GPS测量技术在矿区地形测绘中的应用.doc

1、GPS 测量技术在矿区地形测绘中的应用摘要：文章简要介绍了 GPS 实时动态差分技术（RTK）的基本原理，重点分析了在地形测绘中使用 RTK 进行碎部测量的方法以及 RTK 在进行数字化地形测绘中的优点。 关键词：RTK 技术；数据采集；地形测绘；数字化测图 中图分类号： P217 文献标识码： A 引言 RTK 技术具有精度高、速度快、费用省、操作简便、误差不积累、作业效率高等特点，其在测量中的应用受到了测量人员的重视和青睐，已广泛应用于地形测量、地籍测量、房地产测量、工程测量、地质测量等领域。本文以某钼矿普查区地形测量为例，以南方灵锐-S86GPS 测量系统为仪器样本，介绍了 RTK 定位

2、基本原理、RTK 测量方法，分析总结了 RTK在地形测绘方面的优点。 一、GPS 技术概述 （一） 、GPS 的由来 GPS 又被称之为全球卫星定位系统，它是由美国陆、海、空三军联合在上世纪 70 年研制开发的一款空间卫星导航定位系统。在当时，研制该系统的最终目的是为了给美国军方提供全天候、全球性、实时性的导航服务，并收集各种情报和作为应急通讯之用。随着 GPS 的不断发展和完善，其现已被广泛应用于诸多领域当中，尤其是在工程测量领域中获得了大范围的推广使用。 （二） 、基本原理 RTK（Real Time Kinematic）技术是以载波相位观测为根据的实时动态差分 GPS 测量技术，其原理是

3、：在基准站上安置一台 GPS 接收机为参考站，对所有可见 GPS 卫星进行连续观测，并将观测数据通过无线电传输设备，实时的发送给在各个监测点上移动观测的 GPS 接收机，移动GPS 接收机在接收 GPS 信号的同时，通过无线电接收设备接收基准站传输的观测数据，再根据差分定位原理，实时解算出监测点三维坐标及精度（即基准站与流动站坐标差 X、Y、H，加上基准坐标得到的每个点的 WGS84 坐标，通过坐标转换参数得出流动站每个点的平面坐标 X、Y和海拔高 H） 。 二、GPS 应用于地形测绘中的技术优势分析 （一） 、定位精度高 通过大量的试验和工程实践应用结果表明，采用载波相 位观测来进行静态相对

4、定位，在小于 50km 的基准线上，测量的相对精度能够达到 110-6210-6；在 100500km 的基准线上测量精度也能够达到 10-610-7。尤其是近几年来观测技术和数据处理技术的不断发展和完善，使得 1000km 以上的相对定位精度能够达到或是超过 10-8。此外，GPSRTK 的定位精度也能够达到厘米和分米级，可以满足绝大多数工程测量的需求，其测量精度如表 1 所示。 表 1GPS 实时定位、测时与测速精度 （二） 、测站之间无需通视 一些常规的测量方法都需要保持良好的通视条件，并且还要保障测量控制网具有良好的图形结构。但采用 GPS 技术 进行测量却只需要观测站上方 15角的空

5、间开阔即可，这是因为测站与卫星之间的信号收发是基本垂直的，所以测站与测站之间并不需要进行通视，这样一来便无需建造觇标，有利于减少测量工作的费用。此外，由于 GPS 不受通视和图形结构条件限制，使选点工作变得更加灵活，基本能够按照实际工作的需要确定合适的点位，从而省去了传统测量方法中的过渡点等测量工作。但是需要补充说明一下，在有些测量作业中，GPS 常常会与其它常规测量方法联合使用，在这一前提下，GPS 设点时应当至少确保一个方向的通视条件良好。 （三） 、观测时间短 通常情况下，采用 GPS 的静态相对定位观测 200km 以内的基线所需要的时间为单频接收机 1h 左右、双频接收机 1520m

6、in 左右；若是采用GPSRTK 实时动态定位的话，流动站初始的观测时间约为 15min，并且能够随时进行定位，每站的观测时间一般只需要几秒钟左右。此外，通过GPS 技术建立控制网还能进一步缩短观测时间，从而有效地提高观测作业效果。 （四） 、全球全天候作业 分布在太空中的 GPS 卫星比较多，并且所有卫星呈均匀分布，这在一定程度确保了全球地面都能够被连续覆盖，换言之，无论在地球上的任何地点和任何时间都能开展观测工作，这为测量作业提供了方便。同时，GPS 在进行地形测量时主要是借助外太空的卫星来获取相应的数据信息，这样便可以确保 24h 不间断地进行监测，一般除了雷雨天气不易采用 GPS 进行

7、观测之外，在其余天气里 GPS 都可以进行测量，而常规测量技术却经常会受到室外天气状况的影响。 三、作业过程 （一） 、作业流程 在运用 RTK 技术进行地形测绘时，可以省去图根控制测量这一环节，其作业流程可划分为以下五个阶段：第一阶段收集资料；第二阶段首级控制测量；第三阶段外业数据采集；第四阶段内业数据处理；第五阶段成果整理输出。 （二） 、碎部测量 1、野外数据采集 测区地形图测量采用国产南方灵锐 S86 双频 GPS 接收机及配套测图软件-工程之星。启动 GPS 仪器设置为移动站模式，连接 POSIN 手簿，运行工程之星测图软件，加入 E 级 GPS 控制网中求得的坐标转换参数（七参数结

8、果） ，并利用 E 级 GPS 控制点进行坐标校正和数据检测。运用GPSRTK 实时动态差分定位法在固定解状态下采集（其 RTK 平面精度：10mm1PPm，RTK 高程精度：20mm1PPm）测区内地形、地貌的三维数据。测量过程中对河流、堤坝、电力线、植被及沟谷地性线分类测量，测量人员以测点的点位进行连线，按点号顺序勾绘出草图。 采用 RTK 技术进行测图时，仅需一人操作仪器，在要测的碎部点上呆 1-2 秒钟并同时输入特征编码，记录于 POSIN 手簿，回到室内由 CASS7.0成图软件输出所要求的地形图。 2、数据输出 RTK-POSIN 手簿可以直接把野外采集的碎部点数据导出为“dat”

9、格式文件，可把该数据文件保存于当天工作数据目录下。 如配合使用全站仪，也可将全站仪通过数据传输线将野外采集的坐标数据传输到计算机，对于传输到计算机的数据，其扩展名为“dat” ，格式如下： 1 点点名（或点号） ，1 点编码，1 点 Y（东）坐标，1 点 X（北）坐标，1 点高程（H） N 点点名（或点号） ，N 点编码，N 点 Y（东）坐标，N 点 X（北）坐标，N 点高程（H） 坐标数据文件内每一行代表一个点；每个点 Y，X，H 的单位均为“m”；编码为测图代码，可以为空，其后的逗号不能省略；所有的逗号不能在全角方式下输入。 对数据里不要高程的碎部点，把高程数据值删除。 （三） 、地形图编

10、辑 室内将 POSIN 手簿、全站仪内存中的数据文件传输入微机中，在CASS7.0 成图软件中对坐标数据加以处理后配合外业勾绘出的草图，进行展点连线、类别区分、属性赋于、性质注记等编辑。测区地形根据数据文件建立 DTM 模型、图面 DTM 完善、绘制等高线，根据测区地形复杂情况及类别等高距采用 2 米。等高线修剪、注记，图面修饰等编辑成图，成图比例尺为 1:2000。采用 50cm50cm 正方形分幅。用 HP5000 彩色喷墨绘图仪喷绘成图。 （四） 、成果整理及输出 成果资料包括作业过程中直接形成的文字、图、表等，将全部成果资料进行汇总、整理并装订成册，做到所有成果资料齐全、完整，字迹清楚

11、，纸张良好，最后进行检查验收。 （五） 、质量评述 1/2000 地形图测量过程中对测区内邻近控制点检测误差小于 5cm，不同基准站对地物特征点重复检测小于 10cm。地形图测量满足地质矿产勘查测量规范中规定的地物点对附近图根点的平面位置中误差在平地、丘陵地不大于图上 0.6mm；等高线平面位移不大于图上 0.6mm。地形图符号及注记满足15001100012000 地形图图式要求。 结束语 综上所述，GPSRTK 在地形测绘中，不仅能减少作业人员，减少工序，而且可以提高数据采集的质量和速度，大大提高了作业效率，节约了成本，起到了事半功倍的效果。 参考文献 1谢刚生，范铀，倪晓东等.数字化地形地籍成图系统 CASS70 参考手册M广州：南方测绘仪器有限公司，2006. 2王婷.RTK 定位技术在地形测图和工程控制测量中的应用A.江苏省测绘学会 2011 年学术年会论文集C.2011（11）.