集全站仪和GPSRTK联合数字测图1

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1、集全站仪和GPS(RTK)联合数字测图 计算机育龙网:RTK全站仪数字测图CASS5.1地形测量GPS数字测图是在测量工作中利用电子计算机技术将野外数据采集系统与内业机助制图系统相结合，其目标是实现采集处理的RTK全站仪数字测图CASS5.1地形测量GPS 数字测图是在测量工作中利用电子计算机技术将野外数据采集系统与内业机助制图系统相结合，其目标是实现采集处理的数字化、自动化、化。数字测图可以缩短作业时间，减轻劳动强度，提高成果精度。数字测图系统主要由数据输入、数据处理和数据输出3部分组成，数字测图作业模式中测记式数字测图应用最为广泛。大比例尺数字测图正以其测图精度高，成图速度快等优势逐步的取

2、代传统的，以平板仪为主的模拟测图。与传统的模拟测图相比，数字测图的质量控制关键点更多、内容与方法更为复杂。GPS新技术的出现，可以高精度并快速地测定各级控制点的坐标，在地形测量中已得到广泛地应用。本文介绍了GPS配合全站仪的作业流程，简要阐明了其在地形测量中的应用。在利用实测数据成图的过程中，解决一些常见的问题，并给出解决的办法及依据，同时给出一些有益的结论，以适应实际使用的需要。 第1章绪论 1.1前言 目前在我国，获取数字地图的主要方法有三种：原图数字化，航测数字成图，地面数字测图。但不管那种方法，其主要作业过程均为三个步骤：数据采集，数据处理及地形图的数据输出。这里我们主要讲述一下地面数

3、字化。 在没有合乎要求的大比例尺地图的地区或该地区测绘经费比充足，可直接采用地面数字测图的方法，该方法也称为内外业一体化数字测图，是我国目前个测绘单位用得最多的数字测图方法。采用该方法所得到的数字地图的特点是精度高，只要采取一定的措施，重要地物相对于邻近的控制点的精度控制在5cm内是可以做到的。但它所耗费的人力、物力与财力也是比较大的。 随着测绘科学技术的发展，传统的测图方法正逐步被不断涌现的新仪器、新设备、新技术、新方法所取代。GPSRTK与全站仪联合进行数字化测绘地形图就是一种行之有效的新方法。 RTK与全站仪联合测绘地形图，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

4、，这样须投入大量的时间、人力、财力;如仅用RTK测图，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，同时还可以全天侯地观测。由于卫星的截止高度角必须大于1315，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，也就无法进行测量。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。 随着GPS定位精度的提高、硬件性能的改善，GPS得到越来越广泛的应用。同时，全站仪也因其数据采集自动化程度高、大大释放

5、劳动力等优势，成为勘测、设计、施工和管理不可或缺的测量工具。但随着工程质量要求的不断提高，测量用户已不再局限于只使用GPS或全站仪中的一种，在实际测量工作中，同样一个工程中GPS的测量成果常为全站仪所用，全站仪测量值又常作为检校GPS作业的依据。用GPS完成控制比用常规仪器要快得多。它不要站间通视，也无需庞大的作业队伍，精度高、作业快、费用省、应用灵活。一些先进的接收机和天线技术把外业观测时间压缩到最短的同时，仍能获得最优的数据，在灵敏度、可靠性、抗干扰能力方面都有优异的表现。静态、快速静态通过载波相位差分可以达到很高的精度。RTK技术能实时提供观测点的三维坐标，并达到厘米级的精度。它的普及极

6、大地拓展了GPS的使用空间，使GPS从只能做控制测量的局面中摆脱出来，而开始广泛运用于工程测量。现在商用RTK接收机可实现20Hz高速独立采样与输出，整周未知数初始化时间仅需8S，并提供独立检核，内置锂电池可支持1个工作日连续作业。全站仪是一种兼有电子测距、电子测角、计算和数据自动记录及传输功能的自动化、数字化的三维坐标测量与定位系统。面对多层次的需求，各种精度等级、各种功能类型的仪器也纷纷面世。尤其是以无棱镜测量、自动目标识别、自动跟踪等代表新技术潮流的功能将使工作得以更高效、精确地完成。如今，已被广泛应用于控制测量、地形测量、地籍与房产测量、施工放样、工业测量及近海定位等方面。随着电子全站

7、仪、GPS及电子计算机的普及，及它们在测量仪器中的比例逐渐增大，它们在数字地形图、地籍图的应用也在日趋广泛。地形图的成图方法正在逐步的由传统的白纸法成图像数字测图方向发展。特别是我国的东部沿海发达地区，数字测图几乎占据了大部分的地形图测绘市场。在地形测量中，传统的方法是经纬仪配合小平板仪的方法，在小平板仪上进行展点，再通过手摇数字化仪得到数字化图，由于受到人为操作误差的影响，误差可达到0.12mm以上，对大比例尺的地形图的精度影响比较大。随着GPS系统的不断改进，已经达到了比较满意的精度要求，可以满足常规测量的要求，尤其对于开阔的地段直接采用全球卫星定位系统中的实时动态定位测量模式进行全数字野

8、外数据采集。对于树木较多或房屋密集的村庄等，采用RTK测定图根点，通过全站仪的采集碎部点。 基于此，我们在实践中尝试利用RTK配合全站仪进行野外数据采集，然后在CASS5.1环境下进行数字化成图，结果显示该方案是可行的。但是受到仪器数量的限制，有些学生对全站仪和GPS在数字成图中使用的机会较少，甚至对此只是一般性的了解。所以通过本课题的完成，能够使这些学生掌握好全站仪与GPS集和数字成图，为今后承担测图工程奠定坚实基础。 1.2本章小结 综上所述，采用GPS与全站仪联合进行数字化测图，它不仅可以减少作业人员和作业工序，而且可以提高采集数据的速度和质量，从而有效地提高了工作效率。因此，它是一种行

9、之有效的测图方法。 下面就数字成图的几个方面谈一些个人体会。但其中定有不符仅及谬误之处，万望各位老师，专家指出，提出意见并给予指导。 第2章仪器及软件 2.1GPS简介、系统组成及其基本原理 2.1.1GPS简介 RTK实时动态测量系统，它是集计算机技术、数字通技术、无线电技术和GPS测量定位技术为一体的组合系统;它是GPS测量技术发展中的一个新突破。RTK定位精度高，可以全天侯作业，每个点的误差均为不累积的随机偶然误差。 实时动态测量的基本思路是:在基准站安设一台GPS接收机，对所有可见GPS卫星进行连续的观测，并将观测数据通过无线电传输设备实时地发送给用户观测站;在流动站上，GPS接收机在

10、接收卫星信号的同时，通过无线电接收设备，接收基准站传输的观测数据，然后根据相对定位的原理实时地计算并显示出流动站的三维坐标及精度。 2.1.2GPS系统的组成 GPS系统由基准站、若干个流动站及无线电通系统三部分组成。基准站包括GPS接收机、GPS天线、无线电通发射系统、供GPS接收机和无线电台使用的电源及基准站控制器等部分。流动站由以下几个部分组成:GPS接收机、GPS天线、无线电通接听系统、供GPS接收机和无线电使用的电源及流动站控制器等部分。用框图表示参见图2.1： 图2.1RTKGPS系统结构图 2.1.3GPS的基本原理 GPS系统包括三大部分:地面监控部分、空间卫星部分、用户接收部

11、分，各部分均有各自独立的功能和作用，同时又相互配合形成一个有机整体系统。对于静态GPS测量系统，GPS系统需要二台或二台以上接收机进行同步观测，记录的数据用软件进行事后处理可得到两测站间的精密WGS84坐标系统的基线向量，经过平差、坐标转换等工作，才能求得未知的三维坐标。现场无法求得结果，不具备实时性。RTK实时相对定位原理如图2.2所示： 图2.2RTK实时相对定位原理 图2.3GPS数据流程如图 基准站把接收道的所有卫星和基准站的一些都通过无线电通系统传递到流动站，流动站在接收卫星数据的同时也接受基准站传递的卫星数据。流动站完成初始化后，把接收到的基准站传送到控制器内并将基准站的载波观测信

12、号进行差分处理，即可实时求得未知点的坐标。数据流程如图2.3所示： 2.2全站仪简介、系统组成及其基本原理 2.2.1全站仪的分类 八十年代末、九十年代初，人们根据电子测角系统和电子测距系统的发展不平衡，将全站仪分成两大类，即积木式和整体式。 积木式，也称组合式，它是指电子经纬仪和测距仪既可分离游客组合。用户可以根据实际工作的要求，选择测角、测距设备进行组合。 1.粗瞄器2.内装倒向光装置3.垂直微动螺旋4.电池5.GEB111电池盒垫块6.电池盒7.目镜8.调焦环9.螺丝固定的可拆卸仪器提把10.RS232串行接口11.脚螺旋12.望远镜物镜13.显示屏14.键盘15.圆水准器16.电源开关

13、17.热健18.水平为动螺旋图2.4莱卡全站仪的重要部件图 整体式，也称集成式，它是指电子经纬仪和测距仪做成一个整体，无法分离。 九十年代以来，基本上都发展为整体式全站仪。随着计算机技术的不断发展与应用以及用户的特殊要求与其它工业技术的应用，全站仪出现了一个新的发展时期，出现了带内存、防水型、防爆型、电脑型等等的全站仪，使得全站仪这一最常规的测量仪器越来越能满足各项测绘工作的需求，发挥更大的作用。 2.2.2全站仪简介、系统组成 此次实地操作部分主要使用的是莱卡TC405型全站仪。其简介、操作说明及组成部分的详细内容可参考其使用说明书，再这里就不做赘述了。其重要部件如图2.4： 2.2.3全站

14、仪的基本原理与功能 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。全站仪测图的基本流程如图2.5： 图2.5全站仪测图的基本流程 2.3CASS软件的介绍 2.3.1测绘软件的选择 对于一个测绘单位而言，数字测图的一个重要的问题

15、是选择好适合于本单位使用的测绘软件。因为往往的这个单位用起来很好的软件，到了别的单位却不一定适用，所以每个单位对于软件的选择问题应具体问题具体分析，不能人云亦云。 衡量一个成图软件的标准，首先要看该软件是否适合本单位的实际情况；二要看其可操作性，是否界面友好，简便易学等等；三要看其提供的功能是否适合于本单位。 目前各个测绘单位所使用的成图软件，可谓五花八门，林林总总。但基本上为两种类型，一是系统自行开发的，另一种是由专门的测绘软件开发商开发，而以商业目的的提供给广大用户使用的，也是个测绘单位用得比较多的。在本文中所讲到的是后一种软件。 现在市场上的测绘软件用得最多的主要有三种：一是以清华山维公

16、司与清华大学土木系联合开发的测霸EPSW系列；二是武汉瑞得测绘自动化公司的RDMS系列；三是广州南方测绘仪器公司与广州开思公司的CASS系列与SCS系列。下面简单早已下比较分析。 对于已经熟悉AUTOCAD的用户而言，CASS系列与SCS系列是一个不错的选折，因为它们基于AUTOCAD平台开发的，AUTOCAD的所有功能它都可以用，而AUTOCAD则是世界上大家所共认的绘图平台，其功能是有目共睹的。 CASS与SCS的功能差不多，各有所长与所短。CASS的服务可以说是一个电话随叫随到，而SCS的服务在近段时间内是无法与其相提并论的。它们均提供三种作业方式：电子平板方式、原图数字化方式及内外业一体化。再CAD的基础上，开发了许多功能，如量算定点、图形复制、绘制多功能复合线等。除此之外，还提供了地藉表格会制与图纸管理等功能。