GNSS测量技术：GNSSRTK在地形测量中的应用

RTK技术可以用于地形测量中图根点测量和碎部点测量。地形测量主要技术要求应符合表5.8的规定。

表5.8 RTK地形测量主要技术要求

注: ①点位中误差指控制点相对于起算点的误差。

②采用网络RTK测量可不受流动站到基准站间距离的限制，但宜在网络覆盖的有效服务范围内。

1.RTK图根点测量

图根点标志宜采用木桩、铁桩或其他临时标志，必要时可埋设一定数量的标石。

RTK图根点测量时，地心坐标系与地方坐标系的转换关系的获取方法参照前述参数计算相关知识，也可以在测区现场通过点校正的方法获取。RTK平面控制点测量流动站观测时应采用三角架对中、整平，每次观测历元数应大于10个。RTK图根点测量平面坐标转换残差应≤图上±0.07mm。RTK图根点测量高程拟合残差应不大于1/12等高距。RTK图根点测量平面测量两次测量点位较差应小于图上±0.1mm，高程测量两次测量高程较差应小于1/10等高距，两次结果取中数作为最后成果。

2.RTK碎部点测量

RTK碎部点测量时，地心坐标系与地方坐标系的转换关系的获取方法参照前述参数计算相关知识，也可以在测区现场通过点校正的方法获取。当测区面积较大，采用分区求解转换参数时，相邻分区应不少于2个重合点。

RTK碎部点测量平面坐标转换残差应≤图上±0.1mm。RTK碎部点测量高程拟合残差应≤1/10等高距。RTK碎部点测量流动站观测时可采用固定高度对中杆对中、整平，每次观测历元数应大于5个。连续采集一组地形碎部点数据超过50点，应重新进行初始化，并检核一个重合点。当检核点位坐标较差小于或等于图上0.30mm时，方可继续测量。

(1)新建测量任务

架设基准站和流动站仪器，打开手簿的工程之星软件。新建任务，启动基准站和流动站，进行点校正。当进入“固定”状况，可以进入碎部测量阶段。

(2)点存储设置

点击工程之星“设置→其他设置→存储设置”进入存储设置对话框。存储设置对话框，此界面有三项设置分别为: 存储类型设置、存储点屏幕显示、属性设置。如图5.33和图5.34所示。

图5.33 存储设置

图5.34 平滑存储设置

存储点屏幕显示是设置已存储点在屏幕上的显示，选中“点名”表示在测量屏幕上显示测量点的点名; 选中“属性”表示在测量屏幕上显示测量点的属性; 点数的设置有“0”和“全部”，“0”表示在屏幕上不显示测量点，“全部”则反之。属性设置是设置测量点时的属性，“保持不变”表示默认点的属性为0，“和点名一致”表示点的属性和点名设置相同。

存储类型设置是设置软件存储测量点类型，其类型有以下四种:

1)一般存储

即对点位在某个时刻状态下的坐标进行直接存储，点位坐标每秒刷新一次，操作方式有快捷键操作和菜单操作。

2)平滑存储

即对每个点的坐标多次测量取平均值。在存储条件选择平滑存储，然后平滑存储下面设置时间间隔，点击右上角的“OK”退出存储条件设置，平滑存储设置完毕。此时可以按手簿键盘的字母键“A”或点击快捷键“S”进行平滑测量，点击后出现如图5.35所示的界面，表示还有几次平滑测量正在进行，图5.36表示平滑测量完成，然后点击“确定”或者按手簿上面的右下角的回车键“Enter”保存数据。

3)自动存储

即按设定的记录条件自动记录测量点。首先要设定自动存储的条件，自动存储条件有Single(单点解)、DGNSS(差分解)、Float(浮点解)和Fixed(固定解)四种选择，一般状况下我们选择自动存储条件为Fixed(固定解)，根据需要选择是按时间还是按距离来存储，然后输入相应的间隔，点击右上角的“OK”，自动存储设置完成。如图5.37所示。这时可以点击“测量→自动存储→开始测量”，开始根据设定好的条件记录数据; 但需要停止自动存储时，点击“测量→自动存储→停止测量”来结束自动存储。如图5.38所示。

图5.35 正在进行平滑处理

图5.36 平滑处理完成

图5.37 自动存储设置

图5.38 停止自动存储设置

4)偏移存储: 类似于测量中的偏心测量，记录的点位不是目标点位，根据记录点位和目标点位的空间几何关系来确定目标点。如图5.39所示。例如要测量A点，但在A点不能或不便进行测量(如房屋内或遮蔽物下)，这时就要用到偏移存储了。如果在B点可以测量，又知道AB之间的距离和方位角和AB之间的高差，那么通过偏移存储就可以测出A点的坐标了。在点存储类型中选择了偏移存储，然后按字母“A”键或点击快捷键“S”就会弹出偏移值输入的对话框。如图5.40所示。

图5.39 偏移存储

图5.40 偏移值输入的对话框

(3)地形点测量

在工程之星主菜单上选择“测量→目标点测量”，即进入点测量界面，具体参考5.2.2常规RTK测量系统作业模式一节所述。

(4)查看已测点位信息

选择“工具→查看测量点”，可以查看当前测量文件中的各点的状态和坐标，包括该点的点名、坐标、高程和编码信息。如图5.41所示。在测量、放样等界面下，按“B”两次，可直接进入查看测量点。进入查看测量点后，可以看见当前的所有点，前面的图标显示为解状态，分别表示单点解、浮点解和固定解，在窗口最下方有说明。

图5.41 查看测量点

3. 成果数据导出

RTK地形测量外业采集的数据应及时从数据记录器中导出，并进行数据备份，同时对数据记录器内存进行整理。测量成果以不同的格式输出，不同的成图软件要求的数据格式不一样，例如南方测绘的成图软件CASS的数据格式为: 点名，属性，Y，X，H。

(1)手簿数据导出

点击“项目→文件输出”，打开文件格式输出对话框，在“数据格式”下拉菜单中选择需要输出的格式，选择数据格式后，单击“源文件”，选择需要转换的原始数据文件，选择相应的dat文件，单击目标文件，输入目标文件名，点击确定，点击转换，弹出转换完毕对话框，此时文件已经转换为需要的数据格式。分别如图5.42至图5.47所示。

图5.42 文件格式转换输出

图5.43 选择数据格式

图5.44 选择需要输出的原始数据文件

图5.45 选择源文件完成

图5.46 输入目标文件的名称

图5.47 转换后的成果文件路径

在工程之星软件中，工程都保存在Flash Disk\Jobs文件夹下，工程0901下包括如图5.48所示的文件和文件夹(两个文件夹名默认为data和result，不可改动): 0901.Ini、0901.par等文件为系统参数设置文件。文件夹data 中包括如图5.49 所示的文件:0901.dat，09011.dat，09012.dat，这些为测量成果坐标(x，y，h)文件; 123.dat是经过格式转换后生成的文件(用于导入成图软件)，格式说明: 点名，X坐标，Y坐标，高程，属性，点存储状态(固定解)，平面精度，高程精度，卫星颗数，PDOP，时间，缺省，缺省，天线高; 文件夹result中包括0901.rtk，09011.rtk，09012.rtk为测量成果原始坐标(WGS-84经纬度坐标)。

(2)手簿数据下载

图5.48 工程0901包含的文件

图5.49 data文件夹中的文件

南方工程之星测量手簿与电脑数据通信使用微软同步软件(Microsoft Active Sync)。用串口线连接好手簿COM口与PC机COM口，在PC机上双击同步软件桌面图标在手簿上双击“连接PC机”桌面图标连接软件，在同步软件文件下拉菜单中浏览进入我的电脑→Flashdisk→Jobs→某工程文件→data文件夹，找导出的测量成果文件复制到电脑所选路径下。如图5.50所示。(www.xing528.com)

图5.50 同步软件连接

4. 数据检查

用RTK技术施测的图根点平面成果应进行100%的内业检查和不少于总点数10%的外业检测，外业检测采用相应等级的全站仪测量边长和角度等方法进行，其检测点应均匀分布测区。检测结果应满足表5.9的要求。

表5.9 RTK图根点平面检测精度要求

用RTK技术施测的图根点高程成果应进行100%的内业检查和不少于总点数10%的外业检测，外业检测采用相应等级的三角高程、几何水准测量等方法进行，其检测点应均匀分布测区。检测结果应满足表5.10的要求。

表5.10 RTK图根点高差检测精度要求

注: D为检测线路长度，以km为单位。

我们知道，测量工作一贯遵循“先整体后局部”、“先控制后碎部”、“由高级到低级”的基本原则，GNSS-RTK数字成图也要依据这个原则。因此GNSS-RTK碎部测量必须在启动基准站与流动站、数据点采集与点校正两个步骤之后进行。如果没有连续操作，则下次必须重新重复上述步骤。

5. 数字成图

这里介绍的数字成图主要是测记模式下的内业成图方法。所谓测记模式成图就是外业采集碎部数据的同时，绘制工作草图，在工作草图上记录地形要素名称、碎部点连接关系，然后回到室内根据工作草图将碎部点展绘在计算机屏幕上，生成和输出各种专题图形。测记模式下CASS系统为数字测图提供了多种成图方法: 屏幕坐标定位成图法、测点点号定位成图法、引导文件自动成图法、简编码自动成图法等。其中使用屏幕坐标定位法、测点点号定位法和引导文件自动法三种方法时，外业在采集每一个碎部点坐标时不用在电子手簿或全站仪里输入地物编码，故又称为“无码方式”。

打开南方CASS6.0软件的操作界面如图5.51所示。CASS6.0的操作界面主要分为三部分: 顶部下拉菜单、右侧屏幕菜单和工具条，每个菜单项均以对话框或命令行提示的方式与用户交互应答，操作灵活方便。

顶部下拉菜单中每一个菜单下面又分为一、二等多级菜单，这些菜单几乎包括了CASS6.0和Auto CAD2004的所有图形编辑命令。右侧屏幕菜单是一个测绘专用交互绘图菜单，在使用该菜单的交互编辑功能绘制地形图时，必须先确定定点方式。CASS6.0右侧屏幕菜单中定点方式主要包括“坐标定位”、“测点点号”、“电子平板”、“数字化仪”等。工具栏则主要包含了Auto CAD2004和CASS6.0中的常用功能，用户可根据需要进行打开和关闭，方便操作，提高了作业效率。

图5.51 CASS6.0软件的操作界面

(1)利用屏幕坐标定位法成图

屏幕坐标定位法成图是将“坐标数据文件”中的碎部点展在计算机屏幕上，利用对象捕捉功能，对照草图上标明的点位，地物属性和连接关系，用鼠标在屏幕上捕捉点位，完成绘制。

1)定显示区

定显示区的作用是根据输入坐标数据文件的数据大小定义屏幕显示区域的大小，以保证所有碎部点都能显示在屏幕上。单击“绘图处理”菜单，在弹出的下拉菜单中选择“定显示区”命令，然后在弹出的“输入坐标数据文件名”对话框中(如图5.52所示)选择或输入已采集的原始坐标文件相应的原始坐标文件，单击打开后系统将自动检索文件中所有点的坐标，找到最大和最小坐标值，并在屏幕命令区显示坐标范围，如下所示:

最小坐标(米): X=30049.824，Y=40049.646

最大坐标(米): X=30300.004，Y=40350.059

图5.52 输入坐标数据文件名

2)展点

展点是将坐标数据文件中各碎部点点位及其属性(如点号，代码或高程等)显示在计算机屏幕上，以便绘图过程中能够更加直观地在图形编辑区内看到各测点之间的关系。单击“绘图处理”菜单，在弹出的下拉菜单中选择“展野外测点点号”命令，这时命令行窗口会提示要求输入绘图比例尺，直接输入比例尺分母，回车后在弹出的“输入坐标数据文件名”对话框中选择或输入要展出的坐标数据文件名，然后单击“打开”按钮，则数据文件中所有点以注记点号形式展现在屏幕上。如图5.53所示。

3)选择“坐标定位法”

移动鼠标至屏幕右侧菜单区选定“坐标定位”项，即进入“坐标定位”项的绘图菜单。

4)绘制平面图

CASS软件将所有地物要素细分为如文字注记、控制点、居民地等菜单，系统中所有地形图图式符号都是按照图层来管理的，每一个菜单都对应一个图层，如沟渠、湖泊、池塘、水井等地物均放在“水系设施”这一层，所有表示植被的符号都放在“植被园林”这一层。绘图时根据野外作业时绘制的工作草图，首先选择右面侧屏幕菜单中对应的选项，然后从该选项所弹出的界面中选择相应的地形图图式符号，点击后根据弹出的提示进行绘制，在绘制过程中为了定位准确要启用对象捕捉中的捕捉节点功能来拾取点，其他捕捉模式如捕捉端点、交点等可根据实际情况选择。另外也可以直接输入该点的坐标。

图5.53 展野外测点点号

(2)利用测点点号定位法成图

测点点号定位法成图原理类似于屏幕坐标定位成图法，所不同的是测点点号定位法成图时点位的获取是通过点号而不是利用“捕捉”功能直接在屏幕上捕捉所展的点罢了。利用该法绘制平面图，只需把上述“坐标数据文件”中的碎部点点号展在屏幕上，利用屏幕测点点号，对照草图上标明的点号，地物属性和连接关系，将每个地物绘出。方法如下:

1)定显示区

具体操作同前所述。

2)展点

具体操作同前所述。

3)选择“测点点号法”

在“定位方式”的菜单中选取“测点点号”项，系统将弹出一个对话窗，提示选择点号对应的坐标数据文件名。输入外业所测的坐标数据文件名，确认后，系统将所有数据读入内存，并且命令行会提示“读点完成，共读入多少个点”。

4)绘制平面图

“点号定位成图法”绘平面图，就是根据野外草图选择右侧屏幕菜单中各种地物图层里的地物符号，再依据命令提示，输入相应的点号绘制成图。

(3)利用引导文件自动成图法

该成图方法作业时，需要在内业人工编辑一个“引导文件”。引导文件是一个包含了地物编码、地物的连接点号和连接顺序的文本文件，它是根据草图在室内人工编辑而成的。然后将引导文件和坐标数据文件合并，生成一个包含地物全部信息的“简编码数据文件”。利用“简编码数据文件”即可把各种地物自动绘制成图。

1)编辑引导文件

如图5.54所示。

图5.54 编辑引导文件

2)定显示区

具体操作同前所述。

3)展点

为了使图形显示更加直观，便于进行图形的检查与编辑，最好把测点点号展在屏幕上。具体操作同前所述。

4)编码引导

“编码引导”的功能是自动将坐标数据文件(如为WMSJ.DAT)和前面编辑好的引导文件(如WMSJ.YD)通过点号建立联系，在读取数据的过程中生成简码坐标文件并以此自动完成平面图的绘制。如图5.55所示。

由引导文件得到的简编码坐标数据文件在形式上与野外采集的简编码坐标数据文件相同，但其实质有所不同，该文件每一行最前面的数字仅仅是顺序号，而不是点号。前者各个点已经经过重新排序，把同一地物点均放在一块，变成一个地物地存放，很有规律，其实质是把引导文件和坐标数据文件合二为一，包含了各个地物的全部信息。后者各个坐标是按采集时的观测顺序进行记录，同一地物点不一定放在一块，多个地物点可能相互混杂。其每行最前面的数字表示该点点号。

图5.55 编码引导成图