GPS RTK在地形测图中的应用探讨
GPS技术的出现，对测绘界来说无疑是一场技术革命。特别是GPS RTK技术在测量中的应用，使测量方法发生了质的变化，真正实现了测量的单兵作业，经济效益是相当可观的。GPS技术在我院应用已有六个年头，已配备lecia 530仪器12台。目前GPS技术已经成为我院测量生产的主要技术手段，传统的经纬仪、全站仪等作业手段已经退居辅助地位。
1 RTK测量的特点
在GPS静态测量中，不同坐标系的转换是在数据后处理进行的。而对于RTK测量，要求实时得到测量点的平面坐标合正常高，则需要预先建立WGS－84坐标系与地方平面坐标系合高程系统的转换关系。对于平面坐标转换关系的建立，可以通过联测测区及周边的国家平面控制点，求取三参数或七参数。对于高程系统的转换关系，由于大地水准面的差异，各点高程异常不同，需要联测一定数量的水准点，选用适当的函数拟合手法进行测量区域的似大地水准面拟合。为获得可靠的高程值，一般要联测三个以上水准点，而且分布均匀。获取优良的平面坐标及正常高转换关系是进行地形图测量的重要环节。而实现这个环节的重要一步是GPS平面及高程控制测量。
2 GPS控制测量
2.1 平面控制测量
GPS平面控制测量是整个地形测量的起算数据，也是求取平面坐标转换参数的关键。因此，在建立GPS平面控制网时必须充分考虑投影变形合平面起算点兼容性的问题。在实际工作中，可以通过选取合适的中央子午线合高程投影面来减少投影变形的影响，也可以采用抵偿高程面使投影变形最小并与国家坐标一致。
对于起算点兼容性问题，在一个GPS控制网中如果同时联测了不同等级的控制点，如果控制点之间存在误差，建议用同等级的点进行无约束平差。牺牲外符合精度提高内部控制网的精度。另外，控制网网形的布设对于控制网的平差成果也会产生重要的影响。建议采用较多的异步环，平差中尽量选择图形条件较好的三角形或多边形构网进行平差。
2.2 GPS高程控制测量
在取得可靠的平面成果后，联测足够数量的水准点是RTK取得合格高程成果的保证，一般要求联测三个以上的水准点，并要求点位分布均匀，这是取得测量区域的似大地水准面的保证。
3 GPS RTK用于地形测图
（1）原始数据采集
在取得了可靠的平面及高程成果后，在流动站接收机中建立可靠的平面及高程转换关系。基准将站架设在一已知控制点，设置好基准站。在进行测量前要校核部分控制点的静态平面成果及水准高程成果，在误差范围内即可进行图根控制点加密及外业的碎部测量了。流动站的操作只须一人（可培训熟练工），绘图人员随着现场画草图，这样绘图人员可以很直观地了解整个测区的地形及地貌。所有数据全部存储在流动站接收机的PC卡中，避免了以往报、听、记录数据中可能发生的差错，保证了数据采集的完全正确性。
（2）数据的格式
为了导出实用的数据信息，我们利用skipro软件中的format功能编制了数据输出模板，在这个模板里，编辑我们所需要的数据输出格式。我们输出的是点号、北坐标、南坐标及高程格式，考虑到后期成图、编图方便，测量时我们输入测点点号前都带一定的编码，操作者可根据地物的属性连接关系输入代码及点号信息。如下所示：
点号编码 X Y Z
5000122 3522122.456 505326.336 45.34
点号编号设计为七位，即后三位是点号，如上122即为点号，所留的点号最大是999。加着重线的数据为连结属性，预留2位，如上03表示是与当前点倒数第三点连，即122-03＝119号点相连，但当数据为00时，表示为独立的地形点，与其他点没有连接关系，以解决独立的地物点表示问题。前两位数是所测量点的点属性，50代表500即为电杆，38代表318即坟，与SVCAD电子平版测绘系统的点属性编码是一致的，便于外业测量人员记忆。
（3）RTK数据的处理
以上格式并不能被成图软件SVCAD所认同，为此我们编写了“GPS数据处理软件包”。在软件的设计过程中，考虑到后期成图、编图的方便，测量时输入测量的点号及编码，软件处理时能自动识别，并加载地物及地形连接属性。
软件主要有三项功能：1.自动提取测量点点号及地形属性。2.自动将所输编码转换成SVCAD默认编码并进行连线操作。3.以SVCAD数据格式输出地形图数据。这样经过程序转换后，已基本形成地形图，并带有编码及连线，在SVCAD地形处理软件中稍加编辑就可能成图。
以下是由PC卡导出的某地形图的原始测量数据。
D2 3532558.653 528068.122 25.576
D3 3532501.691 528421.335 25.322
19 3532492.865 528132.036 22.390
5001020 3532511.580 528135.649 22.398
3800021 3532524.968 528138.073 22.100
B7 3532308.158 529108.084 36.760
经软件处理过后变成SVCAD电子平版测绘系统软件的格式：
0，D2，3532558.65300，528068.122000，25.576000，105＝00+105
0，D3，3532501.69100，528421.33500，25.322001，105＝00+105
2，D2，1.500
5，D3，0.0000
3，19，36.442978，90.00，91.891，4.69，00＝00+0，0，0，0
3，20，25.492731，90.00，82.394，4.68，500＝00+500，19，0，0
3，21，16.353468，90.00，77.655，4.98，318＝00+318，0，0，0
0，B7，3532308.15800，529108.08400，36.76000，105＝00+105
以上数据处理是以前2行的控制点为测站点的极坐标的形式处理，使整个测量数据与控制点有一定的数据关系，这样当修改了控制点成果后，碎部点数据随着与控制点的关系而整体平移和旋转。所有的碎部点都是以有高、注记的形式处理，对于高程不准的碎部点在外业草图上加以标注，在内业处理时找出来删除注记，改成无高（即高程不参加计算）以不影响等高线的生成。所有的连线编码都为0，在内业成图后可以修改连线的属性。测量数据经过上述处理后，文件的格式完全兼容SVCAD电子平版测绘系统格式，稍加编辑，添加注记，改变连线属性就可以生成符合要求的地形图了。下图是经过此软件处理后的原始地形图。
4 结语
我院最新引进的lecia530仪器，测量时能快速搜索及跟踪卫星得到收敛成果，收敛后快速行走时极少会失锁。在有干扰或房屋树干遮挡信号的情况下，都能很快取得可靠的高程及平面成果，这也为高效快捷的测图提供了可能。在实际工作中我们发现，碎部点只要测量2个历元即2秒钟其成果就可达到厘米级平面及高程精度。外业工作中，如果水准测量落后于平面控制测量时，可以建立过渡的转换关系测量地形图，在水准测量都做完后，再通过高程拟合得到精确的转换关系，原测量的数据通过新的转换关系转换得到更新后的测量成果，不影响整个测量小组的外业工作，大大提高了劳动生产率。
GPS RTK地形测量中各个环节都可能带来平面及高程的测量误差，平面及高程模型的处理不当也可能会带来误差。目前，外业只是处理了点号之间的连接关系及线型的属性信息，还需要进一步的内业处理。今后通过我院在GPS RTK地形测量工作中，软件的不断升级，以及后续的不断开发研究，RTK一定得到更加广泛的应用。
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