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1、吉首大学张家界校区地形图数字化测绘题目：GPSRTg全站仪联合在地形测绘中的应用作者：雷霖学号：2008027051学院：城乡资源与规划学院班级：08级资环（张）二班指导老师：李悦丰职称:高级实验师写作时间：2011.09-2011.10目录摘要3关键词3第一章前言4第二章GPSRTK52.1 GPSRTK简介52.2 RTKS统的组成52.3 RTK的基本原理62.4 RTK的局限性72.5 RTKK合全站仪测图的优越性7第三章RTK坐标转换原理73.1 GPSRTK平面坐标转换算法73.2 GPSRTK高程转换过程9第四章RTK测绘地形图的准备工作104.1 基准站设置104.2 移动站设
2、置104.3 创建工程，连接仪器104.4 建立坐标系统12第五章RTK联合全站仪测图实例125.1 测区概况125.2 人员配置135.3 已有资料分析135.4 数据采集135.5 RTK测量成果质量检验145.6应注意的问题15第六章结语15参考文献16致谢17摘要：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，其目标是实现信息采集处理的数字化、自动化、信息化。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。GPSRTK实时动态GPSM量）技术能够实时地提供测站点厘米级的三维定位结果，速度快、精度高，但应用范
3、围受自然条件限制。全站仪是自动化程度很高的野外测量仪器，精度高、应用广，但受通视条件、测量距离等因素制约。本文介绍了全站仪联合RTK测图的作业流程，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。关键词：RTK全站仪数字测图Abstract:Thedigitizedmappingtechniqueistocombinethefielddatacollectionsystemwiththecomputerassistedmappingsysteminsurveysbycomputertechno
4、logy.Itaimstorealizetheinformationcollectedandprocesseddigitallyandautomaticaity.WiththeappearanceofnewtechnologyGPS,thecoordinateofdifferentlevelscontrollingpointsmaybesurveyedinhighprecisionandithasbeenappliedwidelyintopographicsurvey.GPSRTKtechniquecanprovide,inrealtime,3dimensionpositioningachie
5、vementofmeasuringstationwhichtheprecisioniscentimeterlevel,itsmeasuringvelocityisquick,precisionhigh,butitsconfinedbythenaturacondition.Totalstationsurveyingisamaturetechniquewithhighaccurateandissuedwidely.Butitisconfinedbysighconditions,measuringdistance,etc.TheoperationprocessofRTKelectronictacho
6、meterisintroducedanditsapplicationintopographicsurveyisbriefly川ustrated.Solutionstosomeproblemsusuallyoccurinthemappingprocessusingactuallymeasureddataandsomehelpfulconclusionsaregivenforpracticaluse.Keywords:RTK;electronictachometer;digitalmapping第一章前言目前在我国，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
7、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（打印图纸、提供软盘等）。这里我们主要讲述一下地面数字化。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。GPS-RTK以下简称RTK用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。随着RTKt位精度的提高、硬件性能的改善，RTK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RTK或全站仪中的一种，在实际测量工作中，同样一个工程中RT
8、K的测量成果常为全站仪所用全站仪测量值又常作为检校RTK作业的依据。RTK和全站仪在地形图测量上各有所长，在地物密集地区，全站仪由于测距速度快，测距镜头灵巧，可以最大限度的接近地物上需要采集数据的点位，具有RTK测量无法相比的优点。而在空旷地区，RTK测量所具有的速度快，主站和移动站不需要通视，作业劳动强度小等优点，完全可以替代全站仪进行作业。二者在同一处地形图测量上共同使用，相互取长补短，已经成为大比例尺地形图测量主要手段。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CASS7.1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
9、RTK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RTK集和数字成图，为今后承担测图工程奠定坚实基础。第二章GPSRTK2.1 GPSRTK简介GPS文名叫全球定位系统。是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，是美国独霸全球战略的重要组成。GPM三部分组成：地面监控部分、空间卫星部分、用户接收部分。GPS乍为一个先进的测量工具，以其定位精度高；观测时间段短；测站间无需通视；可提供三维坐标
10、；操作简便；全天候作业；功能多、应用广等特征著称。RTK(RealTimeKinematic)实时动态测量系统，它是集计算机技术、数字通讯技术、无线电技术和GPSW量定位技术为一体的组合系统；它是GPS量技术发展中的一个新突破。RTKS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。如：灵锐S86系统，外业操作十分简单，只需一人，属于真正的一人操作系统。其水平标称精度为10mm+&pm垂直标称精度为20mm+2ppm能够满足地形测量的精度要求。RTK为实时动态测量技术，利用卫星发射的两个载波L1(1575.42MHZ)和L2(1227.60MHZ),以载波相位测量为根据的实时差
11、分测量技术。一般情况下，有一个基准站和一个以上的流动站。基准站可设在已知点也可在未知点上，利用求测的WGS-84坐标和已知的地方坐标可求出坐标转换的参数，在求得转换参数后，利用基准站时时测得站点坐标信息于流动站测得的时时坐标信息，两站之间的基线向量来求出流动站的时时坐标。在后续测量中，求未知点时可直接得到地方坐标系中的坐标。在不同的RTK设备中求解的要求略有不同。2.2 RTK系统组成GPS-RT燎统由基准站、若干个流动站及无线电通讯系统三部分组成。基准站包括GPSg收机、GP双线、无线电通讯发射系统、供GPSg收机和无线电台使用的电源(12伏蓄电瓶)及基准站控制器等部分。流动站由以下几个部分
12、组成：GP或收机、GP双线、无线电通讯接收系统、供GPSg收机和无线电使用的电源及流动站控制器等部分。参见图2.1。2.3 RTK的基本原理GPS（统的三大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GPSM量系统,GP繇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WGS-8楝标系统的基线向量，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。因此，静态测量型GPS8收机很难直接应用于具体的测绘工程，特别是地形图的测绘。RTK实时相对定位原理如图2.2所示：基准站把接收到的所有卫星信息（包
13、括伪距和载波相位观测值）和基准站的一些信息（如基站坐标天线高等）都通过无线电通讯系统传递到流动站，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。在流动站完成初始化后，把接收到的基准站信息传送到控制器内并将基准站的载波观测信号与本身接受到的载波观测信号进行差分处理，即可实时求得未知点的坐标。数据流程如图2.3所示。图2.2 RTK实时相对定位示意图基心3JEMiW号而广2.4 RTK在测量中的局限性GPMTK也有其局限性，会影响到执行上述测量任务的能力。了解其局限性可确保RTK测量成功。RTKft主要的局限Tt其实不在于RTK身，而是源于整个GPS系统。GPS依靠的是接收从地面以上约两万
14、公里的卫星发射来的无线电信号。相对而言，这些信号频率高、功率低，不易穿透可能阻挡卫星和GPS接收机之间视线的障碍物。事实上，存在于GPS接收机和卫星之间路径上的任何物体都会对系统的操作产生有害影响。有些物体如房屋，会完全屏蔽卫星信号。因此，GPS不能在室内使用。同样原因，GPS也不能在隧道内或水下使用。有些物体如树木会部分阻挡、反射或折射信号。GPS信号的接收在树林茂密的地区会很差。树林中有时会有足够的信号来计算概略位置，但信号清晰度难以达到厘米水平的精确定位。因此，RTK在林区作业有一定的局限性。有时候GPSt四周空旷的区域也很难精确定位，如：太阳发生磁暴。RTKt城市测量中,一般流动站和基
15、准站距离达不到RTK设备中所标述的最大值（一般为20KM城市中一般能达到500-3000M,且RTK勺缺点在城市测量中能够完全体现，如：多路径效应、电磁波干扰、高大建筑物对接受机视野的限制等。这些缺点给城市测量中带来了巨大的影响，使得测量无法快速进行并且定位精度也受到一定的影响。2.5 RTK联合全站仪测图的优越性为能够满足城市测量的需求，以及在短时间内完成作业任务，使用全站仪与RTK联合可以满足这些需求，并且能够保持更好的精度。全站仪联合RTK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，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
16、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13-15,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。如果用全站仪联合RTK!行数字测图，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测图；树木或房屋密集地区的建筑物、构筑物用RTK实时给出图根点的三维坐标，然后用全站仪测图。这样可以大大加快测量速度，提高工作效率。第二章RTK坐标转换原理3.1GPSRTK平面坐标转换算法GPSRTK测量观测手簿软件一般采用平面转换模型求解WGS8坐标系与地方坐标系之间的转换参数假设北京54椭球的中心和坐标轴方向与WGS8椭球相一致，可通
