GPS-RTK联合全站仪在新农村建设中的应用

钱跃磊,黄明江,俞铮铮,方建峰

(1.许昌学院城市与环境学院,河南许昌461000;2.许昌学院城市与环境学院,河南许昌461000;3.河南三门峡义马煤业集团,河南三门峡472000)

0 引 言

进行社会主义新农村建设,必须先对农村的地形现状进行统一的测量绘图,生产出符合社会主义新农村建设需要的数字地图,为新农村建设的总体规划提供决策依据。以临颍县某村测绘数字地形图实践为例,具体介绍RTK联合全站仪技术在地形图测绘中的应用。

1 测区概况

该测区位于河南省临颍县北部,环境优美,交通便利。现用地为东西长约 1500m,南北宽约1000m,地势平坦、开阔,相对高差约为10m,属于平原地区。区内房屋错综复杂,树木较多,通视条件差,另外测区内有几条人工河流。该村气候温和,雨量适中,光照充足,四季分明,多年平均气温为16℃,植被多为田地和荒草地。

2 测图工作方案

农村建设不同于城市建设,新农村建设测绘产品的主要用户是乡镇村庄,甚至是农户[1]。由于该测区离城市较远,测区面积不大,没有已知控制点可用,所以采用独立坐标系,以磁北方向作为坐标纵方向[2]。具体实施步骤如下:

1)在视野开阔的地方选定一中心点A,并假设其坐标和高程,然后以此点为测站点,磁北方向作为后视方向,用全站仪测出另外一点B的坐标。

2)以A、B两点为已知点,对RTK进行该测区的点校正。

3)采用RTK联合全站仪进行数据采集。对于开阔地、居民地外围等满足RTK作业的区域采用RTK接收机进行作业;对于树木较多、居民地内部等采用RTK无法进行作业的区域,采用 RTK模式布设图根控制点,利用全站仪进行观测。

3 外业数据采集

3.1 基准站的设置

本次测绘采用的是南方灵锐S86接收机。在地形测图中,基准站一般架设在测区的中间开阔位置,覆盖范围为10km。并且基准站要远离各种强电磁干扰源(如高压线、微波站、微波通道、电视台等),周围无明显的大面积信号反射物(如大面积水域、大型建筑物等)。可减少电磁干扰及多路径效应对测量成果的影响[3]。

基准站架好,整平。开机,看屏幕左下角显示的是什么模;如为“基站模式”需等待5s后会自动进入基站状态。看屏幕上的PDOP小于3以后,按F1启动→“单点坐标”,按电源键确定启动基准站。正常启动内置电台后主机上TX和DATA灯会连续闪[4]。

3.2 流动站设置

移动站开机,看屏幕右下角显示的是什么模式。如为“移动站模式”等待5s后会自动进入移动站状态。如为其他模式把主机切换到“移动站模式”。会自动重启系统,进入移动站状态。然后按电源键,可以将数据链改为“内置电台”通道与基准站内置电台或外接电台通道一致即可。设置完毕后分别以A点和B点两个已知点进行点校正,校正完毕后,测量其中一个已知点进行检核,如果正确则可以进行数据采集,否则,重新进行校正。

3.3 碎步点数据采集

1)利用RTK进行数据采集

经过点校正后,RTK接收机便可以实时得到地形点在当前坐标系下的三维坐标。测量人员在地形特征点上垂直立测杆,待手薄出现固定解,保存此点数据,并依次测量其它各特征点。另一测量人员画草图,以便内业进行绘图。

2)全站仪对RTK的辅助测量

由于受卫星的截止高度角的限制,接收机在遇到高建筑物或在树下时,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;对于树木较多、居民地内部等采用RTK无法进行作业的区域,采用RTK模式测出图根控制点,然后利用全站仪进行观测。两者均困难的房屋密集区可以适当借助皮尺量距,用草图将点号串连绘制地物。这样可以大大加快测量速度,提高作业效率[5]。

4 内业绘图

4.1 CASS软件简介

CASS地形地藉成图软件是基于AutoCAD平台技术的GIS前端数据处理系统。广泛应用于地形成图、地藉成图、工程测量应用、空间数据建库等领域,全面面向GIS,彻底打通数字化成图系统与GIS接口,使用骨架线实时编辑、简码用户化、GIS无缝接口等先进技术。自CASS软件推出以来,已经成长成为用户量最大、升级最快、服务最好的主流成图系统。本次测绘的成图完全依赖于此软件的功能。

4.2 数据处理

由于灵锐S86及其手簿和NTS-300型全站仪都是南方测绘公司的产品,加上CASS软件亦是南方测绘开发的绘图软件,两者采集的数据经过简单的处理或转换即可得到统一的后缀为“.dat”的cass坐标文件。DAT坐标文件的格式为:点号,编码,Y坐标,X坐标,H高程。

4.3 CASS绘图处理

此次新农村测量选择了CASS7.0进行内业成图工作。南方CASS软件是在CAD平台上开发的新一代数字化成图软件,好学易用、功能强大、接口灵活、可实现快速测绘成图。在野外采集了大量的碎部点信息并画好草图后,就可以利用成图软件进行内业成图工作[6]。

首先,打开绘图软件CASS7.0,输入图形比例尺,启用展点命令后,将外业测的数据展到软件绘图区域,然后根据外业所绘草图,人机交互编辑,连接成图,如图1所示。

图1 河南临颍某村地形图

5 RTK联合全站仪测图的优点

1)利用RTK进行测图,作业过程灵活,不受通视条件和距离的限制,流动站测一个点的观测时间仅为3～5 s,工作效率高[7]。

2)作业模式一致、点位精度均匀。每个点的误差均为随机产生,不会象传统测量一样产生误差积累,RTK技术让测量工作的过程快捷,成果更可靠。

3)作业时间短、节省费用。用GPS-RTK技术进行地形图测绘,不需要布设控制网点,降低了劳动强度,节省了测量费用,由于作业时间短,节省了人力物力和资金。

4)在RTK难以接收到信号的地区,可随时采用RTK测出布设图根控制点,利用全站仪进行补充测量。

6 结 论

RTK与全站仪的联合使用使测量工作更加省时省力,而且精度也得到了保证。在社会主义新农村建设中,采用此种方法生产符合新农村建设需要的数字地形图得到了实践检验,是一种技术和经济都可行的方法,并为今后管理社会主义新农村打下良好的基础,在数字化社会主义新农村建设规划中有一定的推广价值。

[1]丁莉东,徐永跃,张 健,等.测绘在新农村建设中存在的问题和对策[J].现代测绘,2006,29(6):42-44.

[2]高 宁,高彩云,柏春岚.数字化测绘在新农村建设中的应用[J].安徽农业科学,2008,36(6):2480-2482.

[3]李天文.GPS原理及应用[M].北京:科学出版社,2004.

[4]南方测绘有限公司.南方灵锐S86产品手册[M].2007.

[5]吴东亮,尚颖娟,谷达华,等.RTK系统、全站仪及CASS软件在地形测绘中的应用探讨[J].测绘科学,2009,34(2):194-196.

[6]周建郑,赵 杰.兰考县新农村建设1:1 000地形图测绘中RTK技术的应用[J].安徽农业科学,2007,35(24):7726-7728.

[7]韩伟清,邓迪祥.RTK技术在数字测图中的应用研究[J].人民长江,2007,38(5):83-84.