1、浅论全站仪的数字化技术在地形图测绘中的应用 摘要 ： 本文探讨了基于全站仪的数字化技术在任丘市 1:500 地形图测绘中的应用。主要介绍了基于全站仪的数字化技术在任丘市 1： 500 地形图测绘中的作业流程、实施过程及任丘市地理信息系统的建立过程。本文结合基于全站仪的数字化技术在任丘市 1:500 地形图测绘中的应用进行初步讨论。它与传统的模拟绘图法相比，具有工作效率高、劳动强度低、人力及物力资源消费少，成图美观、精度高便于保存管理及更新方便等优点。 关键词 ： 全站仪 ,数字化技术； 测绘，应用 Abstract: this paper discussed by using digital
2、technology based on the data topographic map surveying 1:500 renqiu city in the application. Mainly introduces the tachometer based on digital technology in renqiu city 1:500 topographic map surveying and mapping of the work flow, the implementation and geographic information system establishment re
3、nqiu city process. This paper based on the tachometer digital technology in renqiu city 1:500 topographic map surveying and mapping applications of the preliminary discussion. It and traditional analog drawing method, it is characterized by high efficiency, low labor strength, manpower and material
4、resources consumption less, mapping, artistic, and high precision to preserve them management and update the convenience etc. Keywords: tachometer, digital technology; Surveying and mapping, application 中图分类号： P231.5 文献标识码： A 文章编号： 引 言 随着全站仪技术的不断成熟，全站仪已经在各种工程施工测量，特别是平面测量中被广泛应用。高新测绘技术的开发和应用，数字化测绘技术的应
5、用得到迅速发展。为满足任丘市规划和建设的需要，任丘市国土资源局决定开展任丘市城区范围内 1： 500 比例尺数字化地形图测绘工作，同时，华北油田也要对坐落在任丘市内的油田各部门进行 1:500 地形图测绘工作。 1 测区范围和自然地理概况 本测区范围为任丘市，它位于河北省中部，京、津、保三角地带。市区北距北京 151 公里，东北距天津 135 公里，西距保定 66 公里，西南距省会石家庄 201 公里。地理坐标为东经，北纬之间，总面积 1023 平方公里，东西横距 42.5 公里，南北纵距 41 公里。任丘属环京津、环渤海经济开放带，是国务院确定的对外开放县市之一。 任丘自然资源丰富，矿产资源
6、主要有石油 和天然气， 1985 年探明石油储量 9.3 亿吨，天然气 16 亿立方米。国家大型企业华北石油管理局、中国石油华北油田分公司、中国石油华北石化分公司驻在市区，是我国重要的石油生产基地。 2 资料收集及作业准备 2.1 控制网资料 本测区利用了两个国家 B 级点 1133、 1137 和一个国家 C 级点 C135 做为起算点，布设了四等 GPS 控制网。经踏勘，起算点的等级和位置满足布设本次四等 GPS 控制网的需要。本项目四等水准网利用了一个国家 B 级 GPS 点（ 1137），两个二等水准（ II 霸任 15、 II 任河 5）共 3 个点作为起算点。 2.2 地形图资料
7、本测区范围内的 1:5 万比例尺地形图可作为本次测绘的工作底图。河北省第 二测绘院于 2011 年 5 月航测完成的 1:10000 影像可作为本次作业的参考资料。 2.3 采用的设备 采用的仪器设备有： （ 1）三台 TOPCON 公司生产的 GPSX1-GPS 接收机和随机数据处理软件 TG 2PS-1 TN; （ 2）美国仪器公司生产的 Trimbe 5700RTK 基准站双频接收机 3 台； （ 3） Trimbe 5700RTK 流动站站双频接收机 3 台； （ 4） TOPCON 全站仪 5 台； （ 5）徕卡 TC405 全站仪 5 台； （ 6） ZS3 水准仪 2 台； （
8、7）戴尔台式电脑 10 台及相关通讯设备。 （ 8）所有仪器在作业前均通过检测，性能和精度均符合标称精度。 2.4 作业流程 2.4.1 平面坐标系统 平面坐标系统采用任丘市地方坐标系，即 1980 年西安坐标系，以 11606 00 为中央子午线的高斯正形投影平面直角坐标系统，投影面为参考椭球面。 2.4.2 高程系统 高程采用 1985 国家高程基准，由于测区为平原居民地地形，可不绘制等高线。高程注记至 0.01m。 2.4.3 总体技术路线和作业流程 地形图测绘采用全站仪全野外数字化采集成图方法测绘 1500 比例尺地形图。其技术流程如图： 平面控制采用四等 GPS 控制测量，水准采用四
9、等水准测量，图根加密测量采用 GPS RTK 方法测量，个别 GPS 卫星信号较弱区域，如树木、高楼密集区域，可采用图根导线布设。 本测区地形图测量使用全站仪利用极坐标法和距离交会等方法进行野外点位数据的采集，在计算机 上使用开思测绘软件编辑成图。最终地形图数据格式为 AutoCAD2004 的 DWG 数据格式。 2.5 精度要求和技术指标 2.5.1 控制测量精度指标 四等 GPS 平面控制点相对于起算点点位中误差小于 5cm 。一级 GPS 平面控制点相对于起算点点位中误差小于 5cm 。四等水准测量的环线或附合于高等级点间水准路线长度不超过 15km；结点间距离不超过 10.5km。
10、2.5.2 1:500 地形图精度指标 图根点相对于起算点点位中误差小于图上 0.1mm。 图根点相对于图根起算点的高程中误差小于测图基本等高距的/10(0.05m)；高程注记点相对于邻近图根点的高程中误差小于 0.15m。 2.5.3 数字航空摄影测量精度指标 航摄比例尺： 1:11000；地面分辨率：小于 10cm。像控点相对于起算点的点位中误差小于图上 0.10mm 。高程中误差小于 0.05 米。 2.5.4 三维建模精度指标 (1)地形模型为高精度 DEM 及 1:1000DOM 进行制作。地形模型细节层次采用 LOD3 级 (细节层次 3 级 )，模型如实地反映地形的起伏特征及地表
11、色彩， DOM 分辨率小于 0.2 米， DEM 格网间距为小于 2.5m2.5m ，平坦地区的高程精度小于 0.7m。 (2)地面上建筑物模型分别采用精细模型、标准模型及基础模型。具体要求如下： 1)精细模型：平面精度小于 0.2m，高度精度小于 0.2m，中误差的两倍值为最大误差。 2)标准模型：平面位置精度小于 0.5m，高度精度小于 0.5m。 3)基础模型：平面精度不低于 2m，高度精度不超过 2m。 3 平面控制网的布设和测量 3.1 平面控制网的名称 控制网应分两级布设，首先布设四等 GPS 控制网，名称为任丘市四等 GPS 平面控制网。在四等 GPS 控制网基础上，加密布设一级
12、 GPS 控制网。 3.2 平面控制网的设计方案 利用一等 1137、二等 1133、 C135 三个控制点作为本次施测的四等 GPS 控制网起算点，重新布设四等 GPS 控制点 11 个，网图见附录任丘市四等 GPS 控制网设计略图。 3.3 控制网的点位选埋 点位布设位置宜选在地形较高、位置稳定、视线开阔的地带或路面上，不宜选在易破坏的区域。 3.4 作业方法 四等 GPS 网的观测采用静态相对定位观测方法，观测时段不少于 45 分钟，平均重复设站数不得小于 1.6 次；一级 GPS 网的观测采用快速静态相对定位观测方法，观测时间不少于 15 分钟，平均重复设站数不得小于 1.6 次。 4
13、 高程控制网的布设和测量 4.1 水准路线的等级及精度指标 4.1.1 起算点： C135、一等 1137、二等任霸 15 三个水准点作为本次水准测量的起算点。 4.1.2 水准控制测量采用四等水准路线进行施测。 4.1.3 水准网中最弱点的高程中误差相对于起算点不得大于 20 mm 。 4.2 水准路线布设方案 四等水准路线的布设以联测四等 GPS 点以及一级 GPS 点的高程为目的。根据平面控制点的分布情况布设成附合水准路线或结点网。四等水准测量的路线长度不超过 15 公里，结点间或结点与高级点间的符合路线长度不超过上述长度的 0.7 倍。 4.3 水准网点位基本要求 按照设计的水准路线，
14、经过四等和一级 GPS 控制网点时水准点名沿用原 GPS 点名。 4.4 水准观测 4.4.1 水准测量仪器及标尺： 水准仪：四等水准测量应使用不低于 DS3 等级的仪器。水准仪使用前应按“ 三、四等水准规范 ” 第 6.2 条表 4 的要求进行检验。如使用电子水准仪、自动安平水准仪，使用前应由专业检定部门进行检定并在有效期内使用。按照水准规范的要求定期进行 i 角的检校。 水准标尺：应使用与水准仪配套的水准标尺，电子水准仪应使用与之配套的专用标配标尺（如条码铟瓦尺）；标尺也应经过专业检定部门检定合格并在有效期内使用。四等水准测量使用的水准标尺使用前应严格按照 “ 三、四等水准规范 ” 第 6
15、.2 条表 4 的要求进行检验。 4.4.2 水准观测： 四等水准测量观测采用中丝读数法，直读距离，观测顺序为后 -后 -前 -前。当水准路线为附合路线或闭合环时采用单程测量。若采用支线必须往返测或单程双转点观测。 5 地形图测量 5.1 图根控制测量 图根点测量用图根导线布设和 GPS RTK 动态技术布设。图根点编号方法以测区内不重号为原则。 5.1.1 图根导线布设方法 1.在等级点的基础上布设图根导线，一般可发展两次；图根导线点密度以满 足测图需要为原则。 2.图根点高程可采用全站仪或测距仪随平面控制同时施测。在采用全站仪测 距高程导线施测图根点高程时，可对向观测高差两次，较差应小于
16、0.4 mS （是测距边长，以 Km 为单位）。也可采用测距仪对向观测垂直角一测回，指标 差 2 级应小于 15“。仪器高、觇标高应准确量取到毫米，导线应闭 (附 )合于高 等级高程控制点上，路线闭合差不超过 40 L (mm)（以 km 为单位）。 5.1.2 动态 GPS-RTK 测量技术布设图根点方法 动态 GPS-RTK 测量主要用于图根控制测量。 GPS 观测应按照 “GPS 规程 “有关规定执行。不同参考站之间和不同批次之间测量点位应多设重合点进行精度检核。 5.2 1:500 地形图测绘 （ 1）采用全站仪进行全野外数字化测图，数据格式为 “CAD” 的数据格式。 （ 2）地形图
17、测绘内容最晚截止到测图完成日期现状为准。 （ 3）对于施工区域的地物以当时建设现状为准。不便测量的以地类界标出 范围，注 “ 施工 ” ，便于测量的可标注 “ 正建 ” 等内容。 (4)各种建筑物按地物和地面相交的几何图形作为该建筑物的范围线。 （ 5）具体作业步骤如下： 1)使用全站仪于图根导线点上设站、定向、检查，施测碎部点坐标和高程点，利 用全站仪内部存储器记录观测数据、野外绘制草图、记录观测点号和相应地物。 2)将全站仪记录数据传输至计算机，将数据格式转换为开思软件数据格式，利用 开思软件展绘野外采集数据点号，对应草图绘制数字化地形图。根据相应图式、 规范和设计书对地物进行分层、编码。
18、 3)将数字化地形图按坐标进行分幅。 4)对分幅图进行图廓整饰和接边。 6 质量控制措施与原则 6.1 为保证本项目的顺利进行，在项目的实施过程中，作业单位根据外业和内 业的项目进度情况，实时掌控项目中出现的问题。 6.2 检查内容分为：内业图面检查、外业检查、精度检查。 6.3 作业过程中，原始观测数据的整理应指定专人负责，并对涉及到本项目所 使用的资料、数据进行确认、整理、检核，检查确认无误后方可上交成果。 结束语 总之，全站仪高程测量的精度也被普遍认可，应用趋于成熟。基于全站仪的数字化技术在现代城市测绘中发挥着重要的作用，也是未来城市测绘发展的重要趋势。只要我们在总结传统城市测绘经验的基础上大胆借鉴和创新，与时俱进，我们的测绘水平一定可以迈上更高的发展平台。 参考文献 1吴北平 中国地质大学 GPS 网络 RTK 定位原理与数学模型研究 2003 2赵玉花 . 计算机技术在工程测绘中的应用 . 黑龙江水利科技 2003 (03) 3国家质量技术监督局 . 全球卫星定位系统 ( GPS) 测量规范 . GB/ T 18314 -2001. 4张冬梅 . 数字地图制图技术浅析 . 测绘通报 2009 (12)： 65-67.
