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新农村数字测图与误差减弱方法.doc

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新农村 数字 误差 减弱 方法
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龙岩学院资源工程学院毕业论文题 目: 新农村数字测图与误差减弱方法 资源工程学院新农村数字测图与误差减弱方法【摘要】:本篇文章简要介绍全站仪和 RTK 的使用原理,数字化测图的主要流程,简要分析了这种数字测图的误差来源及应采取的措施。用实例说明了 RTK 与全站仪在数字化测图数据采集中的实施与应用。通过介绍这种数字测图的方法,能够在实际操作过程中互相学习,理论上更加认识到这种方法的优越性与精准度,希望通过介绍这种方法,能够在未来科技快速发展的的时代有一定的促进作用。【关键词】:全站仪、图根测量、误差来源、动态定位 RTK.目录绪言 ....................................................................................................................................................11 全站仪与 RTK 工作原理 .................................................................................................................11.1 全站仪原理 .........................................................................................................................11.2 RTK 原理 ...........................................................................................................................12 测区概况与依据数据 .....................................................................................................................22.1 测区概况 ...........................................................................................................................22.2 作业依据和已有测绘资料 ...............................................................................................22.3 平面坐标系统 ....................................................................................................................22.4 高程基准 ............................................................................................................................23 图根控制网的布设 ........................................................................................................................23.1 图根测量 .............................................................................................................................33.2 利用 RTK 进行图根控制需要注意的方面 .......................................................................34 野外数据采集 .................................................................................................................................44.1 做好测图的准备工作 .........................................................................................................44.2 实地进行数字测图 .............................................................................................................44.2.1 全站仪的数字测图 .................................................................................................44.2.2 RTK 的数字测图 ...................................................................................................54.3 内业数据处理,整饰地形图 .............................................................................................65 全站仪(免棱镜)与 RTK 在数字测图中的误差来源 ..............................................................85.1 全站仪的误差主要来源及减弱消除的措施 .....................................................................85.1.1 测角误差 .................................................................................................................85.1.2 测距误差 .................................................................................................................85.1.3 全站仪三角高程测量的误差 .................................................................................85.1.4 全站仪测图的点位中误差 M................................................................................95.1.5 全站仪(免棱镜)测图减弱误差的方法 .............................................................95.2 GPS RTK 的误差来源及减弱消除的措施 ....................................................................105.2.1 实际 RTK 的操作过程中减弱误差的方法 .........................................................106 总结 ..............................................................................................................................................117 致谢语 ...........................................................................................................................................111绪言随着科技技术的进步,电子技术的迅猛发展及其它专业的发展的渗透,电子仪器的快速发展,促进了地形测量的数字化和自动化。测量的成果不只是可以绘制在图纸上的地形图,而主要是以计算机磁盘为载体的数字地形信息,其提交的成果是可供计算机处理,远距离传输,多方共享的数字地形图。数字测图法是一种全解析的计算机辅助测图方法,与图解测图相比,其具有明显的优越性和广阔的发展前景。在当代,传统测图已经被逐渐被淘汰,数字测图成为现在最主要的方法,并且现在全站仪和 GPS 仪器的迅速发展,两种仪器的契合使用,达到速度与精度的很好配合。1 全站仪与 RTK 工作原理1.1 全站仪原理全站仪原理: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于一体。基本功能是照准目标后,通过微处理器的控制,能自动完成测距,水平方向和天顶读数,观测数据的显示存储。全站仪采用望远镜(视准轴)和测距光轴完全同轴的光学系统,一次照准就能同时测出距离和角度,从而得出未知点的坐标及高程。方法如图 1-1。图 1-1图1.2 RTK 原理RTK(Real Time Kinematic)实时动态测量技术,是以载波相位观测为根据的实时差分 GPS(RTK GPS)技术,它是测量技术发展里程中的一个突破,它由基准站接收机、数据链、 流动站接收机三部分组成。在基准站上安置 1 台接收机为参考站, 对卫星进行连续观测,并将其观测数据和测站信息,通过无线电传输设备,实时地发送给流动站,流动站 GPS 接收机在接收 GPS 卫星信号的同时,通过无线接收设备,接收基准站传输的数据,然后根据相对定位的原理,实时解算出流动站的三维坐标及其精度(即基准站和流动站坐标差△X、△Y、△H,加上基准坐标得到的每个点的 WGS- 84 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)。2图 1-22 测区概况与依据数据2.1 测区概况测区位于晋安区北面,与连江、罗源、闽侯三县接壤的宦溪镇胜利村,地理位置北纬26°10′02″~26°23′47″,东经 119°13′55″~119°21′11″,测区面积 0.8 平方公里。有省道 S104 线以及县道穿过,交通十分便利。测区居民地占 15%左右,山地约占 70%,其余为耕地、河流等,村庄分散,测区属典型山地丘陵地貌类型,坡度较陡,山上植被覆盖面积较多,给测量工作带来较大不便。2.2 作业依据和已有测绘资料(1)中华人民共和国国家行业标准 《卫星定位城市测量技术规范》(CJJ/T73—2010)(2))中华人民共和国国家标准《工程测量规范》(GB50026-93)(3)中华人民共和国国家标准数字化测绘成果质量检查与验收(GB/T18316—2008)(4)中华人民共和国测绘行业标准《测绘技术总结编写规定》(CH/T1001—2005)(5)福建省测绘行业标准《福建省 1:500、1:1000,1:2000 基本比例尺数字地形图测绘技术规定》 (FCB001-2005) 2.3 平面坐标系统本测区地理位置大约在东经 119°13′~119°21′,该区域在 120°中央子午线统一3°分带的长度投影变形约为 4cm~7cm,为了减小长度投影变形的影响,采用高程抵偿方法来减小长度投影变形的影响。测区采用 1980 西安坐标系,高斯-克吕格投影,中央子午线 120°,在测区平均高程300m 抵偿高程面上的高斯正形投影 3°带平面直角坐标系。根据提供的 E 级 GPS 控制点(SL01,SL02)坐标作为原始数据。2.4 高程基准1985 国家高程基准。图根点的高程以经水准联测的 E 级 GPS 点高程为起算。测图比例尺:1:1000,基本等高距为 1.0 米。3 图根控制网的布设33.1 图根测量在原有的 E 级控制点上(SL01,SL02 ),由于该测区面积小,图根点相对于图根起算点位中误差不得大于 0.05m,高程中误差不得大于 0.1m,要求的精度比较低,所以在此基础上可以用 RTK 进行图根控制布设。表 3-1 图根控制数据表S08 94724.14 40498.9 570.541S10 94847.46 40575.15 567.305S11 94908.99 40605.95 567.996S12 95007.38 40641.12 574.178S14 95047.31 40653.36 573.116S19 95171.8 40855.27 582.131S2 94335.03 40177.71 565.915S20 94931.9 40987.32 565.503S21 94917.75 40929.1 566.427S22 94918.52 40907.63 567.645S23 94794.13 40623.99 566.578S4 94432.08 40302.79 561.218S5 94353.76 40391.38 567.772S6 94509.08 40335.38 563.741S9 94632.24 40504.86 571.398T07 95115.14 40809.06 580.721T1 94382.15 40247.97 565.066T2 94328.09 40418.17 570.556T3 94488.15 40407.49 570.135T4 94574 40545.14 574.2T5 94805.95 40556.33 567.856T8 95172.14 40787.55 571.7723.2 利用 RTK 进行图根控制需要注意的方面(1)基准站应有正确的坐标(含 1980 西安坐标系和 WGS-84 坐标)。(2)基准站应选在地势较高、交通方便,天空较为开阔,有利于卫星信号的接收和数据链发射的位置。(3)为防止数据链丢失以及多路经效应的影响,周围无 GPS 信号反射物(大面积水域,大型建筑物等),无高压线、电视台、无线电发射站、微波站等干扰源。(4)尽量将基准站设在等级控制点上,若观测有困难,可用流动站将坐标传过去作为临时基准站。(5)RTK 图根测量平面坐标转换参差不应大于图上±0.07mm。RTK 图根点测量高程拟合参数不应大于 1/12 基本等高距。(6)RTK 图根测量平面测量各次测量点位较差不应大于图上 0.1mm,高程测量各次测量高程较差不应大于 1/10 基本等高距,各次结果取中数作为最后成果。(7)图根导线点位于沙、土质地上的普通图根点,须打入木桩,木桩顶面规格不小于3×3cm,其中间钉入铁钉作为中心标志;木桩长度视实际情况而定,以保持稳固为原则。位于水泥地、沥青地的普通图根点,在其中心标志位打入水泥钉,并以红漆绘出方框及点号。4根据测图要求必须按照要求在每个村庄有一定数量的埋石图根点。根据每平方公里 16个埋石规范,在该测区埋设了 12 个,符合要求。图根点标志尽量采用固定标志。位于水泥地、沥青地的普通图根点,须刻十字或用水泥钉、铆钉作其中心标志,周边用红漆绘出方框及点号。图根点埋设形式和规格如图 3-2所示。图 3-14 野外数据采集4.1 做好测图的准备工作整理图根控制的数据,并且把数据输进全站仪和 RTK 中;把仪器检查,看是否有损坏,电量是否充足;准备好安全措施(带好防蚊,消毒物品,移动电话等),预防事故的发生。4.2 实地进行数字测图4.2.1 全站仪的数字测图全站仪测图的精度相对于 RTK 来说更高,因此用来测要求精度比较高且 RTK 信号不好的居民区等。首先对仪器整平对中,定后视,对数据进行检核,以免测的数据出现错误;然后对各个地物进行碎步测量,并通过简码来表示各种地物的名称和属性(如 K0,表示未加固陡坎,K1 表示加固陡坎,W0 表示依比例围墙,详见表 4-1)。对有些难测的地区,需要进行多次支站,测区的测量需做到准确,全面,无遗漏地形地物。5表 4-1 线面状地物符号代码表坎类(曲): K(U) + 数(0-陡坎,1-加固陡坎,2-斜坡,3-加固斜坡,4-垄,5-陡崖,6-干沟)线类(曲): X(Q) + 数(0-实线,1-内部道路,2-小路,3-大车路,4-建筑公路,5-地类界,6-乡.镇界,7-县.县级市界,8-地区.地级市界,9-省界线)垣栅类: W + 数(0,1- 宽为 0.5 米的围墙,2-栅栏,3-铁丝网,4-篱笆,5-活树篱笆,6-不依比例围墙,不拟合,7-不依比例围墙,拟合)铁路类: T +数(0-标准铁路(大比例尺),1-标(小),2-窄轨铁路(大),3-窄(小),4-轻轨铁路(大),5-轻(小),6-缆车道(大),7-缆车道(小),8-架空索道,9-过河电缆)电力线类: D + 数 (0-电线塔,1-高压线,2-低压线,3-通讯线)房屋类: F +数 (0-坚固房,1-普通房,2-一般房屋,3-建筑中房,4-破坏房,5-棚房,6-简单房)管线类: G + 数(0-架空 (大),1-架空(小),2-地面上的,3-地下的,4-有管堤的)4.2.2 RTK 的数字测图由于 RTK 的测图与卫星有关,所以卫星信号强弱对 RTK 采集数据有很大的影响。因此RTK 一般在开阔的地方进行(例如在田野,山上)。首先在进行碎部测量之前,RTK 必须进行点校验,以求数据是准确无误的。然后在野外操作时,一定得尽量立直对中杆,才能获取更加准确的数据。在采集数据时一定要采集到准确的位置,最好不要采集没用的野外数据,以免造成数据混乱。根据要求图上地物点相对于邻近图根点的点位中误差与邻近地物点间距中误差不得超过下表的规定。表 4-2 图上地物点点位中误差与间距中误差地物点类型点位中误差(mm)邻近地物点间距中误差(mm)城市建筑区和平地、丘陵地 ±0.5 ±0.4山地、高山地和设站施测困难的旧街坊内部±0.75 ±0.6城区、镇区、平坦地区高程注记点的高程中误差≤0.15m.等高线插求点的高程中误差,应满足下表之规定表 4-3 高程中误差6地形类别 平地 丘陵地 山地 高山地高程中误差(等高距) ≦1/3 ≦1/2 ≦2/3 ≦1因此在进行数据采集时需要细心仔细才能获得好的测量成果。4.3 内业数据处理,整饰地形图采用南方 CASS8.0 绘图,按照绘制地形图的步骤:数据采集 数据传输 数据转换 展点 人机交互绘图 出图 采集的数据传输:图 4-3 野外数据在该测区,我使用的是简码测图,所以在数据采集回来后通过全站仪与电脑的连接传输,将数据在南方 CASS8.0 软件中展绘。根据规范要求,测量控制点、居民地和垣栅、工矿建( 构 )筑物及其他设施、交通及附属设施、管线及附屑设施、水系及附属设施、境界、地貌和土质、植被等各项地物、地貌要素,以及地理名称注记等应绘制清楚明晰。并着重显示与城市规划、建设有关的各项要素。地形图整饰应符合下列规定:1)地物、地貌各要素,应主次分明、线条清晰、位置准确、交接清楚。72)高程注记的数字,字头朝北,书写应清楚整齐。3)各项地物、地貌均应按规定的符号绘制。4)各项地理名称注记位置应适当,并检查有无遗漏或不明之处。5)等高线须合理、光滑、无遗漏,井与高程注记点相适应。6)图幅号、方格网坐标、测图者姓名及测图时间应书写正确齐全通过自己的整饰,终于完成看这幅图。图 4-1 胜利村地形图5 全站仪(免棱镜)与 RTK 在数字测图中的误差来源测量中主要的来源来自三方面:1. 观测者的原因2. 仪器的原因3. 外界环境的原因5.1 全站仪的误差主要来源及减弱消除的措施5.1.1 测角误差测角误差包含仪器固定误差如仪器三轴误差、对中误差及照准误差等。使用免棱镜全站仪进行地形测量存在视准轴误差、横轴误差和竖轴的误差,因此影响到坐标的求算。5.1.2 测距误差目前全站仪大多采用相位式光电测距,其测距误差可分为两部分:一部分是与距离D 成正比例的误差,即光速值误差,大气折射率误差和测距频率误差;另一部分是与距离
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