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全站仪配合RTK在洪溪村地形测量中的应用.doc

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全站仪 配合 RTK 洪溪村 地形 测量 中的 应用
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龙岩学院资源工程学院毕业论文题 目: 全站仪配合 RTK 在洪溪村地形测量中的应用 资源工程学院第四项 开题报告2012 年 4 月 6 日论文(设计)题目:全站仪配合 RTK 在洪溪村地形测量中的应用姓名 年级 2008 级 所在院系 资源工程学院专业 测绘工程 指导教师开展本课题的意义及工作内容:课题意义: 随着 GPS 新技术的出现和迅速发展,在新农村建设测图中,已经较为广泛地运用到全站仪和 RTK 进行联合测图的这种方法。在测图中,利用全站仪配合 RTK,不仅使用简便,而且可以大大地减少工作量,能够更快速、高效地完成测图任务。本课题将通过对南平市延平区洪溪村进行的 1:1000 数字化测图技术方案设计,以及在该测区进行测图的实例,并且对比传统测图方法,来探讨全站仪和 RTK 在数字化测图中联合应用的优劣性。目前新农村建设测绘工作正在蓬勃开展,特别是福建、浙江、河南、陕西等省,本课题的研究具有较强的适用价值,可以为当前的新农村建设地形测量工作提供资料参考。工作内容:(1)对南平市延平区洪溪村进行的 1:1000 数字化测图进行技术方案设计;(2)对洪溪村 1:1000 地形测量的实例进行分析;(3)对比全站仪联合 RTK 测图方法和传统测图方法(4)最后得出结论,全站仪和 RTK 在地形测量中联合应用的优劣性。总体安排及进度:1、4 月 05 日—4 月 13 日 整理相关论文材料,为论文作准备。确定指导老师,完成开题报告。2、4 月 14 日—4 月 20 日 对论文提纲进行撰写和修改。3、4 月 21 日—5 月 04 日 整理分析资料,开始着手论文写作。4、5 月 05 日—5 月 20 日 完成论文初稿,上交给指导老师。5、5 月 21 日—5 月 30 日 整稿,反复修改和完善后完成终稿,并为答辩作准备。课题预期达到的效果:在地形测量中,全站仪和 RTK 各有优劣,结合两者则可以充分发挥各自的优点,弥补缺点,从而减少工作量,提高工作效率,这对加快工程进程,有很大的意义。由此可见,全站仪配合 RTK 进行地形测量是一种行之有效的测量方法,全站仪配合 RTK 的联合应用将会更加的广泛出现在地形测量中。指导教师意见:签名:全站仪配合 RTK在洪溪村地形测量中的应用【摘要】随着 GPS 新技术的出现和迅速发展,在新农村建设测图中,已经较为广泛地运用到全站仪和 RTK 进行联合测图的这种方法。本课题将通过对南平市延平区洪溪村进行的 1:1000 数字化测图技术方案设计,以及在该测区进行测图的实例,对比传统测图方法,来探讨全站仪和 RTK 在数字化测图中联合应用的优劣性。【关键词】全站仪;RTK;地形测量 目录1.绪论 ................................................................................................................................................11.1背景 .....................................................................................................................................11.2意义 .....................................................................................................................................12.洪溪村地形测量技术设计方案 ....................................................................................................12.1工程概况 .............................................................................................................................12.2规范依据 .............................................................................................................................22.5技术设计方案 .....................................................................................................................22.5.1坐标、高程系统 .....................................................................................................22.5.2图根控制测量 .........................................................................................................22.5.3碎部点测量 .............................................................................................................22.5.4成图比例尺和图层规范 .........................................................................................23.洪溪村地形测量实例分析 ............................................................................................................33.1测区概况分析 .....................................................................................................................33.2图根测量中 RTK的应用 .....................................................................................................43.2.1 图根点的布设 ........................................................................................................43.2.3 RTK应用于图根点数据采集 .................................................................................43.2.4图根点数据分析 .....................................................................................................53.3碎部测量 .............................................................................................................................63.3.1全站仪测量基本原理 .............................................................................................63.3.2全站仪的使用方法 .................................................................................................73.3.3全站仪的应用分析 .................................................................................................73.3.4编码的应用分析 .....................................................................................................83.3.5无棱镜和激光指向的应用分析 .............................................................................83.3.6 RTK测量基本原理 .................................................................................................83.3.7 RTK的使用方法 .....................................................................................................93.3.8 RTK的应用分析 .....................................................................................................93.4内业处理步骤及分析 .........................................................................................................93.4.1内业处理步骤 .......................................................................................................103.4.2内业处理分析 .......................................................................................................104.总结 ..............................................................................................................................................10致谢 ..................................................................................................................................................11参考文献 ..........................................................................................................................................1111.绪论1.1背景随着社会的发展,无论在生活中还是经济建设中,人们对地理空间信息的需求都日益增长,因此测量工作越来越受到人们的重视。而地形测量可以为社会建设发展和国家相关部门提供基础地理信息,它广泛服务于经济建设、国防建设、行政管理和人民生活等多个领域,是规划决策和发展建设的重要依据。传统的地形测量是利用经纬仪、平板仪等仪器对地物地貌进行测定,以一定比例尺并按图示符号将其绘制在图纸上,即通常所说的白纸测图,这种测图方法的实质是图解法测图。传统测图方法由于是在现场进行绘图,在绘图的时候能够实时实地地进行对照,能够及时地发现错误和修改。地物地貌的细节部分、地类的划分和符号标注等都不容易遗忘,能够直接描绘在图上。但是传统测图也存在很多缺点,因为传统测图是人工手工进行绘图,所以容易造成一定的误差。而且手工进行绘图工作量比较大,绘图速度不够快,工作效率较低。而且在实地进行绘图受天气条件影响较大。在当今的信息时代,纸质地形图已经难以承载诸多图形信息,更新也非常不方便,而且该测图方法工作量大,成果精度不高,难以适应信息时代经济建设的需要。随着时代发展和科技进步,出现了全站仪、GPS-RTK 技术等先进的测量仪器和测量技术,产生了数字化测图技术。数字测图实质上是一种全解析机助测图方法,它相比传统测图方法,具有高自动化、全数字化和高精度的优点。全站仪是全站型电子速测仪的简称,它集电子经纬仪、光电测距仪和微处理器为一体。全站仪具有很多优点,例如自动化程度高,数据处理快速,准确度高,测距精度高,速度快,测量不受时间和地域的限制,很适合在室内或者高楼旁、树下进行测量。另外全站仪的无棱镜技术,可以加快测量速度,也省时省力。RTK(Real - time kinematic)实时动态定位测量技术,它采用的是载波相位动态实时差分方法,能在野外实时得到厘米级定位精度的数据,它操作起来非常方便,不需要定向,只需一个人进行操作,不仅测量精度高,而且作业效率很高,具有很大的发展前景。1.2意义2005 年十六届五中全会通过的《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十一个五年规划的建议》中指出“建设社会主义新农村是我国现代化进程中的重大历史任务” ,为响应国家关于新农村建设的号召,全国各省政府积极开展有关工作,按照“测绘先行,统筹规划”的思路,制定并实施有关的基础测绘规划,指导进行测绘工作。而目前在新农村建设的地形测量工作中,广泛应用的是全站仪和 RTK 联合作业。本课题将通过对南平市延平区洪溪村进行的 1:1000 数字化测图技术方案设计,通过在该测区进行测图的实例,简介全站仪和 RTK 的工作原理、作业步骤,分析全站仪和RTK 联合应用在地形测量中是否能真正做到优劣互补,提高工作效率。目前,新农村建设测绘工作正在蓬勃开展,特别是福建、浙江、河南、陕西等省,本课题的研究具有较强的使用价值,可以为当前的新农村建设地形测量工作提供资料参考。2.洪溪村地形测量技术设计方案2.1工程概况为满足新农村村居规划建设的需求,为海峡西岸社会主义新农村建设和第二次全国土2地调查提供可靠、适用、及时的地理信息数据和技术支持,发挥好测绘工作在社会主义新农村建设中的先行作用,需要在南平市延平区洪溪村进行 1:1000 比例尺地形图测量,测区范围为 0.3km2。2.2规范依据(1)GB/T20257-2007《1:500、1:1000、1:2000 地形图图式》 ,以下简称《图式》 ;(2)GB/T18314-2001《全球定位系统(GPS)测量规范》 ;(3)CJJ8-99《城市测量规范》 ,以下简称《规范》 ;(4) 《福建省新农村建设 1:1000 地形图测绘技术规定》 ,以下简称《福建省技术规定》 ;(5)闽测绘[2008]25 号《关于在新农村建设测图工作中加强行风建设的通知》文件;(6)闽测绘[2011]2 号《关于开展 2011 年新农村建设用图测制工作的通知》文件。2.5技术设计方案2.5.1坐标、高程系统平面坐标系统采用 1980 年西安坐标系,高程系统采用 1985 年黄海高程系统。2.5.2图根控制测量图根点的密度以满足测图需要为准,一般 1:1000 比例尺数字地形图,每平方公里需要至少埋设 12 个图根点,其中埋石的图根点不少于 3 个。根据洪溪村测区周边的已知控制点分布情况,按照通视条件、点位稳定可靠和大致均匀分布的原则布设图根控制网。整个测区范围内地物和地貌并不复杂,地形起伏变化也不是很大,视野比较开阔,适合用 RTK 进行图根控制测量。选点时,考虑便于安置设备和操作,因此要选择的点位需要:(1)视野开阔,便于碎步测量,减少支站数。(2)视场内障碍物的高度角应小 15°,以减少 GPS 信号被遮挡或障碍物吸收(3)应远离大功率无线电发射源(如电视台、微波站等),其距离不得小于 200m;远离高压输电线其距离不得小于 50m,以避免电磁场对 GPS 信号的干扰。(4)为避免或减少多路径效应的发生,测站应远离对电磁波信号反射强烈的地形、地物,如高层建筑、成片水域等。(4)点位应选在土质坚实的地方、完好的水泥路面,以便于埋石和观测,并能长期保存。(5)为便于观测作业和今后的应用,测站应选在交通便利的地方。对测区内布设的图根点数据采集时, 每个图根点的测量时间是 10 S,并且每个图根点采集 2 次。在数据采集的过程 中流动站要严格的对中整平,以免造成对数据准确性的影响。2.5.3碎部点测量进行碎部点数据采集,采用全站仪极坐标测量方法和 RTK 测量方法。使用全站仪时先对中整平,设置好测站后再进行定向,然后进行观测并保存数据。使用 RTK 时,需要先架设好基站,然后在已知点上进行校正,然后进行观测并保存数据。碎部点测量除按照《城市测量规范》第四章第五节、第六节执行,符号按照《图示》相应符号表示以为,还应该注意以下几点:(1)地形图上高程点注意:图根点高程注记到 0.01m,碎部点高程注记到 0.1m。3(2)村委会、学校、庙宇等应注记名称,地形光缆应施测。2.5.4成图比例尺和图层规范成图采用 1:1000 成图比例尺,图幅规格是 50cm×50cm,基本等高距为 1.0 米。图层规范如表 2-2 所示。表 2-2 图层规范表代 码 层 名 所 属 内 容 颜色或颜色代码1 控制层 控制点(首级、图根点) 白2 居民层 各类居民地及坦栅 白3 道路层 各类交通要素及附属设施 564 电讯层 各类电力线、通讯线、电缆线、管线及附属设施 2165 计曲线层 计曲线 绿6 首曲线层 首曲线 红7 高程注记层 高程注记点(高程点注记) 白8 其他地貌层 地貌符号(图式上规定的地貌符号) 红9 陡坎层 各类土质、石质的陡坎、斜坡、梯田坎等 3410 水系层 各类水系要素及附属设施 蓝11 注记层 各类文字、数字注记 白12 图廓层 图廓线、公里网线、公里数注记 白13 植被层 各类植被要素符号(含地类界)及土质符号 11614 其他层 独立地物,工矿设施及以上未包括的内容 21615 重要点位 存放重要的兴趣点注记 白3.洪溪村地形测量实例分析3.1测区概况分析测区洪溪村隶属福建省南平市延平区西芹镇,位于福建中部,地处东经 118°20′,北纬 26°35′。测区属于丘陵地,中亚热带季风气候,年均气温 19.3℃,无霜期 268 天,年降雨量 1660 毫米。测区的地形大部分较为平坦,卫星信号较好,便于使用 RTK 测量。测区面积大约 0.3km2,周边分布 3 个已知的 E 级 GPS 控制点,可作为测区控制的起算点和检核点。已知点坐标和高程如表 3-1 所示。4表 3-1 已知点数据表点 名 Y坐 标 X坐 标 H高 程HX01 462209.769 2937385.183 96.446HX02 462062.483 2937654.565 93.026CJ01 461852.370 2936703.117 92.031控 制 点 坐 标3.2图根测量中 RTK的应用3.2.1 图根点的布设在整个测区范围内地物和地貌并不复杂,地形起伏变化也不是很大,视野比较开阔,适合用 RTK 进行图根控制测量。因为是用 RTK 进行图根测量,所以在布点时,对图根点的通视要求不高,至少要求两点之间通视就可以。图根点的具体布设原则按照 2.5.2 执行。本测区需要布设图根点 16 个,按照规范要求每 1km2需布设 12 个埋石图根点,本次测区范围 0.3km2,所以本次需要埋石的图根点有 6 个,位置如图 3-1 所示。图 3-1 图根点通视图53.2.3 RTK应用于图根点数据采集(1)基准站的安置。在测区内地势比较高并且开阔的地方架设 GPS 基准站,基准站开机正常工作后一直可以接收到 12 颗以上的 GPS 卫星。打开 GPS 流动站及手簿,进行蓝牙配对,GPS 流动站也能接收到 7 颗以上的卫星。 打开手簿进行基本的设置比如:投影带、坐标系统、天线高等,在手簿中把点测量时间改为 10 S。在整 个测区内 GPS 流动站除了在高大的建筑物或高大的树下接收卫星信号不正常以外,在其他的地方 每个流动站都能接收到至少 7 颗以上的卫星并且都是固定解差分,这样可保证测量数据的准确性。(2) GPS 点校正。点校正就是求出 WGS- 84 和当地平面直角坐标系统之间的数学转换关系。在工程应用中使用 GPS 卫星定位系统采集到的数据是 WGS-84 坐标系数据,而目前我们测量成果普遍使用的是以 1954 年北京坐标系或是地方(任意|当地)独立坐标系为基础的坐标数据。因此必须将 WGS-84 坐标转换到 BJ-54 坐标系或地方(任意)独立坐标系。点校正采用三点校正,在测区找到三个 分布均匀的已有 GPS 点,分别在这三个 GPS点上进 行数据采集,数据采集时间是 10 S,采集的时候要保 证对中整平。数据采集后把原始的 GPS 坐标键 入到手簿中,用新采集的三个坐标数据和原始的坐标数据进行三点校正,点校正的结果如表 3-2 所示。表 3-2 点校正残差表点 号 Δ X/m Δ Y/m Δ H/mHX01 0.012 0.011 0.014HX02 0.010 -0.006 0.012CJ01 -0.014 -0.008 0.013点 校 正 残 差 表由表 3-1 的数据可以看出三个点的校正残差中水平残差和垂直残差值都小于 2 cm ,可以说 RTK 的测量精度是比较高的,可以用于测量图根点。(3)图根点数据采集。在三点校正残差满足精度要求后,对测区内布设的图根点数据采集, 每个图根点的测量时间是 10 S,并且每个图根点采集 2 次。在数据采集的过程 中流动站要严格的对中整平,以免造成对数据准确性的影响。3.2.4图根点数据分析用 RTK 对图根点都进行 2 次的数据采集后得到数据如表 3-3 所示。表 3-3 图根点成果表6点 名 Y坐 标 X坐 标 H高 程 Y坐 标 X坐 标 H高 程TA340 461874.202 2937910.545 137.902 461874.210 2937910.542 137.901TA339 461995.082 2938014.641 134.326 461995.084 2938014.643 134.321TA338 462120.142 2937853.563 92.917 462120.146 2937853.561 92.916TA335 461989.216 2937431.395 96.076 461989.215 2937431.394 96.073TA332 462015.959 2937340.649 97.913 462015.956 2937340.645 97.913TA331 462263.195 2937333.739 98.838 462263.193 2937333.735 98.832A345 462204.961 2937502.307 94.003 462204.970 2937502.302 94.008A344 462129.540 2937465.145 94.240 462129.547 2937465.145 94.246A343 462046.752 2937513.825 93.782 462046.753 2937513.824 93.788A342 462011.336 2937478.872 94.621 462011.334 2937478.860 94.622A341 461871.847 2937988.463 127.178 461871.843 2937988.462 127.173A337 461958.783 2937478.472 108.215 461958.787 2937478.471 108.204A336 462026.776 2937535.451 95.385 462026.771 2937535.452 95.389A334 461928.110 2937357.209 104.300 461928.115 2937357.206 104.302A333 461890.491 2937293.432 108.743 461890.499 2937293.433 108.749A330 462268.109 2937281.897 100.607 462268.101 2937281.894 100.612第 二 组 数 据第 一 组 数 据从表 3-2 的结果来看,用 RTK 进行 2 次测得的数据,Y 误差最大的是点 A345,相差9mm,X 误差最大的是点 A342,相差 12mm,高程误差最大的是 A337,相差 11mm,误差都较小,很明显满足大比例尺图根测量的精度要求。GPS-RTK 技术测量精度很高,在小范围的地形测量中,利用 RTK 来进行图根点观测,这样可以节省人力、物力和时间,而且其精度是完全满足要求的。3.3碎部测量3.3.1全站仪测量基本原理全站仪测量的基本原理是利用已知的数据和测量数据,进行坐标正反算和三角高程测量解算,求出目标点的三维坐标。其中已知的数据包括测站点坐标、定向点坐标。测量数据包括水平角、竖直角、距离、仪器高、目标高。
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