A. 淺析幾種常用地形圖測繪方法
陳奕寶 （上海隧道工程質量檢測有限公司，上海 201401） 中圖分類號：TB2 文獻標識碼：A 文章編號：1003-2738（2012）05-0327-02 摘要: 現代技術的發展使得測繪技術不斷更新，新的測繪方法促進了測繪精度、測繪水平的提高。本文著重介紹了全站儀測圖和GPS-RTK技術兩種測繪方法，對其工作原理、特點以及適用范圍進行了總結，對相關工作人員有一定的借鑒作用。 關鍵詞：全站儀；GPS-RTK；測繪方法一、引言現代科學技術的快速發展，極大的促進了地形測繪技術的更新，大比例地形圖的測繪方法由現在的全站儀配合測圖精靈、全站儀配合繪草圖等方法替代了原來的經緯儀測圖、平板白紙測圖等，新的測繪方法無論在技術上還是在精度上都有了質的飛躍。此外，測量中採用的GPS-RTK技術，極大的提高了大比例地形圖的測繪效率和精度。本文作者結合自己多年從事地形測繪的經驗，對全站儀測繪和GPS-RTK技術進行了簡要分析，對從事測繪作業的技術人員有一定的借鑒作用。 二、利用全站儀測繪地形圖 （一）全站儀的主要特點。 全站儀具有耐用、精密、輕巧等特徵，操作起來簡單方便，內存大、測量精度高，可以實現乘常數加常數的改正、自動補償改正、水平距離換算等。隨著技術的發展，全站儀正向著標准化、智能型、開放性、全自動等方向發展，被防範用於建築施工測量、地形圖測繪等領域中。作為一種新型的測量儀器，全站儀特點主要有以下幾點：①在進行地形圖測繪時，可以同時進行地形測量和控制測量。②運用全站儀進行工程施工放樣時，可將設計圖紙中相關點快速的測設到地面上。③運用全站儀進行變形監測時，可以實現對地質災害、建築物變形等的實時監測。④運用控制測量時，全站儀具有後方交會、前方交會、導線測量等功能，測量精度高，儀器操作簡單，可以大幅提高測量作業速度。⑤在一個測站就可以完成測量的全部內容，主要有高差測量、距離測量、角度測量等，並可以存儲和傳輸測量數據。⑥全站儀可以藉助傳輸設備實現與繪圖儀、計算機的連接，進而構成一體式的測繪系統，極大的提升了地形圖測繪的工作效率和測繪質量。 （二）主要工作過程介紹。 利用全站儀進行地形圖測繪主要包括以下過程：採集數據、處理數據、編輯圖形以及輸出圖形等。採集數據就是獲取地形圖測繪所需要的數據信息，主要是所測繪實體的屬性以及空間位置等信息。外業採集可以有兩種不同的工作方式，一種是在野外利用全站儀獲取數據，將獲得的數據存入全站儀的內存中，或者是將數據轉存到掌上電腦中，之後再將轉存的數據導入計算機中進行後期處理；另一種是直接將計算機與全站儀在野外進行連接，全站儀測量所獲得的數據實時傳輸到與其相連的計算機中，實地添加地理屬性，進而直接成圖。 （三）測繪方法分析。 1.建立地形圖測繪的平面控制坐標系。在正式進行地形圖測繪前，應當先建立平面控制坐標系。實際操作中，一般是選用大地坐標系作為平面控制坐標系，這樣可以很方便的利用已有的國家三角點。如果在所測繪的范圍內不存在確定的控制點時，可以在測區內建立自己的直角坐標系，並以地球正磁北為零作為直角坐標系的起始方位角。 2.採集數據。在測區范圍內選擇一個視線開闊，可以觀察到測區內絕大部分測點的點作為全站儀的站點，並在該點設置標記。將全站儀架設在站點上，將掌上電腦等設備連接到全站儀上，開啟測圖精靈進行數據的採集。在進行地貌、地物測繪時，所需要的測點有所區別，有多點地物、帶狀地物、獨點地物等，因而就需要結合現場情況而分別對待。如在進行建築物測繪時，就需要進行至少三個點的數據採集，而進行獨點地物測繪時就只需要進行一個點的數據採集。在進行特殊地物測繪時應當依據地物的變化情況，合理確定采點的位置和數目，以求能夠很好的控制其形狀的變化，進而降低測量誤差。此外，在進行數據採集時還應注意以下幾點：①若測量時同時採用多個棱鏡，應當盡可能的使各個棱鏡的高度相當；若需要變化某一點棱鏡高時，注意要更新改點的棱鏡高。②測繪作業時，測繪人員應當配有對講機，以便測量人員測繪時及時進行溝通，避免因溝通問題而出錯。③在設置全站儀測點時，要明確機器所在點的點號，以及後視點的點號，若點號弄混將導致測量數據全部報廢。 3.數據處理。依據測點坐標，參照測圖要求進行地形圖的繪制，而目前全站儀測圖主要是採用CASS測圖軟體來實施，該款軟體是以Auto CAD為平台的數字化測繪數據採集系統，通過其「電子平板」的作業方式，可以連接全站儀的所有數據介面，進而達到自動輸入記錄所採集到的數據，並在野外作業的條件下就可以完成地形圖的繪制；或者是利用掌上電腦下載測圖精靈數據，之後再結合數據在CASS上完成制圖。參照實地測量時所繪制的草圖進行地形圖的繪制，將各個測點用標准符號相連，在完成地物繪制後，結合測區實際的地形情況進行等高線的繪制，以對其進行修補。由於不同的紙張變形存在差異，地形圖與衛星圖像二者的投影不同等原因，使得地形圖與衛星圖片放在一起時不能達到完全重合，這時就需要通過兩圖的對照比較，以局部重合的辦法進行地物的繪制。期刊文章分類查詢,盡在期刊圖書館在已經能獲得地圖、航拍圖片等資料的前提下，進行實地考察並設置判讀標志，譬如地名、結構、房屋層次等文字元號，進而實現對地形圖地貌的繪制。 三、利用GPS-RTK測繪地形圖 （一）工作基本原理及技術特點。 GPS-RTK是一種實時動態定位技術，以載波相位觀測值為基礎，可以實時提供測點的三維定位結果。GPS-RTK通常由三部分構成：①基準站，主要為雙頻GPS接收機；②流動站，主要是實時差分軟體系統以及雙頻GPS接收機；③數據鏈，主要是GSM手機以及數據電台。 利用GPS-RTK技術進行地形圖測繪主要具有以下技術特點：①測量結果能夠實時動態的顯示出來，工作過程較為透明、直觀；可以實時查看坐標的定位精度，同時有效的解決了以往測繪技術不能快速成圖、實時動態放樣的問題。②外業作業時間短；觀測條件適宜的情況下，只需要大約4s的時間就可以獲得測點的三維坐標。③作業時間不受限制；利用GPS-RTK技術測繪時，只要在測點能夠同時接收到4顆衛星的信號就可以進行測繪作業。④自動化水平高； GPS-RTK技術操作起來較為簡便，測量人員只需要將天線對中、整平，測量電線的高，然後開啟電源就可以實現自動測量，大大降低了測量人員的工作量，已然實現了智能化。 （二）GPS-RTK在工程測量中的應用。 GPS-RTK以其高效、自動、實時、快速等特點被廣泛應用於隧道、橋梁、道路、水利等工程測量中。①普通控制測量；利用 GPS-RTK 技術可連續測設加密控制點的三維坐標，以滿足局部區域使用全站儀進行分項工程測量的需要。②數字化地形圖測量；採用 GPS-RTK 測圖，可以大幅度降低測圖所需的控制點數目，改變了以往的「先控制、後測圖」的測量方式。只需一個人採集點位坐標數據，再將其導入到數字化軟體中，即可生成各種比例尺的地形圖，大幅度減少勞動力，有效提升測圖效率。③地籍測量；GPS-RTK 技術可實時測定每一宗土地的權屬界址點的位置，將獲取的數據處理後導入 GPS 系統中即可及時得到地籍圖。④施工放樣測量；RTK 隨機軟體中包含放樣的功能，可進行點、直線、曲線的施工放樣測量。在測量控制器中輸入事先設計好的點、線路要素，即可自動生成對應的放樣點，控制器通過實時顯示測點里程和偏移距離指導放樣工作。 （三）測量作業的工作流程。 採用GPS-RTK技術進行測量作業的工作流程如下：①相關資料的收集；在進行測量作業前，應當根據實際情況來收集測區已知的高等級控制點，並對控制點數據進行檢查以確保其真實性。②前期所收集到的高等級控制點絕大多數不能直接採用，需要對測區控制點進行加密，並將加密點和原有的控制點作為基準站的位置，測量其實際高程及坐標，之後將接收機設置在基準站上配置參數。③將GPS接收機安放在流動站上，並將接收機初始化；它可以再某一個測點上初始化後，進行動態測量作業，此外還可以在動態測量的情況下完成GPS接收機的初始化。③GPS測量時所採用的坐標系為WGS-84坐標系，而實際工程中大多使用的是地方獨立坐標系，因而就需要確定進行坐標轉換的參數。如果所測繪地區之前曾進行過靜態控制網測量，那麼就能夠很容易獲得轉換關系；若未進行過靜態控制測量，就應該在測區選擇控制點進行現場校核，選用三個以上的點來修正RTK參數。在明確了地方獨立坐標系與WGS-84坐標系的轉換參數以後，利用RTK中的測量控制器，就可以很容易的獲得定位點的獨立坐標。⑤在確定所使用的坐標轉換參數的正確性後，就可以結合工程的實際情況，在測區內進行實時測量等工作。 （四）提高測繪質量的措施。 應用GPS-RTK技術進行地形圖測繪時，由於受到衛星狀況的限制、天空環境的影響，作業變形相比標稱距離小、數據傳輸時容易受到外界環境的限制和干擾，山區、城市高樓密集區測繪易失信號、初始化時間過長，個別設備精度和穩定性不高的影響，直接影響了地形圖測繪的質量和精度，為此，在測繪工作中要採取必要措施提高測繪質量，主要有：①測繪前盡可能選擇使用穩定性好、精度高的設備，規避由於設備質量對測繪的影響。②使用已有測點進行比較；利用布設控制網時的靜態GPS的多餘控制點，將其測量結果與RTK測得的結果進行對比，進而實現對測量結果的檢查，這種方法易受到控制點數目的限制，但方法較好。③重新測量比對法；在每次測量初始化以後，對前一次已經測過的高精度控制點進行重新測量，對比兩次測量的結果，若誤差在允許值范圍內方可進行測量，這種方法通常用於沒有控制點的地方。 四、結語利用全站儀配合使用測圖精靈程序，可以較為理想的採集繪制出不同屬性的地物、線形，進而生成大致的圖形，具有操作方便、直觀性強的優點。在控制測點數量少、通視性差的條件下，普通測量儀器無法順利進行測繪的山區，利用GPS-RTK技術很好的進行測繪作業，效果良好，可以節省大量的人力、物力。總之，利用全站儀、GPS-RTK技術進行地形圖測繪是較為理想的測繪方法，可以有效提升工作效率，獲得良好的經濟、社會效益。 [2]南親江,丁莉東. GPS-RTK在地質勘探工程測量中的應用[J]. 能源技術與管理. 2008(06):132-133。 [3]彭維吉,彭奇娟,朱明建. 淺談全站儀數字測圖設站錯誤的可視化處理[J]. 北京測繪. 2010(04):218-219。 [4]趙衛林. RTK定位技術在地形圖測繪中的應用[J]. 科技信息(科學教研). 2007(16):41-42 [5]令狐義強．GPS-RTK 技術在城市地籍測量中的應用[J].測繪與空間地理信息，2011，34( 3) : 108-109。 [6]吳月琴. 大比 例尺 地面數 字測 圖的概 述和 草圖法 測圖 [ J] .山西建築, 2009, 35( 16) : 361- 363。