GPS_RTK全站儀聯(lián)合在數(shù)字測圖工程中的應(yīng)用培訓(xùn)資料

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。GPS_RTK全站儀聯(lián)合在數(shù)字測圖工程中的應(yīng)用-GPSRTK全站儀聯(lián)合在數(shù)字測圖工程中的應(yīng)用摘要：GPSRTK(實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)GPS測量)技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)地提供測站點(diǎn)厘米級(jí)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(dòng)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。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(shí)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(shí)給出一些有益的結(jié)論，以適應(yīng)實(shí)際使用的需要。關(guān)鍵詞：

2、RTK；全站儀；數(shù)字測圖Abstract：GPSRTKtechniquecanprovide,inrealtime,3dimensionpositioningachievementofmeasuringstationwhichtheprecisioniscentimeterleve,litsmeasuringvelocityisquick,precisionhigh,butitsconfinedbythenaturacondition.Totalstationsurveyingisamaturetechniquewithhighaccurateandisusedwidely.Butitisco

3、nfinedbysighconditions,measuringdistance,etc.TheoperationprocessofRTKelectronictachometerisintroducedanditsapplicationintopographicsurveyisbrieflyillustrated.Solutionstosomeproblemsusuallyoccurinthemappingprocessusingactuallymeasureddataandsomehelpfulconclusionsaregivenforpracticaluse.Keywords：RTK;e

4、lectronictachometer;digitalmapping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)與全站儀聯(lián)合進(jìn)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(jìn)，已經(jīng)達(dá)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(duì)于開闊的地段，直接采用RTK進(jìn)行全數(shù)字野外數(shù)據(jù)采集。對(duì)于樹木較多或房屋密集的地段，采用RTK測定圖根點(diǎn)，通過全站儀采集碎部點(diǎn)?；诖?，我們?cè)趯?shí)踐中嘗試?yán)萌緝x聯(lián)合RTK進(jìn)行野外數(shù)據(jù)采集，然后在CASS5.0環(huán)境下進(jìn)行數(shù)字化成圖，結(jié)果顯示該方案是可行的

5、。全站儀聯(lián)合RTK測繪地形圖，可以優(yōu)劣互補(bǔ)。如果僅用全站儀進(jìn)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(shí)間、人力、財(cái)力；如僅用RTK測圖，可以省去建立圖根控制這個(gè)中間環(huán)節(jié)，節(jié)省大量的時(shí)間、人力和財(cái)力，同時(shí)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(shí)，就很難接收到衛(wèi)星和無線電信號(hào)，也就無法進(jìn)行測量。如果用全站儀聯(lián)合RTK進(jìn)行數(shù)字測圖，上述弊端就可以克服。即在進(jìn)行地形測量時(shí)，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(shí)時(shí)給出圖根點(diǎn)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

6、RTK2.1GPS簡介全球定位系統(tǒng)(GPS)是本世紀(jì)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(shí)時(shí)、全天候和全球性的導(dǎo)航服務(wù)，并用于情報(bào)收集、核爆監(jiān)測和應(yīng)急通訊等一些軍事目的，是美國獨(dú)霸全球戰(zhàn)略的重要組成。經(jīng)過20余年的研究實(shí)驗(yàn)，耗資300億美元，到1994年3月，全球覆蓋率高達(dá)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(shí)的周期環(huán)繞地球運(yùn)行，使得在任意時(shí)刻，在地面上的任意一點(diǎn)都可以同時(shí)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(jī)的距離，利用三維坐標(biāo)中

7、的距離公式，利用3顆衛(wèi)星，就可以組成3個(gè)方程式，解出觀測點(diǎn)的位置(X,Y,Z)三個(gè)未知數(shù)?？紤]到衛(wèi)星時(shí)鐘與接收機(jī)時(shí)鐘之間的誤差，實(shí)際上有4個(gè)未知數(shù)，X,Y,Z和鐘差，因此，需要引入第4顆衛(wèi)星，形成4個(gè)方程式進(jìn)行求解，從而可以確定某一觀測點(diǎn)的空間位置，精確算出該點(diǎn)的經(jīng)緯度和高程。事實(shí)上，接收機(jī)經(jīng)?？梢枣i住4顆以上的衛(wèi)星，這時(shí)，接收機(jī)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(yùn)行軌道、衛(wèi)星時(shí)鐘存在誤差，大氣對(duì)流層、電離層對(duì)信號(hào)的影響，以及人為的SA保護(hù)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(DGP

8、S)技術(shù)，建立基準(zhǔn)站(差分臺(tái))進(jìn)行GPS觀側(cè)，利用已知的基準(zhǔn)站精確坐標(biāo)，與GPS接收機(jī)的觀測值進(jìn)行比較，從而得出一個(gè)改正數(shù)，并對(duì)外發(fā)布。接收機(jī)收到改正數(shù)后，與自身的觀測值進(jìn)行比較，加以改正計(jì)算，可以消去大部分誤差，得到一個(gè)比較準(zhǔn)確的位置數(shù)值。實(shí)驗(yàn)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(dòng)測量的特點(diǎn)，作為先進(jìn)的測量手段，己經(jīng)融入了國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國防建設(shè)和社會(huì)發(fā)展的各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。隨著冷戰(zhàn)結(jié)束和全球經(jīng)濟(jì)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(hào)精度在全球范圍內(nèi)得到改善，利用C/A碼進(jìn)行單點(diǎn)

9、定位的精度由l00米提高到20米，這樣進(jìn)一步推動(dòng)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。2.2RTK簡介RTK(RealTimeKinematic)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測量系統(tǒng)，它是集計(jì)算機(jī)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(gè)新突破。RTK定位精度高，可以全天侯作業(yè)，每個(gè)點(diǎn)的誤差均為不累積的隨機(jī)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10mm+2ppm，垂直標(biāo)稱精度為20mm+2ppm。能夠滿足地形測量的精度要求。RTK為實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測

10、量技術(shù)，利用衛(wèi)星發(fā)射的兩個(gè)載波L1(1575.42MHZ)和L2(1227.60MHZ)，以載波相位測量為根據(jù)的實(shí)時(shí)差分測量技術(shù)。一般情況下，有一個(gè)基準(zhǔn)站和一個(gè)以上的流動(dòng)站?；鶞?zhǔn)站可設(shè)在已知點(diǎn)也可在未知點(diǎn)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(shí)時(shí)測得站點(diǎn)坐標(biāo)信息于流動(dòng)站測得的時(shí)時(shí)坐標(biāo)信息，兩站之間的基線向量來求出流動(dòng)站的時(shí)時(shí)坐標(biāo)。在后續(xù)測量中，求未知點(diǎn)時(shí)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。2.3RTK系統(tǒng)的組成GPS-RTK系統(tǒng)由基準(zhǔn)站、若干個(gè)流動(dòng)站及無線電通訊系統(tǒng)三部分組成。基準(zhǔn)站包括GPS接收機(jī)、G

11、PS天線、無線電通訊發(fā)射系統(tǒng)、供GPS接收機(jī)和無線電臺(tái)使用的電源(12伏蓄電瓶)及基準(zhǔn)站控制器等部分。流動(dòng)站由以下幾個(gè)部分組成：GPS接收機(jī)、GPS天線、無線電通訊接收系統(tǒng)、供GPS接收機(jī)和無線電使用的電源及流動(dòng)站控制器等部分。用框圖表示參見圖2.1。圖2.1RTK系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.4RTK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(dú)立的功能和作用，同時(shí)又相互配合形成一個(gè)有機(jī)整體系統(tǒng)。對(duì)于靜態(tài)GPS測量系統(tǒng)，GPS系統(tǒng)需要二臺(tái)或二臺(tái)以上接收機(jī)進(jìn)行同步觀測，記錄的數(shù)據(jù)用軟件進(jìn)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)

12、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(shí)時(shí)性。因此，靜態(tài)測量型GPS接收機(jī)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(shí)時(shí)相對(duì)定位原理如圖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(dòng)站，流動(dòng)站在接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)的同時(shí)也接受基準(zhǔn)站傳遞的衛(wèi)星數(shù)據(jù)。在流動(dòng)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(hào)與本身接受到的載波觀測信號(hào)進(jìn)行差分處理，即可實(shí)時(shí)求得未知點(diǎn)的坐標(biāo)。數(shù)據(jù)流程如圖2.3所示。圖2.2RTK實(shí)時(shí)相對(duì)定位示意圖圖2.3RTK數(shù)據(jù)流程2.5RT

13、K的局限性RTK在城市測量中，一般流動(dòng)站和基準(zhǔn)站距離達(dá)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(dá)到500-3000M，且RTK的缺點(diǎn)在城市測量中能夠完全體現(xiàn)，如：多路徑效應(yīng)、電磁波干擾、高大建筑物對(duì)接受機(jī)視野的限制等。這些缺點(diǎn)給城市測量中帶來了巨大的影響，使得測量無法快速進(jìn)行并且定位精度也受到一定的影響。2.6RTK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(shí)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(jí)控制點(diǎn)距離遠(yuǎn)、不通視，普通等級(jí)點(diǎn)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(shí)

14、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(diǎn)、在RTK不容易到達(dá)或局限性較大的地方可在附近布設(shè)控制點(diǎn)在利用全站儀進(jìn)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3.1GPSRTK平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換算法GPSRTK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

15、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(jìn)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(jìn)行的，但實(shí)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(diǎn)中，已知部分點(diǎn)的平面坐標(biāo)為，則可寫出這些點(diǎn)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)

16、，至少需要已知兩個(gè)平面點(diǎn)，如多于兩個(gè)點(diǎn)，可按最小二乘法進(jìn)行擬合求解。對(duì)所有的GPS測定點(diǎn)經(jīng)過以上3個(gè)步驟及公式（3.4）的計(jì)算，即可求得當(dāng)?shù)仄矫孀鴺?biāo)。由于（3.4）式是一個(gè)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(xiàng)目使用。3.2GPSRTK高程轉(zhuǎn)換過程由GPS相對(duì)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(gè)點(diǎn)的大地高，就可以在GPS網(wǎng)平差后求得全網(wǎng)各點(diǎn)的大地高。大地高是以參考橢球面為基準(zhǔn)面的，地面點(diǎn)大地高的定義是：由地面點(diǎn)沿通過該點(diǎn)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

17、面與似大地水準(zhǔn)面是兩個(gè)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(diǎn)的大地高之后，要得到實(shí)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(gè)點(diǎn)的大地高，對(duì)該網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)平差后，可知各點(diǎn)的大地高（大地高用（3.2）式中的求得）。又已知點(diǎn)的正常高，并且由水準(zhǔn)聯(lián)系測得到另外一些GPS點(diǎn)的與點(diǎn)的正常高差，則可以求得各點(diǎn)的高程異常，用公式可表示為：（3.5）由上式還可知，對(duì)于GPS網(wǎng)中未聯(lián)測水準(zhǔn)的點(diǎn)，如果知道高程異常，就可以得到正常高。由單點(diǎn)定位得到的GPS點(diǎn)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

18、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(diǎn)用曲面擬合法來逼近似大地水準(zhǔn)面，以求得其它GPS點(diǎn)的高程異常，進(jìn)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(diǎn)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(diǎn)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(jì)算其它GPS點(diǎn)的高程異常和正常高。通常采用二次曲面函數(shù)對(duì)高程異常進(jìn)行曲面擬合。對(duì)于GPS水準(zhǔn)聯(lián)測點(diǎn)，擬合模型表示為：（3.6）上式中：，為重心坐標(biāo)，為點(diǎn)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(shí)，至少應(yīng)有6個(gè)GPS水準(zhǔn)聯(lián)測點(diǎn)，當(dāng)少于6個(gè)聯(lián)測點(diǎn)時(shí)，應(yīng)該去掉二

19、次項(xiàng)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(gè)或更多的水準(zhǔn)聯(lián)測點(diǎn)，則可采用三次曲面函數(shù)來擬合，效果會(huì)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(diǎn)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(duì)基準(zhǔn)站進(jìn)行設(shè)置?；鶞?zhǔn)站可架設(shè)在已知點(diǎn)上，也可架設(shè)在未知點(diǎn)上。本文以徠卡1200接收機(jī)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(tái)天線的安裝，電臺(tái)天線、基準(zhǔn)站接收機(jī)、DL3電臺(tái)、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(hào)的接收。首先將基準(zhǔn)站架設(shè)在未知點(diǎn)上，將基準(zhǔn)

20、站接收機(jī)與手薄連接好（進(jìn)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(jī)與電臺(tái)主機(jī)連接，電臺(tái)主機(jī)與電臺(tái)天線連接好；基準(zhǔn)站接3機(jī)與無線電發(fā)射天線最好相距3m開外，最后用電纜將電臺(tái)和電瓶連結(jié)起來，但應(yīng)注意正負(fù)極。注意事項(xiàng)：無線電發(fā)射天線，不是架設(shè)的越高越好，根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整天線高度。風(fēng)大時(shí)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(gè)圖標(biāo)“管理”，選擇第5項(xiàng)“配置集”，然后按F2新建，輸入名字。按F1存儲(chǔ)，直到在“實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)模式在“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)”處選擇電臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸類型，即數(shù)據(jù)格式，可選格式LEICA專

21、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(dòng)站必須與之相同?！岸丝凇笨扇芜x其一，然后按F5設(shè)備，到左下圖4.3。圖4.3選擇電臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸類型如左上圖，按F6換頁到右上圖，在電臺(tái)卡頁處選擇“PacificCrestPDL”電臺(tái)，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(tái)通道，每一個(gè)通道對(duì)應(yīng)一個(gè)頻率，可直接輸入通道號(hào)值，如1，按回車鍵確認(rèn)即可。注意，如果參考站通道選1，流動(dòng)站電臺(tái)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。圖4.6

22、數(shù)據(jù)記錄在此處，“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)束保存。配置集建立完成后回到主菜單。4.1.2新建一個(gè)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(jìn)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(gè)作業(yè)被選用，以后要輸入數(shù)據(jù)才能進(jìn)入到這個(gè)作業(yè)里面?；氐街鞑藛巍?.1.3連接儀器，設(shè)置儀器為參考站把儀器連接加設(shè)好以

23、后，在主菜單界面選擇測量，進(jìn)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(diǎn)坐標(biāo)已知，我們可預(yù)先把此點(diǎn)的坐標(biāo)輸入到儀器里面，在“點(diǎn)號(hào)”處選擇參考站所在點(diǎn)的點(diǎn)號(hào)，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(diǎn)號(hào)”處回車，見圖4.11。圖4.11輸入點(diǎn)坐標(biāo)按F2新建，如右上圖，輸入已知點(diǎn)號(hào)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(diǎn)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(dòng)測量出當(dāng)前點(diǎn)位的WGS84座標(biāo)，輸入點(diǎn)號(hào)，按F1

24、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(shí)，只需按一下F1鍵停止即可回到主菜單。4.2流動(dòng)站設(shè)置4.2.1設(shè)置流動(dòng)站的配置集首先設(shè)置流動(dòng)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(dòng)站配置“實(shí)時(shí)模式”選擇“流動(dòng)站”，“實(shí)時(shí)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(xiàng)如上圖，按F5“設(shè)備”，到圖4.15。圖4.15選擇電臺(tái)按F6到右上圖，按上圖所示選擇，按F1繼續(xù)，到圖4

25、.16。圖4.16電臺(tái)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?dòng)站天線“按右上圖所示選擇，其他不變，繼續(xù)，以后的設(shè)置同前面所講靜態(tài)設(shè)置一樣。4.2.2新建一個(gè)作業(yè)文件在主菜單界面選“管理”，見圖4.17。圖4.17管理選“作業(yè)”進(jìn)入圖4.18。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。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(gè)作業(yè)被選用，以后要輸入數(shù)據(jù)才能進(jìn)入到這個(gè)作業(yè)里面。回到主菜單。4.2.3測量在主菜單進(jìn)入測量界面，見圖4

26、.20。圖4.20測量如左上圖，選擇建立的作業(yè)，選擇建好的流動(dòng)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(tái)信號(hào)聯(lián)通了，上圖紅圈處應(yīng)為十字絲，才表明儀器初始化完成，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(dòng)解，精度約為分米級(jí)。輸入點(diǎn)號(hào)，按F1觀測，如圖4.21。圖4.21測量在3DCQ處顯示精度，一般地，固定解的精度應(yīng)該在厘米級(jí)或者毫米級(jí)，看“RTK定位”后面的數(shù)值表示測量了幾個(gè)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(diǎn)測量完成，移動(dòng)儀器到下一點(diǎn)重復(fù)測量。4.3建立坐

27、標(biāo)系統(tǒng)因?yàn)镚PS接收機(jī)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(gè)轉(zhuǎn)換關(guān)系，即建立一個(gè)坐標(biāo)系，把GPS坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成我們需要的坐標(biāo)。在LEICA-1230GPS接收機(jī)里面建立坐標(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(gè)點(diǎn)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

28、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(gè)以上點(diǎn)的已知坐標(biāo)值。要建立坐標(biāo)系，我們必須已知點(diǎn)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(dòng)站直接到已知點(diǎn)上面去通過RTK測量得到這個(gè)點(diǎn)的WGS84坐標(biāo)，這樣，這些點(diǎn)的地方坐標(biāo)和WGS84坐標(biāo)均已知?，F(xiàn)在我們已知三個(gè)點(diǎn)的地方坐標(biāo)和WGS84坐標(biāo)，地方坐標(biāo)點(diǎn)號(hào)為1，2，3，保存在作業(yè)名稱為difang里面，WGS84坐標(biāo)點(diǎn)號(hào)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

29、步法和經(jīng)典三維法之間，就不詳細(xì)介紹了）。4.3.1一步法在儀器主菜單，選“程序”，進(jìn)入菜單，到圖4.22。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點(diǎn)作業(yè)”處選擇已知的WGS84坐標(biāo)點(diǎn)所在的作業(yè)，在“地方坐標(biāo)點(diǎn)作業(yè)”處選擇已知的地方坐標(biāo)點(diǎn)所在的作業(yè)，“方法”選擇通常，按F1繼續(xù)，到圖4.23。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。圖4.24匹配點(diǎn)在左上圖，按F2“新建”，到右上圖，在“WGS84點(diǎn)”選一個(gè)點(diǎn)，在“已知點(diǎn)”處選一個(gè)與84點(diǎn)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，“匹

30、配類型”中選擇右上圖，按F1繼續(xù)，到圖4.25。圖4.25新建匹配點(diǎn)在左上圖按F2“新建”到右上圖，再選擇一對(duì)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，按F1繼續(xù)，再如上兩步，直到所有的點(diǎn)都加入進(jìn)來，如圖4.26。圖4.26匹配點(diǎn)如左上圖按F1計(jì)算，到右上圖，如紅圈處，看殘差是否滿足要求，一般地，殘差應(yīng)該為厘米級(jí)或者毫米級(jí)。按F3“結(jié)果”，再按F4“比例”，如圖4.27。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(cuò)。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?/p>

31、，進(jìn)入測量界面，如圖4.28。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。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(jìn)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。4.3.2經(jīng)典三維法（以北京1954坐標(biāo)系為例）在儀器主菜單選擇程序菜單進(jìn)入，見圖4.30。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(diǎn)作業(yè)”處選擇已知的WGS84坐標(biāo)點(diǎn)所在的作業(yè)，在“地方坐標(biāo)點(diǎn)作業(yè)”處選擇已知的地方坐標(biāo)點(diǎn)所在的作業(yè)，“方法”選擇通常，按F1繼續(xù)

32、，到圖4.31。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。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。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500000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。圖4.34匹配點(diǎn)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。圖4.35選擇

33、匹配點(diǎn)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(gè)點(diǎn)已知點(diǎn)才可計(jì)算，前面所講的一步法只要兩個(gè)點(diǎn)就可以計(jì)算，一般地，點(diǎn)越多效果越好，當(dāng)然已知點(diǎn)的坐標(biāo)值精度要足夠好，且已知點(diǎn)最好是同級(jí)別精度的點(diǎn)，下面操作同上面所講的一步法一樣，按F1計(jì)算，檢查結(jié)果，保存即可。第五章RTK聯(lián)合全站儀測圖實(shí)例5.1測區(qū)概況我單位承擔(dān)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(gè)主要的山體，山上以荒草和灌木為主。兩個(gè)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(rèn)真討論、試驗(yàn)和分析，決定對(duì)于接收衛(wèi)星信號(hào)較好的

34、山坡和平坦地區(qū)采用RTK進(jìn)行碎部測量；其余地區(qū)采用全站儀進(jìn)行碎部測量；全站儀所需圖根控制點(diǎn)采用RTK進(jìn)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(dòng)態(tài)GPS接收機(jī)、兩臺(tái)徠卡全站儀進(jìn)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(jì)，地形圖不進(jìn)行分幅，等高距為1m。5.2人員配置在人員分工上，RTK分為3組(每個(gè)流動(dòng)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(fù)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(jì)算機(jī)，根據(jù)野外草圖進(jìn)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

35、開時(shí)段測圖。5.3已有資料分析測區(qū)附近有GPS四等點(diǎn)3個(gè)，保存完好，精度滿足要求。1個(gè)點(diǎn)在測區(qū)外2個(gè)點(diǎn)在測區(qū)內(nèi)，用這3個(gè)點(diǎn)做RTK的點(diǎn)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(shí)為全站儀測圖測量圖根點(diǎn)。按照城市測量規(guī)范中地形測量的要求進(jìn)行地形圖的碎部測量。測量方法是全站儀與RTK聯(lián)合進(jìn)行地形要素的自動(dòng)采集和存儲(chǔ)，并通成圖。對(duì)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(jìn)行全數(shù)字野外數(shù)據(jù)采集。實(shí)地繪制地形草圖，對(duì)于樹木較多或房屋密集的村莊等采用RTK給定圖根點(diǎn)位，利用全站儀采集地形地物等特征點(diǎn)，實(shí)地繪制草圖。回到室內(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?jì)算機(jī)，

36、根據(jù)實(shí)地繪制的草圖，在計(jì)算機(jī)上利用CASS6.0成圖軟件進(jìn)行制圖。RTK作業(yè)的具體操作：采用RTK技術(shù)進(jìn)行碎部點(diǎn)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(diǎn)時(shí)，遇到一些對(duì)衛(wèi)星信號(hào)有遮蔽的地帶，這時(shí)可采用RTK給出圖根點(diǎn)的點(diǎn)位坐標(biāo)，然后采用全站儀測碎部點(diǎn)坐標(biāo)。全站儀作業(yè)的具體操作：整平對(duì)中，對(duì)中偏差不得超過1mm；啟動(dòng)全站儀，進(jìn)入文件管理界面，建立文件名，并選擇該文件在文件下存儲(chǔ)；以后視點(diǎn)為檢核點(diǎn)進(jìn)行檢核，偏差在限差范圍內(nèi)方可進(jìn)行點(diǎn)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(diǎn)數(shù)據(jù)信息。全站儀注意事項(xiàng)一個(gè)測站應(yīng)一個(gè)方向觀測，切勿盤左盤右不分；一個(gè)測站儀器如有碰動(dòng)需重新對(duì)中整平

37、檢核。5.5RTK成果的質(zhì)量檢驗(yàn)為了檢驗(yàn)RTK圖根點(diǎn)實(shí)際精度，RTK測量結(jié)束后，應(yīng)用徠卡全站儀對(duì)部分通視圖根點(diǎn)間的相對(duì)位置關(guān)系進(jìn)行實(shí)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(diǎn)為已知GPS點(diǎn)，共聯(lián)測檢查了20個(gè)圖根點(diǎn)。根據(jù)導(dǎo)線測量成果與RTK結(jié)果的較差，可算出圖根點(diǎn)相對(duì)于相鄰點(diǎn)點(diǎn)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(diǎn)點(diǎn)位中誤差mp=4.3cm，高程中誤差mh=6.3cm；分別小于預(yù)設(shè)精度10cm，也小于城市測量規(guī)范規(guī)定值20cm；完全符合圖根控制和碎部點(diǎn)精度要求。由于RTK測設(shè)的相鄰圖根點(diǎn)之間并沒有直接聯(lián)系，因此，其“相鄰點(diǎn)”與導(dǎo)線測量中所講的相鄰點(diǎn)意義不同，它僅僅是

38、地理位置的相鄰，彼此之間沒有誤差傳遞，相鄰點(diǎn)之間的點(diǎn)位誤差只與衛(wèi)星信號(hào)的質(zhì)量以及衛(wèi)星的分布質(zhì)量有關(guān)。因此，不能以導(dǎo)線測量的相對(duì)誤差、角度中誤差等指標(biāo)作為衡量RTK相鄰點(diǎn)精度的指標(biāo)。表5.1圖根點(diǎn)與導(dǎo)線點(diǎn)精度對(duì)比分析表點(diǎn)號(hào)坐標(biāo)較差（cm）點(diǎn)位較差高程較差dxdydp/cmdH/cmT1+3.1-2.33.9+7.1T2-0.9+3.53.6+5.0T3+4.3+4.05.9+8.0T4+3.7+5.16.3+7.8T5+1.1+3.94.1+6.5T6+2.7-2.23.5-4.3T7+4.8-3.76.1-9.7T8-1.1+0.81.4+6.0T9+0.7+1.81.9-0.8T10+3.5+4.75.9+9.3T11+5.0+3.76.3+10.1T12-0.9+1.11.4+4.3T13+0.2+1.81.8-0.2T14-0.1+1.51.5+0.6T15+3.4+2.14.0-3.7T16+5.8+3.16.6+7.0T17+1.2+0.81.4+4.6T18+4.7+3.45.8+