浅析几种常用地形图测绘方法

陈奕宝 （上海隧道工程质量检测有限公司，上海 201401） 中图分类号：TB2 文献标识码：A 文章编号：1003-2738（2012）05-0327-02 摘要: 现代技术的发展使得测绘技术不断更新，新的测绘方法促进了测绘精度、测绘水平的提高。本文着重介绍了全站仪测图和GPS-RTK技术两种测绘方法，对其工作原理、特点以及适用范围进行了总结，对相关工作人员有一定的借鉴作用。 关键词：全站仪；GPS-RTK；测绘方法一、引言现代科学技术的快速发展，极大的促进了地形测绘技术的更新，大比例地形图的测绘方法由现在的全站仪配合测图精灵、全站仪配合绘草图等方法替代了原来的经纬仪测图、平板白纸测图等，新的测绘方法无论在技术上还是在精度上都有了质的飞跃。此外，测量中采用的GPS-RTK技术，极大的提高了大比例地形图的测绘效率和精度。本文作者结合自己多年从事地形测绘的经验，对全站仪测绘和GPS-RTK技术进行了简要分析，对从事测绘作业的技术人员有一定的借鉴作用。 二、利用全站仪测绘地形图 （一）全站仪的主要特点。 全站仪具有耐用、精密、轻巧等特征，操作起来简单方便，内存大、测量精度高，可以实现乘常数加常数的改正、自动补偿改正、水平距离换算等。随着技术的发展，全站仪正向着标准化、智能型、开放性、全自动等方向发展，被防范用于建筑施工测量、地形图测绘等领域中。作为一种新型的测量仪器，全站仪特点主要有以下几点：①在进行地形图测绘时，可以同时进行地形测量和控制测量。②运用全站仪进行工程施工放样时，可将设计图纸中相关点快速的测设到地面上。③运用全站仪进行变形监测时，可以实现对地质灾害、建筑物变形等的实时监测。④运用控制测量时，全站仪具有后方交会、前方交会、导线测量等功能，测量精度高，仪器操作简单，可以大幅提高测量作业速度。⑤在一个测站就可以完成测量的全部内容，主要有高差测量、距离测量、角度测量等，并可以存储和传输测量数据。⑥全站仪可以借助传输设备实现与绘图仪、计算机的连接，进而构成一体式的测绘系统，极大的提升了地形图测绘的工作效率和测绘质量。 （二）主要工作过程介绍。 利用全站仪进行地形图测绘主要包括以下过程：采集数据、处理数据、编辑图形以及输出图形等。采集数据就是获取地形图测绘所需要的数据信息，主要是所测绘实体的属性以及空间位置等信息。外业采集可以有两种不同的工作方式，一种是在野外利用全站仪获取数据，将获得的数据存入全站仪的内存中，或者是将数据转存到掌上电脑中，之后再将转存的数据导入计算机中进行后期处理；另一种是直接将计算机与全站仪在野外进行连接，全站仪测量所获得的数据实时传输到与其相连的计算机中，实地添加地理属性，进而直接成图。 （三）测绘方法分析。 1.建立地形图测绘的平面控制坐标系。在正式进行地形图测绘前，应当先建立平面控制坐标系。实际操作中，一般是选用大地坐标系作为平面控制坐标系，这样可以很方便的利用已有的国家三角点。如果在所测绘的范围内不存在确定的控制点时，可以在测区内建立自己的直角坐标系，并以地球正磁北为零作为直角坐标系的起始方位角。 2.采集数据。在测区范围内选择一个视线开阔，可以观察到测区内绝大部分测点的点作为全站仪的站点，并在该点设置标记。将全站仪架设在站点上，将掌上电脑等设备连接到全站仪上，开启测图精灵进行数据的采集。在进行地貌、地物测绘时，所需要的测点有所区别，有多点地物、带状地物、独点地物等，因而就需要结合现场情况而分别对待。如在进行建筑物测绘时，就需要进行至少三个点的数据采集，而进行独点地物测绘时就只需要进行一个点的数据采集。在进行特殊地物测绘时应当依据地物的变化情况，合理确定采点的位置和数目，以求能够很好的控制其形状的变化，进而降低测量误差。此外，在进行数据采集时还应注意以下几点：①若测量时同时采用多个棱镜，应当尽可能的使各个棱镜的高度相当；若需要变化某一点棱镜高时，注意要更新改点的棱镜高。②测绘作业时，测绘人员应当配有对讲机，以便测量人员测绘时及时进行沟通，避免因沟通问题而出错。③在设置全站仪测点时，要明确机器所在点的点号，以及后视点的点号，若点号弄混将导致测量数据全部报废。 3.数据处理。依据测点坐标，参照测图要求进行地形图的绘制，而目前全站仪测图主要是采用CASS测图软件来实施，该款软件是以Auto CAD为平台的数字化测绘数据采集系统，通过其“电子平板”的作业方式，可以连接全站仪的所有数据接口，进而达到自动输入记录所采集到的数据，并在野外作业的条件下就可以完成地形图的绘制；或者是利用掌上电脑下载测图精灵数据，之后再结合数据在CASS上完成制图。参照实地测量时所绘制的草图进行地形图的绘制，将各个测点用标准符号相连，在完成地物绘制后，结合测区实际的地形情况进行等高线的绘制，以对其进行修补。由于不同的纸张变形存在差异，地形图与卫星图像二者的投影不同等原因，使得地形图与卫星图片放在一起时不能达到完全重合，这时就需要通过两图的对照比较，以局部重合的办法进行地物的绘制。期刊文章分类查询，尽在期刊图书馆在已经能获得地图、航拍图片等资料的前提下，进行实地考察并设置判读标志，譬如地名、结构、房屋层次等文字符号，进而实现对地形图地貌的绘制。 三、利用GPS-RTK测绘地形图 （一）工作基本原理及技术特点。 GPS-RTK是一种实时动态定位技术，以载波相位观测值为基础，可以实时提供测点的三维定位结果。GPS-RTK通常由三部分构成：①基准站，主要为双频GPS接收机；②流动站，主要是实时差分软件系统以及双频GPS接收机；③数据链，主要是GSM手机以及数据电台。 利用GPS-RTK技术进行地形图测绘主要具有以下技术特点：①测量结果能够实时动态的显示出来，工作过程较为透明、直观；可以实时查看坐标的定位精度，同时有效的解决了以往测绘技术不能快速成图、实时动态放样的问题。②外业作业时间短；观测条件适宜的情况下，只需要大约4s的时间就可以获得测点的三维坐标。③作业时间不受限制；利用GPS-RTK技术测绘时，只要在测点能够同时接收到4颗卫星的信号就可以进行测绘作业。④自动化水平高； GPS-RTK技术操作起来较为简便，测量人员只需要将天线对中、整平，测量电线的高，然后开启电源就可以实现自动测量，大大降低了测量人员的工作量，已然实现了智能化。 （二）GPS-RTK在工程测量中的应用。 GPS-RTK以其GX、自动、实时、快速等特点被广泛应用于隧道、桥梁、道路、水利等工程测量中。①普通控制测量；利用 GPS-RTK 技术可连续测设加密控制点的三维坐标，以满足局部区域使用全站仪进行分项工程测量的需要。②数字化地形图测量；采用 GPS-RTK 测图，可以大幅度降低测图所需的控制点数目，改变了以往的“先控制、后测图”的测量方式。只需一个人采集点位坐标数据，再将其导入到数字化软件中，即可生成各种比例尺的地形图，大幅度减少劳动力，有效提升测图效率。③地籍测量；GPS-RTK 技术可实时测定每一宗土地的权属界址点的位置，将获取的数据处理后导入 GPS 系统中即可及时得到地籍图。④施工放样测量；RTK 随机软件中包含放样的功能，可进行点、直线、曲线的施工放样测量。在测量控制器中输入事先设计好的点、线路要素，即可自动生成对应的放样点，控制器通过实时显示测点里程和偏移距离指导放样工作。 （三）测量作业的工作流程。 采用GPS-RTK技术进行测量作业的工作流程如下：①相关资料的收集；在进行测量作业前，应当根据实际情况来收集测区已知的高等级控制点，并对控制点数据进行检查以确保其真实性。②前期所收集到的高等级控制点绝大多数不能直接采用，需要对测区控制点进行加密，并将加密点和原有的控制点作为基准站的位置，测量其实际高程及坐标，之后将接收机设置在基准站上配置参数。③将GPS接收机安放在流动站上，并将接收机初始化；它可以再某一个测点上初始化后，进行动态测量作业，此外还可以在动态测量的情况下完成GPS接收机的初始化。③GPS测量时所采用的坐标系为WGS-84坐标系，而实际工程中大多使用的是地方独立坐标系，因而就需要确定进行坐标转换的参数。如果所测绘地区之前曾进行过静态控制网测量，那么就能够很容易获得转换关系；若未进行过静态控制测量，就应该在测区选择控制点进行现场校核，选用三个以上的点来修正RTK参数。在明确了地方独立坐标系与WGS-84坐标系的转换参数以后，利用RTK中的测量控制器，就可以很容易的获得定位点的独立坐标。⑤在确定所使用的坐标转换参数的正确性后，就可以结合工程的实际情况，在测区内进行实时测量等工作。 （四）提高测绘质量的措施。 应用GPS-RTK技术进行地形图测绘时，由于受到卫星状况的限制、天空环境的影响，作业变形相比标称距离小、数据传输时容易受到外界环境的限制和干扰，山区、城市高楼密集区测绘易失信号、初始化时间过长，个别设备精度和稳定性不高的影响，直接影响了地形图测绘的质量和精度，为此，在测绘工作中要采取必要措施提高测绘质量，主要有：①测绘前尽可能选择使用稳定性好、精度高的设备，规避由于设备质量对测绘的影响。②使用已有测点进行比较；利用布设控制网时的静态GPS的多余控制点，将其测量结果与RTK测得的结果进行对比，进而实现对测量结果的检查，这种方法易受到控制点数目的限制，但方法较好。③重新测量比对法；在每次测量初始化以后，对前一次已经测过的高精度控制点进行重新测量，对比两次测量的结果，若误差在允许值范围内方可进行测量，这种方法通常用于没有控制点的地方。 四、结语利用全站仪配合使用测图精灵程序，可以较为理想的采集绘制出不同属性的地物、线形，进而生成大致的图形，具有操作方便、直观性强的优点。在控制测点数量少、通视性差的条件下，普通测量仪器无法顺利进行测绘的山区，利用GPS-RTK技术很好的进行测绘作业，效果良好，可以节省大量的人力、物力。总之，利用全站仪、GPS-RTK技术进行地形图测绘是较为理想的测绘方法，可以有效提升工作效率，获得良好的经济、社会效益。 [2]南亲江，丁莉东. GPS-RTK在地质勘探工程测量中的应用[J]. 能源技术与管理. 2008(06):132-133。 [3]彭维吉，彭奇娟，朱明建. 浅谈全站仪数字测图设站错误的可视化处理[J]. 北京测绘. 2010(04):218-219。 [4]赵卫林. RTK定位技术在地形图测绘中的应用[J]. 科技信息(科学教研). 2007(16):41-42 [5]令狐义强．GPS-RTK 技术在城市地籍测量中的应用[J].测绘与空间地理信息，2011，34( 3) : 108-109。 [6]吴月琴. 大比 例尺 地面数 字测 图的概 述和 草图法 测图 [ J] .山西建筑， 2009， 35( 16) : 361- 363。