第三章数字化地形图的测绘第一节野外数据采集模式数字化测图通常分为外业数据采集和内业编辑处理两大部分，其中外业数据采集极其重要，它直接决定成图质量。外业数据采集就是在野外直接测定地形特征点的位置，并记录地物的连接关系及其属性，为内业处理提供必要信息及便于数字地图深加工利用。如何测定地形特征点的位置（坐标和高程），：并记录地物的连接关系及其属性（编码），是本章讨论的主要内容。一、测图前的准备工作1.控制测量野外数据采集包括两个阶段，即控制测量和地形特征点（碎部点）采集。实施数字测图之前必须先进行控制测量。控制测量方法与白纸测图法中的控制测量基本相同。控制测量主要使用导线测量，观测结果（方向值、竖角、距离、仪器高、目标高、点号等）自动或手工输入电子手薄，一般直接由电子手薄解算出控制点坐标与高程。对于图根控制点，还可采用“辐射法”和“一步测量法”。辐射法就是在某一通视良好的等级控制上，用极坐标测量方法，按全圆方向观测方式一次测定周围几个图根点。这种方法无需平差计算，直接测出坐标。为了保证图根点的可靠性，一般要进行两次观测（另选定向点）。所谓一步测量法就是将图根导线与碎部测量同时作业。2.仪器器材与资料准备实施数字测图前，应准备好仪器、器材、控制成果和技术资料。仪器、器材主要包括：全站仪、对讲机、电子手薄或便携机、备用电池、通讯电缆（若使用全站仪的内存或内插式记录磁卡，不用此电缆）、花杆、反光棱镜、皮尺或钢尺等。全站仪、对讲机应提前充电。在数字测图中，由于测站到镜站距离比较远，配备对讲机是必要的。目前多数数字测图系统在野外进行数据采集时，要求绘制较详细的草图。二、野外数据采集使用全站仪实施大比例尺野外数字测图，作业方式可区分为测记法和电子平板法。另外，数据采集还可以使用GPSRTK测绘模式。下面分别介绍这几种方式的野外数据采集。1.测记法施测测记法数据采集，每作业组一般需仪器观测员（兼记录员）1名，绘草图领镜（尺）员1名，立镜（尺）员1～2名，其中绘草图领镜员是作业组的指挥者，需技术全面的人担任。进入测区后，绘草图领镜（尺）员首先对测站周围的地形、地物分布情况大概看一遍，认清方向，及时接近似比例勾绘一份含主要地物、地貌的草图（若在放大的旧图上会更准确的标明），便于观测时在草图上标明所测碎部点的位置及点号。仪器观测员指挥立镜员到事先选好的某已知点上准备立镜定向：自已快速架好仪器，连接电子手簿，量取仪器高：然后启动操作全站仪和电子手薄，选择测量状态，输入测站点号和定向点号、定向点起始方向值（一般把起始方向值置零）和仪器高：瞄准定向棱镜，定好方向后，锁定全站仪度盘，通知立镜者开始跑点。立镜员在碎部点立棱镜后，观测员及时瞄准棱镜，用对讲机联30
30 第三章 数字化地形图的测绘 第一节 野外数据采集模式 数字化测图通常分为外业数据采集和内业编辑处理两大部分，其中外业数据采集极其 重要，它直接决定成图质量。外业数据采集就是在野外直接测定地形特征点的位置，并记 录地物的连接关系及其属性，为内业处理提供必要信息及便于数字地图深加工利用。如何 测定地形特征点的位置（坐标和高程），并记录地物的连接关系及其属性（编码），是本章 讨论的主要内容。 一、测图前的准备工作 1．控制测量 野外数据采集包括两个阶段，即控制测量和地形特征点（碎部点）采集。实施数字测 图之前必须先进行控制测量。控制测量方法与白纸测图法中的控制测量基本相同。控制测 量主要使用导线测量，观测结果（方向值、竖角、距离、仪器高、目标高、点号等）自动 或手工输入电子手簿，一般直接由电子手簿解算出控制点坐标与高程。对于图根控制点， 还可采用“辐射法”和“一步测量法”。辐射法就是在某一通视良好的等级控制上，用极坐 标测量方法，按全圆方向观测方式一次测定周围几个图根点。这种方法无需平差计算，直 接测出坐标。为了保证图根点的可靠性，一般要进行两次观测（另选定向点）。所谓一步测 量法就是将图根导线与碎部测量同时作业。 2．仪器器材与资料准备 实施数字测图前，应准备好仪器、器材、控制成果和技术资料。仪器、器材主要包括： 全站仪、对讲机、电子手簿或便携机、备用电池、通讯电缆（若使用全站仪的内存或内插 式记录磁卡，不用此电缆）、花杆、反光棱镜、皮尺或钢尺等。全站仪、对讲机应提前充电。 在数字测图中，由于测站到镜站距离比较远，配备对讲机是必要的。 目前多数数字测图系统在野外进行数据采集时，要求绘制较详细的草图。 二、野外数据采集 使用全站仪实施大比例尺野外数字测图，作业方式可区分为测记法和电子平板法。另 外，数据采集还可以使用 GPS RTK 测绘模式。下面分别介绍这几种方式的野外数据采集。 1.测记法施测 测记法数据采集，每作业组一般需仪器观测员（兼记录员）1 名，绘草图领镜（尺） 员 1 名，立镜（尺）员 1～2 名，其中绘草图领镜员是作业组的指挥者，需技术全面的人担 任。 进入测区后，绘草图领镜（尺）员首先对测站周围的地形、地物分布情况大概看一遍， 认清方向，及时接近似比例勾绘一份含主要地物、地貌的草图（若在放大的旧图上会更准 确的标明），便于观测时在草图上标明所测碎部点的位置及点号。仪器观测员指挥立镜员到 事先选好的某已知点上准备立镜定向；自己快速架好仪器，连接电子手簿，量取仪器高； 然后启动操作全站仪和电子手簿，选择测量状态，输入测站点号和定向点号、定向点起始 方向值（一般把起始方向值置零）和仪器高；瞄准定向棱镜，定好方向后，锁定全站仪度 盘，通知立镜者开始跑点。立镜员在碎部点立棱镜后，观测员及时瞄准棱镜，用对讲机联
系、确定镜高（一般设在一个固定的高度，如2.0m）及所立点的性质，输入镜高（镜高不变直接按回车键）、地物代码（无码作业时直接按回车键），确认准确照准棱镜后，再按电子手簿上的回车键，待电子手簿发出鸣响声，即说明测点数据已进入电子手簿，测点的信息已被记录下来。测记法数据采集通常区分为有码作业和无码作业。有码作业需要现场输入野外操作码（CASS7.0），操作规则的后面详细介绍。无码作业现场不输入数据编码，而用草图记录绘图信息。绘草图人员在镜站把所测点的属性及连接关系在草图上反映出来，以供内业处理、图形编辑时用。草图的绘制要遵循清晰、易读、相对位置准确、比例一致的原则。草图示例如图3-1。图中为某测区在测站1上施测的部分点。另外，需要提醒一下，在野外采集时，能测到的点要尽量测，实在测不到的点可利用皮尺或钢尺量距，将丈量结果记录在草图上室内用交互编辑方法成图：或利用电子手薄的量算功能，及时计算这些直接测不到的点的坐标。祥沥.在进行地貌采点时，可以用一站多镜的方法进行。一般在地性线上要有足够密度的点，特征点也要尽量测到。例如在山沟底测一排点，也应该在山坡边再测一排点，这样生成的等高线才真实。测量坎时，最好坎上坎下同时测点，这样生成的等高线才没有问题。在其它地形变化不大的地方，可以适当放宽采点密度。2.电子平板法施测电子平板法测图时，作业人员一般配置为：观测员1名，电子平板（便携机）操作人员1名，跑尺员1～2名，其中电于平板操作员为测图小组的指挥。EPSW电子平板测图系统是一个使用广泛有代表性的电子平板测图系统，下面以EPSW电子平板为例简介数据采集。X测站设置测站号确认仪器高1.50取消后视点图3-231
31 系、确定镜高（一般设在一个固定的高度，如 2.0m）及所立点的性质，输入镜高（镜高不 变直接按回车键）、地物代码（无码作业时直接按回车键），确认准确照准棱镜后，再按电 子手簿上的回车键，待电子手簿发出鸣响声，即说明测点数据已进入电子手簿，测点的信 息已被记录下来。 测记法数据采集通常区分为有码作业和无码作业。有码作业需要现场输入野外操作码 (CASS7.0)，操作规则的后面详细介绍。无码作业现场不输入数据编码，而用草图记录绘图 信息。绘草图人员在镜站把所测点的属性及连接关系在草图上反映出来，以供内业处理、 图形编辑时用。草图的绘制要遵循清晰、易读、相对位置准确、比例一致的原则。草图示 例如图 3-1。图中为某测区在测站 l 上施测的部分点。另外，需要提醒一下，在野外采集时， 能测到的点要尽量测，实在测不到的点可利用皮尺或钢尺量距，将丈量结果记录在草图上， 室内用交互编辑方法成图；或利用电子手簿的量算功能，及时计算这些直接测不到的点的 坐标。 在进行地貌采点时，可以用一站多镜的方法进行。一般在地性线上要有足够密度的点， 特征点也要尽量测到。例如在山沟底测一排点，也应该在山坡边再测一排点，这样生成的 等高线才真实。测量陡坎时，最好坎上坎下同时测点，这样生成的等高线才没有问题。在 其它地形变化不大的地方，可以适当放宽采点密度。 2.电子平板法施测 电子平板法测图时，作业人员一般配置为：观测员 1 名，电子平板（便携机）操作人 员 1 名，跑尺员 l～2 名，其中电于平板操作员为测图小组的指挥。 EPSW 电子平板测图系统是一个使用广泛有代表性的电子平板测图系统，下面以 EPSW 电子平板为例简介数据采集。 图 3-2
进行碎部测图，一般先在测站点安置好全站仪，通过测站设置对话框输入测站设置信息：测站点号、后视点号以及仪器高，如图3-2所示。然后以极坐标法为主，配合其它碎部点测量方法施测。数据采集可采用角、距记录模式，对话框如图3-3（a），也可采用坐标记录模式，对话框如图3-3（b）。图3-3（c）为视距法对话框。如遇特殊情况，则可选用电子平板系统所提供的其它碎部点测量方法（如：十字尺法、延长量边法、垂足法、直线方向交会法、直线距离交会法等）施测。记录点的全部信息后，自动计算出碎部点坐标，并可实时展点显示，随时连线和调用图式符号，及时成图。极坐标训量区凯度初尺测量区坐标辅入X地物号地物号地物「102点号100点号点号100连按连接连接编码200编码编码200直线方向】直线方向直线方向32.22水平角视距1362.6512.5竖直角中丝1402.410斜距水平角35.0202Z9.051.50坚直角87.12杆高区参加建模厂参加建模P参加建模厂高程注记厂高程注记厂高程注记图3-33.GPSRTK测绘以上所述的，用全站仪和电子手薄采用地物编码的方法，利用测图软件测绘地形图。都要求测站点与被测的周围地物地貌等碎部点之间通视，而且至少要求2一3人操作。如果采用GPSRTK技术进行测图时，仅需一人背着仪器在要测的碎部点观测1一2秒并同时输入特征编码，通过电子手薄或便携微机记录，在点位精度合乎要求的情况下，把个区域内的地形地物点位测定后回到室内或在野外，由专业测图软件可以输出所要求的地形图。用RTK技术测定点位不要求点间通视，仅需一人操作，便可完成测图工作，大大提高了测图的工作效率。第二节地形要素分类编码和野外采集数据的记录格式一、地形点的描述数字测图种地形点的描述必须具备三类信息：1.测点的三维坐标，确定地形点的空间位置，是地形图最几倍的原始信息。2.测点的属性，即地形点的类型及特征信息。3.测点的连接关系，据此可将相关的点连成一个地物。二、地形要素的分类和编码1、地形编码设计应遵循的原则：(1)符合国标图式分类，符合地形图绘图规则。32
32 进行碎部测图，一般先在测站点安置好全站仪，通过测站设置对话框输入测站设置信 息：测站点号、后视点号以及仪器高，如图 3-2 所示。然后以极坐标法为主，配合其它碎 部点测量方法施测。数据采集可采用角、距记录模式，对话框如图 3-3（a），也可采用坐 标记录模式，对话框如图 3-3(b)。图 3-3（c）为视距法对话框。如遇特殊情况，则可选用 电子平板系统所提供的其它碎部点测量方法 （如：十字尺法、延长量边法、垂足法、直线 方向交会法、直线距离交会法等）施测。记录点的全部信息后，自动计算出碎部点坐标， 并可实时展点显示，随时连线和调用图式符号，及时成图。 图 3-3 3.GPS RTK 测绘 以上所述的，用全站仪和电子手簿采用地物编码的方法，利用测图软件测绘地形图。 都要求测站点与被测的周围地物地貌等碎部点之间通视，而且至少要求2—3人操作。 如果采用GPS RTK 技术进行测图时，仅需一人背着仪器在要测的碎部点观测1—2秒并 同时输入特征编码，通过电子手簿或便携微机记录，在点位精度合乎要求的情况下，把一 个区域内的地形地物点位测定后回到室内或在野外，由专业测图软件可以输出所要求的地 形图。用RTK技术测定点位不要求点间通视，仅需一人操作，便可完成测图工作，大大提 高了测图的工作效率。 第二节 地形要素分类编码和野外采集数据的记录格式 一、地形点的描述 数字测图种地形点的描述必须具备三类信息： 1.测点的三维坐标，确定地形点的空间位置，是地形图最几倍的原始信息。 2.测点的属性，即地形点的类型及特征信息。 3.测点的连接关系，据此可将相关的点连成一个地物。 二、地形要素的分类和编码 1、地形编码设计应遵循的原则： ⑴符合国标图式分类，符合地形图绘图规则
(2)简练，便于操作和记忆，比较符合测量员的习惯。(3)便于计算机处理。2、现有系统所采用的地形编码方案1）三位整数编码按照GB/14804一1993《1：500、1：1000、1：2000地形图要素分类与代码》，地形要素分为九大类：①测量控制点：②居民地：③工矿企业建筑物和公共设施；④独立地物；③道路及附属设施；③管线及附属设施：①水系及垣栅：境界；③地貌与土质：植被。2）四位整数编码国标GB/14804一1993《1：500、1：1000、1：2000地形图要素分类与代码》采用四位整数编码，从左到右，第一位是大类码，用1～9表示，第二位是小类码，第三、第四位分别是一、二级代码。3）其它编码4）“无记忆编码”系统三、连接信息连接信息可分解为连接点和连接线型连接信息可分解为连接点和连接线型。当测点是独立地物时，只要用地形编码来表明它的属性，即知道这个地物是什么，应该用什么样的符号来表示。如果测的是一个线状地物，这时需要明确本测点与哪个点相连，以什么线型相连，才能形成一个地物。所谓线型是指直线、曲线或圆弧等。在EPSW中规定：1为直线：2为曲线：3为圆弧：空为独立点四、野外采集数据的记录内容和格式大比例尺数字测图野外采集的数据包括：一般数据，如测区代号，施测日期，小组编号和手薄记录序号等。仪器数据，如仪器类型，仪器误差，测距仪加常数、乘常数，观测方式等。方向观测数据，如方向号，目标的规标高，方向、天顶距和斜距的观测值等。碎部点观测数据，如点号，连接点号，连接线型，地形要素分类码，计算的X、Y坐标和高程等。控制点数据，如点号，类别，X、Y坐标和高程等。33
33 ⑵简练，便于操作和记忆，比较符合测量员的习惯。 ⑶便于计算机处理。 2、现有系统所采用的地形编码方案 1）三位整数编码 按照 GB/14804—1993《1：500、1：1000、1：2000 地形图要素分类与代码》，地形要 素分为九大类： ①测量控制点； ②居民地； ③工矿企业建筑物和公共设施； ④独立地物； ⑤道路及附属设施； ⑥管线及附属设施； ⑦水系及垣栅； ⑧境界； ⑨地貌与土质； ⑩植被。 2）四位整数编码 国标 GB/14804—1993《1：500、1：1000、1：2000 地形图要素分类与代码》采用四位 整数编码，从左到右，第一位是大类码，用 1～9 表示，第二位是小类码，第三、第四位分 别是一、二级代码。 3）其它编码 4）“无记忆编码”系统 三、连接信息 连接信息可分解为连接点和连接线型 连接信息可分解为连接点和连接线型。当测点是独立地物时，只要用地形编码来表明 它的属性，即知道这个地物是什么，应该用什么样的符号来表示。如果测的是一个线状地 物，这时需要明确本测点与哪个点相连，以什么线型相连，才能形成一个地物。所谓线型 是指直线、曲线或圆弧等。在 EPSW 中规定：１为直线；２为曲线；３为圆弧；空为独立点 四、野外采集数据的记录内容和格式 大比例尺数字测图野外采集的数据包括： 一般数据，如测区代号，施测日期，小组编号和手簿记录序号等。 仪器数据，如仪器类型，仪器误差，测距仪加常数、乘常数，观测方式等。 方向观测数据，如方向号，目标的觇标高，方向、天顶距和斜距的观测值等。 碎部点观测数据，如点号，连接点号，连接线型，地形要素分类码，计算的 X、Y 坐标 和高程等。 控制点数据，如点号，类别，X、Y 坐标和高程等
目前还没有统一的记录格式，各测图系统的数据格式都不尽相同。用户可以根据自己的作业习惯自行设计数据记录格式。如图3-7所示，一条碎部点记录格式可按如下形式设计：A表示点号：A2表示图形信息码，包括地形要素分类码，连接线型和连接顺序码，连接点号等：As、A、A分别表示碎部点的地形X、Y坐标和高程。AA2AsAAs图3-7第三节全站仪采集碎部点的测量方法一、测区的划分传统的平板测图是把测区按标准图幅划分成若干副图，以作业班组为单位按图幅分片一副一副进行测绘。数字化测图时不再受图幅的限制，以自然地块进行分区测绘。二、人员安排一个作业小组可配备：测站1人、镜站1～3人、绘图员1～2人。三、碎部点的确定碎部点都必须测定三维坐标，因此碎部点的确定应注意以下几点：(1)(2)(3)(4)(5) (6)(7) (8)四、全站仪在一个测站采集碎部点的作业过程1、测站安置仪器2、打开电源3、仪器参数设置4、定向5、坐标测量6、绘制工作草图7、结束测站工作五、数字测图碎步测量常用的方法全站仪测定碎步点的位置，最常用的方法是极坐标法。1、极坐标法极坐标法是测量碎部点最常用的方法。如图3-8所示，Z为测站点，O为定向点，P，为待求点。在Z点安置好仪器，量取仪器高，照准O点，读取定向点O的方向值Lo（常配置为零，以下设定向点的方向值为零），然后照准待求点Pi，量取标高（镜高）Ri，读取方向值Li，再测出Z至Pi点间的距离D，和竖角ai：（全站仪大部分以天顶距Ti表示。T=90°一a:），则待定点坐标和高程可由式（3-1）求得：34
34 目前还没有统一的记录格式，各测图系统的数据格式都不尽相同。用户可以根据自己 的作业习惯自行设计数据记录格式。如图 3-7 所示，一条碎部点记录格式可按如下形式设 计：A1 表示点号；A2 表示图形信息码，包括地形要素分类码，连接线型和连接顺序码，连 接点号等；A3、A4、A5 分别表示碎部点的地形 X、Y 坐标和高程。 A1 A2 A3 A4 A5 图 3-7 第三节 全站仪采集碎部点的测量方法 一、测区的划分 传统的平板测图是把测区按标准图幅划分成若干副图，以作业班组为单位按图幅 分片一副一副进行测绘。数字化测图时不再受图幅的限制，以自然地块进行分区测绘。 二、人员安排 一个作业小组可配备：测站 1 人、镜站 1～3 人、绘图员 1～2 人。 三、碎部点的确定 碎部点都必须测定三维坐标，因此碎部点的确定应注意以下几点： ⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻ 四、全站仪在一个测站采集碎部点的作业过程 1、测站安置仪器 2、打开电源 3、仪器参数设置 4、定向 5、坐标测量 6、绘制工作草图 7、结束测站工作 五、数字测图碎步测量常用的方法 全站仪测定碎步点的位置，最常用的方法是极坐标法。 1、极坐标法 极坐标法是测量碎部点最常用的方法。如图 3-8 所示，Z 为测站点，O 为定向 点，Pi 为待求点。在 Z 点安置好仪器，量取仪器高 I，照准 O 点，读取定向点 O 的 方向值 L0（常配置为零，以下设定向点的方向值为零）， 然后照准待求点 Pi，量取 标高（镜高）Ri，读取方向值 Li，再测出 Z 至 Pi 点间的距离 Di 和竖角 ai；（全站仪 大部分以天顶距 Ti 表示。Ti=90°－ai）， 则待定点坐标和高程可由式（3-1）求得：
X, =X. +D,-cosα.i(3-1)Y, = Y. + D, sin α.H,=H.+D,cotT,+I-R式中，α,=α+L（a为坐标方位角）2.一步测量法利用电子平板测图，除了可按传统的作业程序进行施测以外，还可以采用图根导线与碎部测量同时作业的“一步测量法”。即在一个测站上，先测导线的数据，接着就测碎部点。这是一种少安置一轮仪器、少跑一轮路，大大提高外业工作效率的测量方法。如图3-9所示，A，B，C，D为已知点，1，2，3，…，n为图根导线，1'，2″，3'，…，n'为碎部点。作业步骤如下：全站仪置于B点，先后视A点，再照准1点测水平角、垂直角和距离，可求得1点坐标。②不搬运仪器，再后视A点为零方向，施测B站周围的碎部点1'，2'，n'。根据B点坐标可得到碎部点的坐标。③B站测量完毕，仪器搬到1点，后视B点，前视2点，测角、测距，得2点坐标（近似坐标），再施测1点周围碎部点，根据1点坐标，可得周围碎部点坐标（近似坐标）。同理，可依次测得各导线点坐标和该站周围的碎部点坐标，但要注意及时勾绘草图、标注点号。④待测至C点，则可由B点起至C点的导线数据，计算附合导线闭合差。若超限，则找出错误重测导线：若在限差以内，用计算机重新对导线进行平差处理。然后利用平差后的导线坐标，再重新改算各碎部点的坐标。步测量法提高功效是明显的，尤其适合于线路测量。该法主要适用于全站仪测量。六、碎步测量的注意事项（1)碎步测量时，对于比较开阔的地方，不要忙于搬站；对于比较复杂的地方，不要不愿搬站。35
35 Xi Xz Di zi = + cos i z Di zi Y = Y + sin （3-1） Hi = Hz + Di cotTi + I − R 式中， zi = zo + Li （α为坐标方位角） 2.一步测量法 利用电子平板测图，除了可按传统的作业程序进行施测以外，还可以采用图根导线与 碎部测量同时作业的“一步测量法”。即在一个测站上，先测导线的数据，接着就测碎部 点。这是一种少安置一轮仪器、少跑一轮路，大大提高外业工作效率的测量方法。 如图 3-9 所示，A，B，C，D 为已知点，1，2，3，.，n 为图根导线，1′，2′，3′，.， n′为碎部点。 作业步骤如下： ①全站仪置于 B 点，先后视 A 点，再照准 1 点测水平角、垂直角和距离，可求得 1 点 坐标。 ②不搬运仪器，再后视 A 点为零方向，施测 B 站周围的碎部点 1′，2′，.n′。根 据 B 点坐标可得到碎部点的坐标。 ③B 站测量完毕，仪器搬到 1 点，后视 B 点，前视 2 点，测角、测距，得 2 点坐标（近 似坐标），再施测 1 点周围碎部点，根据 1 点坐标，可得周围碎部点坐标（近似坐标）。 同理，可依次测得各导线点坐标和该站周围的碎部点坐标，但要注意及时勾绘草图、 标注点号。 ④待测至 C 点，则可由 B 点起至 C 点的导线数据，计算附合导线闭合差。若超限，则 找出错误重测导线；若在限差以内，用计算机重新对导线进行平差处理。然后利用平差后 的导线坐标，再重新改算各碎部点的坐标。 一步测量法提高功效是明显的，尤其适合于线路测量。该法主要适用于全站仪测量。 六、碎步测量的注意事项 ⑴碎步测量时，对于比较开阔的地方，不要忙于搬站；对于比较复杂的地方，不要不 愿搬站
(2)当地物比较规整时，可以现场输入简码，室内自动成图。(3)当所测地物比较复杂时，可以用皮尺丈量方法测量，室内用交互编辑方法成图。(4)地貌采点时，可以用一站多镜的方式进行。第四节RTK野外数据采集一、概述实时动态（RealTimeKinematic一RTK）测量技术，是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS（RTKGPS）测量技术，它是GPS测量技术发展中的一个新突破。众所周知GPS测量工作的模式已有多种，如静态、快速静态、准动态和动态相对定位等。但是，利用这些测量模式，如果不与数据传输系统相结合，其定位结果均需通过观测数据的测后处理而获得。由于观测数据需在测后处理，所以上述各种测量模式，不仅无法实时地给出观测站的定位结果，而且也无法对基准站和用户站观测数据的质量进行实时地检核，因而难以避免在数据后处理中发现不合格的测量成果，需要进行返工重测的情况。以往解决这一问题的措施，主要是延长观测时间以获得大量的多余观测量，来保障测量结果的可靠性。但是这样一来，便显著地降低了GPS测量工作的效率。实时动态测量的基本思想是，在基准站上安置一台GPS接收机，对所有可见GPS卫星进行连续地观测，并将其观测数据，通过无线电传输设备，实时地发送给用户观测站。在用户站上，GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时，通过无线电接收设备，接收基准站传输的观测数据，然后根据相对定位的原理，实时地计算并显示用户站的三维坐标及其精度。RTK能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法这样，通过实时计算的定位结果，便可监测基准站与用户站观测成果的质量和解算结果的收敛情况，从而可实时地判定解算结果是否成功，以减少几余观测，缩短观测时间。RTK测量系统的开发成功，为GPS测量工作的可靠性和高效率提供了保障，这对GPS测量技术的发展和普及，具有重要的现实意义。RTK测量系统用于统测地形图时，仅需一人背着仪器在要测的地形地貌碎部点呆上一二秒种，并同时输入特征编码，通过手薄可以实时知道点位精度，把一个区域测完后回到室内，由专业的软件接口就可以输出所要求的地形图，这样用RTK仅需一人操作，不要求点间通视，大大提高了工作效率，采用RTK配合电子手薄可以测设各种地形图，如普通测图、铁路线路带状地形图的测设，公路管线地形图的测设，配合测深仪可以用于测水库地形图，航海海洋测图等等。二、RTK测绘地形图的步骤近几年推出的载波相位差分技术，又称RTK（RealTimeKinematic)实时动态定位技术，能够实时提供测点（用户站）在指定坐标系的三维坐标成果，测程在20km以内可达到厘米级精度。作为新兴的GPS技术，RTK日渐受到人们的青，它使GPS技术真正应用于动态测量场合，具备了与常规仪器抗衡的实力。1.RTK的基本原理对于静态测量，GPS系统需要两台或两台以上接收机同步观测，记录的数据用软件进36
36 ⑵当地物比较规整时，可以现场输入简码，室内自动成图。 ⑶当所测地物比较复杂时，可以用皮尺丈量方法测量，室内用交互编辑方法成图。 ⑷地貌采点时，可以用一站多镜的方式进行。 第四节 RTK 野外数据采集 一、概述 实时动态（Real Time Kinematic－RTK）测量技术，是以载波相位观测量为根据的实 时差分 GPS（RTKGPS）测量技术，它是 GPS 测量技术发展中的一个新突破。众所周知 GPS 测量工作的模式已有多种，如静态、快速静态、准动态和动态相对定位等。但是，利 用这些测量模式，如果不与数据传输系统相结合，其定位结果均需通过观测数据的测后处 理而获得。由于观测数据需在测后处理，所以上述各种测量模式，不仅无法实时地给出观 测站的定位结果，而且也无法对基准站和用户站观测数据的质量进行实时地检核，因而难 以避免在数据后处理中发现不合格的测量成果，需要进行返工重测的情况。 以往解决这一问题的措施，主要是延长观测时间以获得大量的多余观测量，来保障测 量结果的可靠性。但是这样一来，便显著地降低了 GPS 测量工作的效率。 实时动态测量的基本思想是，在基准站上安置一台 GPS 接收机，对所有可见 GPS 卫 星进行连续地观测，并将其观测数据，通过无线电传输设备，实时地发送给用户观测站。 在用户站上，GPS 接收机在接收 GPS 卫星信号的同时，通过无线电接收设备，接收基准站 传输的观测数据，然后根据相对定位的原理，实时地计算并显示用户站的三维坐标及其精 度。RTK 能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法 这样，通过实时计算的定位结果，便可监测基准站与用户站观测成果的质量和解算结 果的收敛情况，从而可实时地判定解算结果是否成功，以减少冗余观测，缩短观测时间。 RTK 测量系统的开发成功，为 GPS 测量工作的可靠性和高效率提供了保障，这对 GPS 测量技术的发展和普及，具有重要的现实意义。 RTK 测量系统用于统测地形图时，仅需一人背着仪器在要测的地形地貌碎部点呆上一 二秒种，并同时输入特征编码，通过手簿可以实时知道点位精度，把一个区域测完后回到 室内，由专业的软件接口就可以输出所要求的地形图，这样用 RTK 仅需一人操作，不要求 点间通视，大大提高了工作效率，采用 RTK 配合电子手簿可以测设各种地形图，如普通测 图、铁路线路带状地形图的测设，公路管线地形图的测设，配合测深仪可以用于测水库地 形图，航 海海洋测图等等。 二、RTK 测绘地形图的步骤 近几年推出的载波相位差分技术，又称 RTK(Real Time Kinematic)实时动态定位技术， 能够实时提供测点(用户站)在指定坐标系的三维坐标成果，测程在 20km 以内可达到厘米级 精度。 作为新兴的 GPS 技术，RTK 日渐受到人们的青睐，它使 GPS 技术真正应用于动态测 量场合，具备了与常规仪器抗衡的实力。 1.RTK 的基本原理 对于静态测量，GPS 系统需要两台或两台以上接收机同步观测，记录的数据用软件进
行事后处理，可得两测站间精密的WGS-84基线向量，然后经平差、坐标转换等工作，才能最终得到未知点的坐标，现场无法求得坐标结果，不具备实时性，因此静态测量型GPS仪器很难直接应用于具体的测绘工程。差分GPS(DGPS)是近几年内出现的新技术，包括RTD和RTK两种。其中RTD称实时伪距差分或平滑伪距差分。在该差分系统中，GPS基准站只传送伪距校正值及其变化率，RTD定位能达到米级精度。RTK称实时动态载波相位差分，在两台静态型测量仪器间加上一套无线电数据通讯系统（也称数据链），将相对独立的GPS信号接收系统连成一个有机整体。基准站把接收到的所有卫星信息（包括伪距和载波相位观测值）和基准站的一些信息（如基准站的坐标、天线高等）都通过通讯系统传送到流动站，流动站本身在接收卫星数据的同时，也接收基准站传送的卫星数据，在流动站完成初始化后，把接收到的基准站信息传到控制器内（一般是微型计算机），将基准站的载波观测信号与本身接收到的载波观测信号进行差分处理，即可实时求得两站间的基线值，同时输入相应的坐标转换参数（一般要通过重合点的两套坐标，由RTK软件实时求解），即可实时求得未知点的实用坐标。因此要求GPS接收机要具备很强的运算能力。2.RTK系统组成RTK系统由一个基准站和若于个流动站及通讯系统组成。基准站包括GPS接收机、GPS天线、无线电通讯发射设备与供GPS接收机和无线电通讯设备使用的电源及基准站控制器等。一个流动站由以下部分组成：GPS天线、GPS接收机、电源与无线电通讯接收设备及流动站显示控制器。系统的结构及数据流程，如图3-10和图3-11所示。GPS天线+GPS天线发射天线+接收天线GPS.GPS无线电电源控制器接收机接收机接收系统电源无线电、显示发射系统控制器基准站流动站图3-10RTK-GPS系统结构图37
37 行事后处理，可得两测站间精密的 WGS-84 基线向量，然后经平差、坐标转换等工作，才 能最终得到未知点的坐标，现场无法求得坐标结果，不具备实时性，因此静态测量型 GPS 仪器很难直接应用于具体的测绘工程。 差分 GPS(DGPS)是近几年内出现的新技术，包括 RTD 和 RTK 两种。其中 RTD 称实时 伪距差分或平滑伪距差分。在该差分系统中，GPS 基准站只传送伪距校正值及其变化率， RTD 定位能达到米级精度。RTK 称实时动态载波相位差分，在两台静态型测量仪器间加上 一套无线电数据通讯系统(也称数据链)，将相对独立的 GPS 信号接收系统连成一个有机整 体。基准站把接收到的所有卫星信息(包括伪距和载波相位观测值)和基准站的一些信息(如 基准站的坐标、天线高等)都通过通讯系统传送到流动站，流动站本身在接收卫星数据的同 时，也接收基准站传送的卫星数据，在流动站完成初始化后，把接收到的基准站信息传到 控制器内(一般是微型计算机)，将基准站的载波观测信号与本身接收到的载波观测信号进 行差分处理，即可实时求得两站间的基线值，同时输入相应的坐标转换参数(一般要通过重 合点的两套坐标，由 RTK 软件实时求解)，即可实时求得未知点的实用坐标。因此要求 GPS 接收机要具备很强的运算能力。 2. RTK 系统组成 RTK 系统由一个基准站和若干个流动站及通讯系统组成。 基准站包括 GPS 接收机、GPS 天线、无线电通讯发射设备与供 GPS 接收机和无线电 通讯设备使用的电源及基准站控制器等。 一个流动站由以下部分组成：GPS 天线、GPS 接收机、电源与无线电通讯接收设备及 流动站显示控制器。 系统的结构及数据流程，如图 3-10 和图 3-11 所示。 图 3-10 RTK-GPS 系统结构图
基准站观测信号及坐标等信息流动装搭[接收文K↑鑫貌电台流动站接收机基准站流动站Y观测信号观测信号著准凳求解两站间实时基线解求流动站实时尘标WPS-84坐标转换流动站平面坐标用户图 3-11RTK-GPS系统数据流程图3.野外数据采集碎部测量一般是首先根据控制点进行图根点加密，然后在图根点上用经纬仪或平板仪进行碎部测图。这种方法均要求测站与碎部点之间相互通视，且至少应有2一3人操作。利用GPS技术进行土地资源调查（碎部测量）时，只要在基准站上安置1台GPS接收机，流动站仅需一人背着仪器在待测的碎部点上滞留12秒，并同时输入特征编码，通过电子手薄或便携微机记录，在点位精度合乎要求的情况下，则可将某一个区域内的地形地物点位通过专业绘图软件绘制成地形图。（1）基准站设置(2）流动站设置（3）点校正（4）碎部点数据采集4.内业数据处理（1）RTK数据下载(2）绘制地形图5.实地检查及精度分析三、RTK在地形测绘中的注意事项及措施（需加内容）1.利用RTK测绘地形图时应注意的问题2.克服RTK限定性问题的措施四、RTK在地形测绘中的优点（需加内容）五、RTK测图的未来（需加内容）38
38 图 3-11 RTK-GPS 系统数据流程图 3.野外数据采集 碎部测量一般是首先根据控制点进行图根点加密，然后在图根点上用经纬仪或平板仪 进行碎部测图。这种方法均要求测站与碎部点之间相互通视，且至少应有2—3人操作。 利用GPS 技术进行土地资源调查（碎部测量）时，只要在基准站上安置1台GPS接收 机，流动站仅需一人背着仪器在待测的碎部点上滞留1 ~ 2秒，并同时输入特征编码，通过 电子手簿或便携微机记录，在点位精度合乎要求的情况下，则可将某一个区域内的地形地 物点位通过专业绘图软件绘制成地形图。 (1）基准站设置 (2）流动站设置 (3）点校正 (4）碎部点数据采集 4.内业数据处理 (1）RTK 数据下载 (2）绘制地形图 5.实地检查及精度分析 三、RTK 在地形测绘中的注意事项及措施（需加内容） 1.利用 RTK 测绘地形图时应注意的问题 2.克服 RTK 限定性问题的措施 四、RTK 在地形测绘中的优点（需加内容） 五、RTK 测图的未来（需加内容）