得到的大地經(jīng)緯度和大地高，通過以下過程轉(zhuǎn)換成平面坐標(biāo)：由WGS-84的橢球參數(shù)，即橢球長半徑和扁率，由（3.1）式將換算至空間直角坐標(biāo)： （3.1）其中：為卯酉圈半徑；為橢球第一偏心率的平方；a為橢球的長半軸，b為橢球的短半軸。由北京54橢球的橢球參數(shù)，由（3.2）式將換算至大

23、地坐標(biāo)形式： （3.2）根據(jù)工程需要，確定中央子午線、投影面高程及北向東向平移量，由（3.3）式進行高斯投影，將投影為當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)： （3.3）以上步驟是在假定54橢球與WGS-84橢球的中心與坐標(biāo)軸相同的前提下進行的，但實際中還應(yīng)考慮旋轉(zhuǎn)平移縮放的問題。若GPS測定的大量點中，已知部分點的平面坐標(biāo)為，則可寫出這些點的平面坐標(biāo)與已知坐標(biāo)之間的關(guān)系：（3.4）其中：為坐標(biāo)平移量；為縮放尺度；為旋轉(zhuǎn)矩陣，為旋轉(zhuǎn)角。為求出（3.4）式中的平移、縮放尺度和旋轉(zhuǎn)參數(shù)，至少需要已知兩個平面點，如多于兩個點，可按最小二乘法進行擬合求解。對所有的GPS測定點經(jīng)過以上3個步驟及公式（3.4）的計算，即可求得當(dāng)?shù)仄矫?/p>

24、坐標(biāo)。由于（3.4）式是一個線性變換公式，而Gauss投影變形是非線性的，因此平面轉(zhuǎn)換模型只適合范圍較小的測量工程項目使用。3.2 GPS RTK高程轉(zhuǎn)換過程由GPS相對定位的基線向量，可以得到高精度的大地高差。如果在GPS網(wǎng)中，已知一個點的大地高，就可以在GPS網(wǎng)平差后求得全網(wǎng)各點的大地高。大地高是以參考橢球面為基準(zhǔn)面的，地面點大地高的定義是：由地面點沿通過該點的橢球面法線到橢球面的距離。但是，我國通用的是正常高系統(tǒng)，是以似大地水準(zhǔn)面為基準(zhǔn)面的，參考橢球面與似大地水準(zhǔn)面是兩個不同的基準(zhǔn)面，二者既不重合也布平行，大地高與正常高之間的差值稱為高程異常。因此，在GPS測量中，在得到GPS點的大地高

25、之后，要得到實際工作需要的正常高，還需要求解高程異常。在GPS網(wǎng)中，已知一個點的大地高，對該網(wǎng)進行網(wǎng)平差后，可知各點的大地高（大地高用（3.2）式中的求得）。又已知點的正常高，并且由水準(zhǔn)聯(lián)系測得到另外一些GPS點的與點的正常高差，則可以求得各點的高程異常，用公式可表示為： （3.5）由上式還可知，對于GPS網(wǎng)中未聯(lián)測水準(zhǔn)的點，如果知道高程異常，就可以得到正常高。由單點定位得到的GPS點的大地高具有很高的精度，如果水準(zhǔn)測量的精度也很高，則可以得到高精度的高程異常。在測量區(qū)域不大的范圍內(nèi)，似大地水準(zhǔn)面的變化比較平緩，可以利用聯(lián)測水準(zhǔn)的GPS點用曲面擬合法來逼近似大地水準(zhǔn)面，以求得其它GPS點的高程

26、異常，進而求得正常高。曲面擬合法，就是將高程異常近似看作是一定范圍內(nèi)各點坐標(biāo)的曲面函數(shù)，高程異常在此范圍內(nèi)變化平緩，可以利用已聯(lián)測水準(zhǔn)的GPS點的高程異常來擬合這一函數(shù)。在求得函數(shù)之后，就可以計算其它GPS點的高程異常和正常高。通常采用二次曲面函數(shù)對高程異常進行曲面擬合。對于GPS水準(zhǔn)聯(lián)測點，擬合模型表示為： （3.6）上式中：，為重心坐標(biāo)， 為點的平面坐標(biāo)，為擬合殘差。由上式可知，采用二次曲面擬合時，至少應(yīng)有6個GPS水準(zhǔn)聯(lián)測點，當(dāng)少于6個聯(lián)測點時，應(yīng)該去掉二次項系數(shù)，變成平面函數(shù)擬合模型： （3.7）平面擬合只限于小區(qū)域且較為平坦的范圍。如果能提供10個或更多的水準(zhǔn)聯(lián)測點，則可采用三次曲面

27、函數(shù)來擬合，效果會更好，三次曲面擬合模型如下：求出似大地水準(zhǔn)面之后，GPS網(wǎng)中各點高程可以通過（3.5）式求得。第四章 RTK測繪地形圖的準(zhǔn)備工作4.1 基準(zhǔn)站設(shè)置作業(yè)前，首先要對基準(zhǔn)站進行設(shè)置?；鶞?zhǔn)站可架設(shè)在已知點上，也可架設(shè)在未知點上。本文以徠卡1200接收機為例，說明基準(zhǔn)站的設(shè)置過程:基準(zhǔn)站的架設(shè)包括電臺天線的安裝，電臺天線、基準(zhǔn)站接收機、DL3 電臺、蓄電池之間的電纜連線?；鶞?zhǔn)站應(yīng)當(dāng)選擇視野開闊的地方，這樣有利于衛(wèi)星信號的接收。首先將基準(zhǔn)站架設(shè)在未知點上，將基準(zhǔn)站接收機與手薄連接好（進行基準(zhǔn)站設(shè)置）設(shè)置完成后段開連接， 基準(zhǔn)站接收機與電臺主機連接，電臺主機與電臺天線連接好； 基準(zhǔn)站接3

28、機與無線電發(fā)射天線最好相距3 m開外，最后用電纜將電臺和電瓶連結(jié)起來，但應(yīng)注意正負極。注意事項：無線電發(fā)射天線，不是架設(shè)的越高越好，根據(jù)實際情況調(diào)整天線高度。風(fēng)大時天線盡量架低以免發(fā)生意外。4.1.1設(shè)置參考站的配置集在主菜單上選擇第3個圖標(biāo) “管理”，選擇第5項“配置集”，然后按F2新建，輸入名字。按F1存儲，直到在“實時模式”處(見圖4.1)回車選擇參考站，到下面窗口圖4.2。圖4.1 管理圖4.2 實時模式在“實時數(shù)據(jù)”處選擇電臺數(shù)據(jù)傳輸類型，即數(shù)據(jù)格式，可選格式LEICA專用格式，CMR,CMR+格式，和RTCM格式，選什么樣的格式都行，要注意的是，參考站選了什么格式的數(shù)據(jù)，流動站必須

29、與之相同。“端口”可任選其一，然后按F5設(shè)備，到左下圖4.3。圖4.3 選擇電臺數(shù)據(jù)傳輸類型如左上圖，按F6換頁 到右上圖，在電臺卡頁處選擇“PacificCrest PDL”電臺，按F1繼續(xù)，到左下圖圖4.4。圖4.4 參數(shù)選擇如左上圖按F1繼續(xù)，到右上圖，在“通道”處修改電臺通道，每一個通道對應(yīng)一個頻率，可直接輸入通道號值，如1，按回車鍵確認即可。注意，如果參考站通道選1，流動站電臺通道必須也選為1，按F1繼續(xù)，設(shè)置天線，如圖4.5。圖4.5 天線選擇按F1繼續(xù)，到下圖圖4.6。在此處，“記錄原始數(shù)據(jù)”選為“是”或者“否”均可，一般地，做RTK測量不需要記錄原始數(shù)據(jù)。按F1繼續(xù)，直到結(jié)束保

30、存。配置集建立完成后回到主菜單。新建一個作業(yè)文件在主菜單界面選“管理”， 見圖4.7。圖4.7 管理選“作業(yè)”進入左下圖，見圖4.8。圖4.8 新作業(yè)在左上圖按F2新建，如右上圖，輸入作業(yè)名稱，描述，創(chuàng)建者，編碼表，坐標(biāo)系，平均設(shè)置均可不選，“設(shè)備“必須選CF卡，不能選內(nèi)存。按F1保存，到下圖（見圖4.9）。圖4.9 作業(yè)光標(biāo)在要選用的作業(yè)處，按F1繼續(xù)，這個作業(yè)被選用，以后要輸入數(shù)據(jù)才能進入到這個作業(yè)里面?；氐街鞑藛?。連接儀器，設(shè)置儀器為參考站把儀器連接加設(shè)好以后，在主菜單界面選擇測量，進入測量界面，見圖4.10。圖4.10 測量選擇作業(yè)，選擇配置集，天線，按F1繼續(xù)，到右上圖，如果參考站點

31、坐標(biāo)已知，我們可預(yù)先把此點的坐標(biāo)輸入到儀器里面，在“點號”處選擇參考站所在點的點號，輸入儀器高。按F1繼續(xù)使參考站開始工作?；蛘咴谟疑蠄D所示，光標(biāo)在“點號”處回車，見圖4.11。圖4.11 輸入點坐標(biāo)按F2新建，如右上圖，輸入已知點號和已知84坐標(biāo)，按F1保存，再按F1繼續(xù)，輸入儀器高，再按F1繼續(xù)，參考站開始工作。如果參考站儀器所在點位的WGS84坐標(biāo)未知，則按F4“在這兒”，見圖4.12。圖4.12 設(shè)置參考站儀器自動測量出當(dāng)前點位的WGS84座標(biāo)，輸入點號，按F1保存，如右上圖，輸入儀器高，按F1繼續(xù)，見圖4.13。圖4.13 參考站測量參考站儀器設(shè)置完成。設(shè)置好以后，正常情況下上圖中紅

32、色小圈里的箭頭應(yīng)該是向著左上方，有規(guī)律的一閃一閃，說明參考站儀器開始正常工作了。當(dāng)要停止工作時，只需按一下F1鍵停止即可回到主菜單 。4.2 流動站設(shè)置設(shè)置流動站的配置集首先設(shè)置流動站的配置集。前面步驟同參考站設(shè)置一樣，一直到圖4.14所示：圖4.14 流動站配置“實時模式”選擇“流動站”，“實時數(shù)據(jù)”要和參考站選為一樣的類型，“參考站傳感器”和“參考站天線”選項如上圖，按F5“設(shè)備”，到圖4.15。圖4.15 選擇電臺按F6到右上圖，按上圖所示選擇，按F1繼續(xù)，到圖4.16。電臺通道和天線設(shè)置“通道”要和參考站儀器選為一樣。按F1繼續(xù)，到上右圖?！傲鲃诱咎炀€“按右上圖所示選擇，其他不變，繼續(xù)

33、，以后的設(shè)置同前面所講靜態(tài)設(shè)置一樣。新建一個作業(yè)文件在主菜單界面選“管理”，見圖4.17。管理選“作業(yè)”進入圖4.18。新作業(yè)在左上圖按F2新建，如右上圖，輸入作業(yè)名稱，描述，創(chuàng)建者，編碼表，坐標(biāo)系，平均設(shè)置均可不選，“設(shè)備“必須選CF卡，不能選內(nèi)存。按F1保存，到圖4.19。作業(yè)光標(biāo)在要選用的作業(yè)處，按F1繼續(xù)，這個作業(yè)被選用，以后要輸入數(shù)據(jù)才能進入到這個作業(yè)里面?；氐街鞑藛?。測量在主菜單進入測量界面，見圖4.20。測量如左上圖，選擇建立的作業(yè)，選擇建好的流動站的配置集，按F1繼續(xù)，到右上圖，注意右上圖黃圈處的箭頭應(yīng)該朝向右下方有規(guī)律的一閃一閃，表明電臺信號聯(lián)通了，上圖紅圈處應(yīng)為十字絲，才表

34、明儀器初始化完成，得到固定解。只有固定解才滿足一定的測量要求。如果如右上圖所示，十字絲中間有小圓圈，說明解結(jié)果為浮動解，精度約為分米級。輸入點號，按F1觀測，如圖4.21。測量在3D CQ處顯示精度，一般地，固定解的精度應(yīng)該在厘米級或者毫米級，看“RTK定位”后面的數(shù)值表示測量了幾個歷元。只要是固定解，測量幾秒即可。按F1停止，再按F1保存，此點測量完成，移動儀器到下一點重復(fù)測量。4.3 建立坐標(biāo)系統(tǒng)因為GPS接收機測量的坐標(biāo)為WGS84坐標(biāo)，而我們需要的坐標(biāo)為地方平面坐標(biāo)，所以必須建立一個轉(zhuǎn)換關(guān)系，即建立一個坐標(biāo)系，把GPS坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成我們需要的坐標(biāo)。在LEICA-1230 GPS接收機里面建

35、立坐標(biāo)系有三種方法，一步法，兩步法，經(jīng)典三維法。一般地，在不太大的區(qū)域工作（小于200平方公里）我們可以選用一步法，在大區(qū)域工作可以選用兩步法和經(jīng)典三維法。一步法是最簡單的方法，這種方法不需要知道橢球參數(shù)，不需要知道投影方法，只需要知道一到多個點的已知平面坐標(biāo)（平面坐標(biāo)既可以是地方坐標(biāo)也可以是北京54坐標(biāo)或者西安1980坐標(biāo)）和WGS84坐標(biāo)即可。兩步法和經(jīng)典三維法必須知道橢球參數(shù)，投影方法（如高斯投影），平面坐標(biāo)必須是北京54坐標(biāo)或者西安1980坐標(biāo)，而且，經(jīng)典三維法必須知道三個以上點的已知坐標(biāo)值。要建立坐標(biāo)系，我們必須已知點的地方坐標(biāo)和WGS84坐標(biāo)，把這些坐標(biāo)輸入到儀器里面去，再來建立坐

36、標(biāo)系。但是，經(jīng)常地，我們只知道地方坐標(biāo)而不知道WGS84坐標(biāo)，那我們可以利用RTK流動站直接到已知點上面去通過RTK測量得到這個點的WGS84坐標(biāo)，這樣，這些點的地方坐標(biāo)和WGS84坐標(biāo)均已知。現(xiàn)在我們已知三個點的地方坐標(biāo)和WGS84坐標(biāo)，地方坐標(biāo)點號為1，2，3，保存在作業(yè)名稱為difang里面，WGS84坐標(biāo)點號為W1,W2,W3,保存在作業(yè)名稱為WGS84里面，下面建立坐標(biāo)系。（兩步法介于一步法和經(jīng)典三維法之間，就不詳細介紹了）。一步法 在儀器主菜單，選“程序”，進入菜單，到圖4.22。應(yīng)用程序選擇“定義坐標(biāo)系”到右上圖，在“名稱”處輸入要建的坐標(biāo)系名稱，如onestep,在“WGS84

37、點作業(yè)”處選擇已知的WGS84坐標(biāo)點所在的作業(yè)，在“地方坐標(biāo)點作業(yè)”處選擇已知的地方坐標(biāo)點所在的作業(yè)，“方法”選擇通常，按F1繼續(xù)，到圖4.23。定義坐標(biāo)系如上頁左上圖所選，按F1繼續(xù)，到上頁右上圖，大地水準(zhǔn)面模型選“無”，按F1 繼續(xù)，到圖4.24。匹配點在左上圖，按F2“新建”，到右上圖，在“WGS84點”選一個點，在“已知點”處選一個與84點對應(yīng)的點，“匹配類型”中選擇右上圖，按F1繼續(xù)，到圖4.25。匹配點在左上圖按F2“新建”到右上圖，再選擇一對對應(yīng)的點，按F1繼續(xù)，再如上兩步，直到所有的點都加入進來，如圖4.26。匹配點如左上圖按F1計算，到右上圖，如紅圈處，看殘差是否滿足要求，一

38、般地，殘差應(yīng)該為厘米級或者毫米級。按F3“結(jié)果”，再按F4“比例”，如圖4.27。轉(zhuǎn)換結(jié)果如左上圖，看“尺度”是否合適，一般地，只要坐標(biāo)沒有問題，尺度應(yīng)該很接近1，如0.9999728或1.0000748，否則就有問題，要重新檢查已知坐標(biāo)是否有錯。按F1繼續(xù)，再按F1繼續(xù)，到右上圖，再按F1保存即可。此坐標(biāo)系建立完成?；氐街鞑藛危M入測量界面，如圖4.28。選擇坐標(biāo)系如左上圖，按F6“坐標(biāo)系”，到右上圖，選擇建好的坐標(biāo)系，按F1繼續(xù)，回到測量界面，如圖4.29。開始測量如上圖，坐標(biāo)系變?yōu)樽约航⒌淖鴺?biāo)系，再繼續(xù)進入測量，這樣所測量得到的坐標(biāo)就是我們自己需要的地方坐標(biāo)了。經(jīng)典三維法（以北京195

39、4坐標(biāo)系為例）在儀器主菜單選擇程序菜單進入，見圖4.30。應(yīng)用程序選擇“定義坐標(biāo)系”到右上圖，在“名稱“”處輸入要建的坐標(biāo)系名稱，如sanwei , 在“WGS84點作業(yè)”處選擇已知的WGS84坐標(biāo)點所在的作業(yè)，在“地方坐標(biāo)點作業(yè)”處選擇已知的地方坐標(biāo)點所在的作業(yè)，“方法”選擇通常，按F1繼續(xù)，到圖4.31。選擇轉(zhuǎn)換類型和參數(shù)如左上圖所選，按F1繼續(xù)到右上圖，在“橢球”處回車，如圖4.32。橢球按F2“新建”，如右上圖，輸入橢球名稱和橢球參數(shù)，按F1保存，再按F1繼續(xù)到圖4.33。新建投影在“投影”處回車，如右上圖，在“名稱”處輸入投影名稱，在“類型”處選擇如上圖，“假定東坐標(biāo)”處輸入5000

40、00米，“中央子午線”輸入工作所在地的投影帶的中央經(jīng)度，尺度比為1，帶寬：有3 度和6 度之分，輸好后按F1保存，再按F1繼續(xù)到圖4.34。匹配點大地水準(zhǔn)面和CSCS模型我們國內(nèi)沒有，就選“無”，按F1繼續(xù)到右上圖，按F2”新建”到圖4.35。選擇匹配點按F1繼續(xù)，重復(fù)上一步驟，直到如右上圖所示。要注意的是，經(jīng)典三維法必須有不少于3個點已知點才可計算，前面所講的一步法只要兩個點就可以計算，一般地，點越多效果越好，當(dāng)然已知點的坐標(biāo)值精度要足夠好，且已知點最好是同級別精度的點，下面操作同上面所講的一步法一樣，按F1計算，檢查結(jié)果，保存即可。第五章 RTK聯(lián)合全站儀測圖實例5.1 測區(qū)概況我單位承擔(dān)

41、了某測區(qū)的測量任務(wù)，總面積約為，成圖比例尺為1:2000。該測區(qū)位于丘陵地帶，地形條件復(fù)雜，測區(qū)內(nèi)部有兩個主要的山體，山上以荒草和灌木為主。兩個建筑物密集區(qū)（ 一村莊，一礦山集中區(qū)）。綜合測區(qū)以上情況，通過認真討論、試驗和分析，決定對于接收衛(wèi)星信號較好的山坡和平坦地區(qū)采用RTK進行碎部測量；其余地區(qū)采用全站儀進行碎部測量；全站儀所需圖根控制點采用RTK進行測定。測圖方式為野外數(shù)字化測圖，使用一套徠卡1200（1+3）動態(tài)GPS接收機、兩臺徠卡全站儀進行外業(yè)采集，應(yīng)用南方公司CASS5.0地形地籍軟件成圖，為便于規(guī)劃設(shè)計，地形圖不進行分幅，等高距為1 m。5.2 人員配置在人員分工上，RTK分為

42、3組(每個流動站為一組)，每組2人，一人操作RTK，一人畫草圖；另有一人留守基準(zhǔn)站，負責(zé)基準(zhǔn)站的安全；每組畫草圖的人員將野外采集的數(shù)據(jù)導(dǎo)入計算機，根據(jù)野外草圖進行數(shù)字化成圖。全站儀組為3人 ，一人施儀，一人跑尺，一人畫草圖。人員配置共7人，所以RTK與全站儀分開時段測圖。5.3 已有資料分析測區(qū)附近有GPS四等點3個，保存完好，精度滿足要求。1個點在測區(qū)外2個點在測區(qū)內(nèi)，用這3個點做RTK的點校正。5.4 數(shù)據(jù)采集在本次的地形圖測繪中利用RTK隨時為全站儀測圖測量圖根點。按照城市測量規(guī)范中地形測量的要求進行地形圖的碎部測量。測量方法是全站儀與RTK聯(lián)合進行地形要素的自動采集和存儲，并通成圖。對

43、于開闊的地段(主要是田野、公路、河流、溝、渠、塘等)直接采用RTK進行全數(shù)字野外數(shù)據(jù)采集。實地繪制地形草圖，對于樹木較多或房屋密集的村莊等采用RTK給定圖根點位，利用全站儀采集地形地物等特征點，實地繪制草圖?；氐绞覂?nèi)將野外采集的坐標(biāo)數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸線傳輸?shù)接嬎銠C，根據(jù)實地繪制的草圖，在計算機上利用CASS6.0成圖軟件進行制圖。RTK作業(yè)的具體操作：采用RTK技術(shù)進行碎部點采集，所采集的數(shù)據(jù)為當(dāng)?shù)仄矫孀鴺?biāo)；應(yīng)用RTK采集碎部點時，遇到一些對衛(wèi)星信號有遮蔽的地帶，這時可采用RTK給出圖根點的點位坐標(biāo)，然后采用全站儀測碎部點坐標(biāo)。全站儀作業(yè)的具體操作：整平對中，對中偏差不得超過1mm；啟動全站儀，

44、進入文件管理界面，建立文件名，并選擇該文件在文件下存儲；以后視點為檢核點進行檢核，偏差在限差范圍內(nèi)方可進行點收集，否則查明原因，符合限差要求方可采集數(shù)據(jù)；采集碎部點數(shù)據(jù)信息。全站儀注意事項一個測站應(yīng)一個方向觀測，切勿盤左盤右不分；一個測站儀器如有碰動需重新對中整平檢核。5.5 RTK成果的質(zhì)量檢驗為了檢驗RTK圖根點實際精度，RTK測量結(jié)束后，應(yīng)用徠卡全站儀對部分通視圖根點間的相對位置關(guān)系進行實測檢查。檢查工作共布設(shè)了兩條附合導(dǎo)線，導(dǎo)線起算點為已知GPS點，共聯(lián)測檢查了20個圖根點。根據(jù)導(dǎo)線測量成果與RTK結(jié)果的較差，可算出圖根點相對于相鄰點點位中誤差和高程中誤差，見表5.1。根據(jù)表1的數(shù)據(jù)可算出圖根點點位中誤差mp=4.3 cm，高程中誤差mh=6.3 cm；分別小于預(yù)設(shè)精度10 cm，也小于城市測量規(guī)范規(guī)定值20 cm；完全符合圖根控制和碎部點精度要求。由于RTK測設(shè)的相鄰圖根點之間并沒有直接聯(lián)系，因此