城市大比例尺地形图测绘技术研究
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作者:刘华 刘智斌
摘 要：针对城市大比例尺地形图的需求，本文探讨了基于RTK、ENVI 5.1、Arcgis10.2的地形图快速成图方法，本文详细论述了整个技术路线，在软件的辅助下快速生成电子地形图，为基础规划提供了可靠的数据源。
关键词：大比例尺 地形图 城市 ENVI ArcGIS
RTK技术与传统测量方法在开展大比例尺地形图外业测量相比具有以下优点：（1）作业效率高，在一般的地形地势下，高质量的RTK设站一次即可测完近8km 半径的测区，大大减少了传统测量所需的控制点数量和测量仪器的搬站次数;（2）定位精度高，数据安全可推，没有误差积累;（3）RTK不要求两点间通视，只要求满足两点间“电磁波通视”，因此，和传统测最方法相比，RTK技术降低了作业条件要求;（4）作业自动化、集成化程度高，测绘功能强大;（5）操作简便，方便使用，具有可视性，数据处理能力强。
1 研究区概况
测区位于江西省吉安市内，属于亚热带海洋性季风气候，年平均降雨量在1200mm左右，每年5～8月份雨量最多，风力一般3～4级，常向主导风力为东北风。城市规划的开展及土方平衡的计算必须有大比例尺地形图的数据支持。
2 研究方法及技术路径
2.1 研究方法
利用Trimble 5700型RTK先进行现地控制测量，在其基础上开展碎步点测量获取测区三维坐标，测量完毕进行内业处理制作完成地形图、三维模型、进行土方平衡计算、现地放样等。
2.2 技术途径
技术途径如图1所示。
3 研究设备
3.1 测量仪器
文章利用Trimble 5700型RTK 1+2模式，一台设置为基准站，两台为流动站;笔记本电脑一台。
3.2 处理软件
本文主要使用 Trimble Geomatics Office后处理软件、ENVI 5.1、Arcgis10.2等处理软件。Trimble Geomatics Office后处理软件是Trimble公司编制的GPS后处理软件，是基于Microsoft Windows多任务操作系统。可以进行GPS数据后处理以及RTK测量数据处理。它可以处理所有Trimble GPS的原始测量数据和其他品牌的GPS数据（RINEX），还有传统光学测量仪器采集的数据以及激光测距仪的数据。
4 测量
4.1 控制测量
测区范围有6个高等级 GPS点，覆盖整个测区保存完好，利用其作为测量的控制点。基站架设在测区地势较高处，以便流动站接收基站电台信号。利用5个GPS控制点进行工地校正，以便拟合当地控制网，剩个控制点作为校正后精度检验点。
经对比分析，RTK 测量结果与控制点互差均在厘米级，其中互差最大为1.5cm 最小为0.064cm，平均为0.782cm。可以认为 GPS RTK测量结果的点位精度达到厘米级，而且各点位之间不存在误差累积，克服了传统测量技术的弊病，完全能满足城市国土规划测量精度要求。
4.2 碎部测量
在控制测量的基础上，使用1+2工作模式，用两套 GPS RTK接收机作为流动站进行测量，流动站测量模式为连续地形测量，设置采点间隔频率为1m/点，共计测量地形控制点118700个，经现地验证，平均误差为1.2cm，在误差精度范围内，可以作为成图基础。
4.3 数据传输
测量完毕将 GPS获得的数据使用 Trimble Geomatics Office后处理软件进行处理，转换出shapfile格式，可直接导入计算机的 GIS软件中进行成图数据处理。
5 数据处理
5.1 数字高程模型（DEM）的构建
将采集的带有三维坐标的点构建不规则三角网（TIN）数据（如图2），然后利用克里金插值法（Kriging）构建1m分辨率的数字高程模型（DEM）。
5.2 构建 DLG
利用构建完成的 DEM 数据提取得等值线（DLG）、按照地形图制图规范要求结合最新高清卫星影像勾绘地物，制作完成1：500测区地形图。
5.3 空间三维景观模型的制作
利用ENVI5.1 3D可视化模块将精校正的最新高清卫星影像与数字高程模型（DEM）叠加，制作完成空间三维景观模型，实现全三维浏览功能，为使测区三维景观更加逼真和生动，地物的纹理可采用数码相机实地拍摄对其进行正射处理并存储为位图，在构建三维景观模型时调用地物纹理位图并进行定位和拼接，最终制作完成了能够形象生动的反映現地的三维景观模型。
5.4 土方平衡计算
测区地形较为复杂，建设和施工难度较大，因此规划中需对部分区域进行土地平整，计算出局部区域土方平衡。土地平整计算有方格法、等高线法、断面法和数字高程模型（DEM ）法等，本文采用数字高程模型（DEM ）法，先确定出需进行土地平整区域，利用 GIS软件空间分析模块结合数字高程模型（DEM ）计算出土方平衡量，为规划提供准确详实的数据依据。
5.5 设计点放样
根据测区建设需要，利用 RTK 技术还开展了准确高效的野外放样工作。放样点是根据设计方案将道路交叉点等规划点从地形图中提取出其坐标并输入 RTK 中，利用 RTK 测量形式中的放样功能将设计点在现地找出并打桩作上标记。
6 结语
RTK在控制测量以及施工放样中有着广泛的运用，比传统的测量仪器的测量，它有着省时省工精度高且效率高等特点，本文通过载波相位差分（RTK）技术完成了大比例尺地形图的绘制，为设计单位提供了电子地形图，为其科学合理、因地制宜的实践提供了详实可靠的规划依据，为今后施工规划提供了基础数据。
参考文献
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