地形测绘主要方法

                                                                    田新亮

一、全站仪地形测绘

全站仪作为一种新型的高技术测量仪器，是集水平角、垂直角、距离（斜距、平距）、高差测量功能于一体的测绘仪器系统，可以进行一次安置整平就可以完成该测站上全部的测量工作。因此在农村土地确权、宅基地确权等农村宅基地、城镇建筑物密集的地方进行地形测绘时被普遍使用。

1、控制测量

在进行农村宅基地测量时，由于农村街道错综复杂、宽窄不一，因此在进行控制点布设时增添了很大的难度和阻力，使得控制点的精度和密度不能得到有效的保障，致使无法进行测量工作。本着严格遵循控制点“从整体到局部、由高级到低级”的布设原则，严格控制测量误差传播范围，满足地形测量整体精度要求，因此必须布设具有足够精度的控制点，并保证控制点能够两两通视并且能有其他控制点进行检核。所以为达到如此高的要求，则需要通过村庄外围的高精度、高等级的控制点进行导线测量。根据不同情况可以分别布设成闭合导线、附合导线、支导线等多种模式，从而可以通过穿街引巷的方式进行整个村庄的控制测量，满足各种比例尺控制测量的精度和密度要求。

2、地形测量

控制点布设完成并满足控制测量精度要求后，则进行细部点的测量，即建筑物、构筑物、道路、管线等其他设施的细部测量。首先，将全站仪设备架设在控制点上，进行对中整平并输入坐标数据信息，然后观测另一控制点进行坐标定向，在保证定向误差满足精度要求后，观测第三个控制点进行检核，如同样满足精度要求，则可以进行周围细部点的测量工作。在地形测绘过程中，由于需要测量的是三维坐标数据，全站仪则是通过测量角度和两点的相对高差运用三角测量（三角函数）原理，进行内部计算器的快速运算计算出测量点的三维坐标。利用全站仪进行地形测绘整个过程分为数据采集、数据处理、数据传输、数据编辑成图几部分。其中数据采集是外业现场通过全站仪进行细部点的测量获取所需的数据信息，主要是测量实体的平面和高程数据组成的空间信息。测量方式分为两种，一种是通过点号测量，按照测量的先后顺序按照编号在草图纸内进行地物区分：另一种是通过编码法进行编码测量，对不同地物种类按照不同的编码进行区分。两种方法均可以把所需信息表述完整。全站仪如同一台小型自带内存的计算机，可以将测量完成并计算出的平面和高程数据进行保存，在进行外业数据采集完成后，通过数据线或者外部传输工具传输到电脑中，并将外业数据展绘到绘图软件上，利用点号或者编码等信息进行绘图处理，最终形成一幅完整的地形图。

二、GPS-RTK地形测绘

GPS-RTK是一种实时动态定位技术，可以实时提供测量点的三维坐标数据信息。它是由基准站、流动站和数据通讯系统三部分组成，基准站通过数据链将其观测值与待测点的坐标信息一并传输到流动站接收机中，流动站接收机不仅仅接收基准站传输的信息，同时还需采集自身系统的观测数据，并在系统内构成差分观测值，然后进行实时的处理和计算，求得测量点的三维坐标。利用GPS-RTK技术在地形测量中具有以下优点：①实时性，在地形测量中，测量结果可以实时动态的在观测手薄中显示出来，可以直观的查看实时坐标数据和定位精度。②作业时间短，在测量条件允许的情况下，可以在几秒的时间内就可以求得待测点的三维坐标数据。③作业时间不受限制，只要在待测点能够同时接收到所需卫星的信号就可以进行测量工作。GPS-RTK技术在地形测量中有三种连接模式，分别为电台模式（内置电台、外挂电台）、内置网络模式、CORS模式三种。

1、GPS-RTK坐标转换

进入测区作业实施以前，需要进行坐标转换，将GPS-RTK平面系统和高程系统与作业区域的平面、高程系统能够互相统一。首先，在坐标转换前应进行资料搜集，主要搜集测区的控制点成果及GPS测量资料，测区的坐标系统和高程基准的参数，包括：参考椭球参数，中央子午线经度，WGS-84坐标系与测区地方坐标系的转换参数及WGS-84坐标系的大地高基准与测区的地方高程基准的转换参数等。由于GPS-RTK卫星观测的坐标是WGS84大地坐标系，而在测量工作中常用的是北京坐标系或者一些地方坐标系，因此，GPS-RTK的外业测量工作首先需要进行坐标转换，常用的参数转换方法有四参数转换和七参数转换，参数的求取一般通过现场采集一定数量的WGS84控制点坐标，然后输入这些点的地方坐标，通过相对应点的信息自动获取转换参数。四参数坐标转换实际上是一种二维的平面坐标转换，包含两个平移因子（X平移、Y平移）、一个旋转因子（旋转角）、一个尺度因子（尺度比）。四参数坐标转换的数学模型为：先旋转、再平移、最后进行尺度统一。然而七参数转换则是一种三维的平面坐标转换，包含三个平移因子（X平移、Y平移、Z平移），三个旋转因子（x旋转、Y旋转、Z旋转）、一个尺度因子（尺度比）。

2、GPS-RTK控制测量

在正式进行地形测量之前，必须要充分了解作业区域的具体情况，在综合考虑测区实际情况和测量作业要求的基础上来开展作业实施。在进行控制点选点布设时，尽可能选择上空较为开阔的场地进行控制点点位布设，避免有成片的障碍物阻挡，这是为了使连续跟踪观测的卫星能够有持续且强烈的信号质量。另外，要保证在控制点点位周围200m的范围内没有大功率无线电发射设施和高压输电线等强电磁波干扰源，以免GPS卫星信号受到电磁波的干扰。并且选取的点位要尽可能远离高层建筑、成片的水域等，这是因为这种类型的地形能够反射电磁波信号，而引起多路径效应。除了要保证卫星信号的畅通外，测站选择还要考虑交通方面的因素，要选择交通便利的地方进行控制点点位布设。GPS-RTK控制点点位应选择在稳定坚实的基岩、岩石、土层、建筑物顶部等能长期保存、满足观测条件的地点，并做好选点标记。选点时应避开环境变化大、地质不稳定的地区，如易受水淹的河床、低地、受施工影响有剧烈震动的地方、易发生洪水、滑坡、局部沉降区、采石场等。在埋石工作完成后，按统一格式对控制点点之记进行绘制和整理，确保点之记内容完整、格式统一。点之记中的交通情况、点位略图及点位说明要尽可能的增加控制点信息，以便查找点位。

3、GPS-RTK地形测量

由于 GPS-RTK技术具有快速定位和实时查看坐标结果的特点，因此在进行地形细部测量时常常代替传统的测图方法。GPS-RTK的工作模式是由一台基准站同时配备一台甚至多台移动站进行测量，每台移动站单独进行作业实施，互不干扰。因此在进行大面积的野外地形测绘时，可以进行区域划分，每台移动站可以单独的进行某一区域的地形测绘，这种作业模式大幅度的减少了人员的配备并提高了测图的效率。GPS-RTK技术适用于野外地形测量，并且能在野外工作中发挥出很大的优势。首先，在地形复杂的丘陵地区甚至山地进行测量时，这种技术可以不受通视影响，通过接收空间卫星信号进行独立测图，其次，它的作业方法上同时也存在着优越性，在测量水系设施、道路设施、独立地物、地貌土质时，可以利用南方CASS成图软件中设置的编码要素通过编码法进行地形测量，每个地物对应相应的编码，利用“左+右-”的原则控制线状要素的方向，在进行内业处理时，通过CASS成图软件中的编码引导、简码识别的功能自动连线成图，且自动匹配相应的属性，这种作业方法在很大的程度减少了内业的工作量并且节省了时间。然后，GPS-RTK在进行地形测绘前，在现场无法确定区域界线范围时，可以通过键入测区范围已知坐标或者导入测区范围文件的方式，进行测区范围控制，防止在进行地形测绘时超出界线或者未到边界的情况发生。

我国的测绘技术在逐步的提高和完善，在进行地形测绘时更方便更快捷。大面积测图一般采用卫星、航空摄影方法，小面积的采用野外测量。全站仪测图和GPS-RTK测图是野外地形测绘的主要方法，可以有效提升工作效率，获得良好的经济效益和社会效益。