全站儀和GPS-RTK配合在道路測(cè)量中應(yīng)用研究

以前的道路測(cè)量工作效率非常低、工作進(jìn)度慢，并且需要花費(fèi)巨大的財(cái)力人力才能完整的測(cè)量出來(lái)獲得比較理想的數(shù)據(jù)。然而將GPS測(cè)繪定位技術(shù)應(yīng)用于道路測(cè)量，則極大地幫助了測(cè)量人更加有效的測(cè)量數(shù)據(jù)。用全站儀和GPS-RTK相結(jié)合的測(cè)量方式既能有效的節(jié)約時(shí)間，測(cè)量精度又高，而且也便于以后的數(shù)據(jù)保存與管理的工作。這兩種測(cè)量方式相結(jié)合，可以?xún)?yōu)劣勢(shì)互補(bǔ)。如果僅僅用全站儀進(jìn)行測(cè)量，就必須投入大量時(shí)間、人力、財(cái)力;如果僅僅用RTK-GPS測(cè)量，雖然可以省去大量的財(cái)力、人力，但由于其衛(wèi)星和無(wú)線(xiàn)電信號(hào)的局限性，它在遇到樹(shù)木或者高大建筑物的時(shí)候就無(wú)法進(jìn)行有效的測(cè)量了。本文結(jié)合本人的實(shí)地道路測(cè)量經(jīng)驗(yàn)，簡(jiǎn)單談?wù)勅緝x和GPS-RTK在道路測(cè)量中應(yīng)用研究。

1 GPS-RTK

由于GPS-RTK具有全天候、測(cè)量時(shí)間短、高精度的定位以及全天候的特點(diǎn)，而全站儀具有速度快、自身輕便、而且測(cè)量精確度高等優(yōu)點(diǎn)。他們有些極其理想的使用前程。在地形圖測(cè)繪中，能夠極大地減少測(cè)量人的勞動(dòng)強(qiáng)度，并且提高測(cè)量的效率。成圖數(shù)字化由于其簡(jiǎn)單易學(xué)、快速精準(zhǔn)的特點(diǎn)在工程測(cè)量中占據(jù)著更加明顯的優(yōu)勢(shì)，并且成圖數(shù)字化能夠減輕手工制圖的繁瑣。

1.1 GPS-RTK的原理

RTK實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)包含了計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字通訊技術(shù)、無(wú)線(xiàn)電技術(shù)和GPS測(cè)量定位技術(shù)幾個(gè)方面。RTK具有定位精度高、全天候作業(yè)以及測(cè)量時(shí)間短等特點(diǎn)。它是GPS測(cè)量技術(shù)發(fā)展中的一個(gè)新的突破口。它主要是由實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸部分、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理部分以及信號(hào)接收部分這三部分來(lái)構(gòu)成。測(cè)量的時(shí)候應(yīng)該根據(jù)相對(duì)定論定理，將一臺(tái)接收機(jī)設(shè)置在幾個(gè)已知的點(diǎn)上，其它的接收機(jī)放在待測(cè)點(diǎn)上，再給出待測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)以及實(shí)測(cè)精度，一旦實(shí)測(cè)精度符合標(biāo)準(zhǔn)，該點(diǎn)的三維坐標(biāo)以及精度便可以保存下來(lái)。GPS-RTK硬件主要包括基準(zhǔn)站和流動(dòng)站兩部分，其數(shù)據(jù)流程圖見(jiàn)圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)流程圖

1.2 GPS-RTK廣泛應(yīng)用于工程測(cè)量中

將接收到的衛(wèi)星號(hào)準(zhǔn)確及時(shí)地發(fā)送給用戶(hù)。及時(shí)的測(cè)量出待測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)、高程以及實(shí)測(cè)精度。

(1)實(shí)施步驟如下:

新建一個(gè)項(xiàng)目，輸入?yún)?shù);

把基準(zhǔn)站架設(shè)置在選定的控制點(diǎn)上，設(shè)置基準(zhǔn)站;

設(shè)置流動(dòng)站;

④進(jìn)行實(shí)際工作、測(cè)量等。

(2)注意事項(xiàng):

在作業(yè)應(yīng)該對(duì)電瓶電量進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，防止在工作中出現(xiàn)電量不多的情況;

架設(shè)基準(zhǔn)站時(shí)要考慮電臺(tái)的信號(hào)可能覆蓋到整個(gè)測(cè)量區(qū)域;

在做控制點(diǎn)測(cè)量時(shí)，一定要保持中和水平，控制點(diǎn)聯(lián)測(cè)的精確度對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響很大

GPS創(chuàng)新技術(shù)處于領(lǐng)先位置，它可以進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，投影計(jì)算，點(diǎn)位調(diào)整，偏放樣，直線(xiàn)與偏心，曲線(xiàn)與偏心，存儲(chǔ)偏心點(diǎn)等，并且大大的簡(jiǎn)化了日常的測(cè)量工作。在工程測(cè)量和放樣工作中尤其適用。

2 GPS-RTK和全站儀相配合測(cè)圖實(shí)例

2.1 工程概況、測(cè)量設(shè)備和內(nèi)容

在某市的道路測(cè)量中，對(duì)該路段進(jìn)行全程3km的高程控制、地形測(cè)量，并且數(shù)字化建模成圖。根據(jù)待測(cè)的地形特點(diǎn)，我們投入3臺(tái)各類(lèi)型級(jí)別的全站儀，多套地形測(cè)量成圖軟件以及南方GPS接收機(jī)。

2.2 RTK與全站儀細(xì)部的測(cè)量

在這個(gè)工程中主干線(xiàn)均能夠采用RTK技術(shù)獲得所需要的點(diǎn)，針對(duì)一些細(xì)微的干擾，比如樹(shù)木遮擋，這些都會(huì)使得RTK測(cè)量精度大大降低，因此在定點(diǎn)時(shí)，必須考慮好干擾因素，選擇干擾比較小的地方定兩到三個(gè)點(diǎn)，同時(shí)作為一組一組的控制點(diǎn)，這幾個(gè)點(diǎn)之間必須要有相互兩點(diǎn)通視。在這之后，全站儀可以架設(shè)在這些點(diǎn)上，用極坐標(biāo)的方法來(lái)采集碎部點(diǎn)。

2.3 全站儀以及其特點(diǎn)

在用全站儀的測(cè)量過(guò)程中，數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)和計(jì)算，并且可以與計(jì)算機(jī)直接進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換。全站儀的技術(shù)簡(jiǎn)化了日常測(cè)量工作的繁瑣，尤其適用于放樣工作中和工程測(cè)量，可以進(jìn)行高程測(cè)量、高差測(cè)量、對(duì)邊測(cè)量、放樣測(cè)量以及測(cè)量水平角和垂直角。在實(shí)際的測(cè)量操作中，操作也十分簡(jiǎn)單，只需按所需測(cè)量使用的軟件按鈕就行了。在野外測(cè)量使用全站儀的過(guò)程中，全站儀的許多優(yōu)點(diǎn)也體現(xiàn)出來(lái)了:(1)作業(yè)效率高。它的自動(dòng)讀數(shù)功能極大地提高了測(cè)量的速度和工作效率。(2)能夠自動(dòng)校正。只需要按照說(shuō)明書(shū)就可以進(jìn)行軸系誤差校正。(3)自動(dòng)讀數(shù)。在實(shí)踐操作時(shí)，只需要工作人員照準(zhǔn)棱鏡它就可以進(jìn)行自動(dòng)讀數(shù)和測(cè)量，如此的不可思議。

2.4 GPS-RTK和全站儀實(shí)際應(yīng)用的對(duì)比和精度分析

RTK在測(cè)量時(shí)不存在誤差積累的問(wèn)題，它的測(cè)點(diǎn)精度基本上可以滿(mǎn)足碎部測(cè)量的要求，但由于它的高程精度不是很穩(wěn)定，可能甚至?xí)沟媒Y(jié)果出現(xiàn)非常明顯的偏差。但是如果是運(yùn)用全站儀進(jìn)行測(cè)量，出現(xiàn)偏差的現(xiàn)象是不會(huì)出現(xiàn)的，這種結(jié)果是可信的，但是在用RTK測(cè)量時(shí)應(yīng)該注意和周?chē)鶞y(cè)得相鄰點(diǎn)校核。因此將全站儀測(cè)量方法和RTK測(cè)量放樣相結(jié)合可以極大地縮小測(cè)量結(jié)果的誤差，提高測(cè)量成果準(zhǔn)確度。從效率的角度來(lái)考慮的話(huà)，用RTK這種方式來(lái)測(cè)量的話(huà)只需要少數(shù)的控制點(diǎn)，因此就不需要多次進(jìn)行站點(diǎn)一個(gè)基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)鏈可以控制周?chē)畮坠锏臏y(cè)量范圍，基本上節(jié)約了經(jīng)常搬遷站點(diǎn)的時(shí)間。另一個(gè)方面，RTK測(cè)量投入的人員，一般一組只需要1至2人，而全站儀一組需要分配3至5人，RTK測(cè)量尤其是地形測(cè)量方面更能發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。因此利用RTK技術(shù)來(lái)進(jìn)行碎部測(cè)量可以提高外業(yè)測(cè)量的效率，并且減少現(xiàn)場(chǎng)成本的開(kāi)支。

3 總結(jié)

就像硬幣一樣，每個(gè)事物都具有兩面性，GPS—RTK測(cè)量系統(tǒng)與全站儀相比也同樣如此，有著各自的優(yōu)劣，但相比之下，GPS作業(yè)是更方便更適合公路廣泛應(yīng)用的。GPS測(cè)量精度高，不會(huì)受到諸如環(huán)境和距離等因素的限制，在地形條件惡劣的地區(qū)，GPS非常適用。而且，由于作業(yè)過(guò)程都是由微電子和計(jì)算機(jī)控制，都是自動(dòng)記錄，自動(dòng)處理，自動(dòng)計(jì)算，可實(shí)時(shí)測(cè)出所處位置的三維坐標(biāo)，所以它不受人為因素的影響。這種先進(jìn)的技術(shù)可以直接進(jìn)行實(shí)地實(shí)時(shí)放樣、中樁測(cè)量、點(diǎn)位測(cè)量等。因此，RTK比全站儀在公路實(shí)地施工中優(yōu)勢(shì)更加明顯。兩種技術(shù)都有著各自的優(yōu)缺，如果把GPS—RTK與全站儀兩種測(cè)量技術(shù)相結(jié)合，優(yōu)劣互補(bǔ)，那就有了一個(gè)很大的飛躍，比傳統(tǒng)方法更具優(yōu)越性，使得測(cè)量速度加快且準(zhǔn)確。因此在以后的測(cè)量過(guò)程中，我們可以先了解全站儀和GPS-RTK這兩項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，將這兩種技術(shù)有效的結(jié)合起來(lái)，這將極大地改變目前道路測(cè)量的現(xiàn)狀，并且能夠?qū)崿F(xiàn)新的突破。將這兩項(xiàng)技術(shù)有效的結(jié)合起來(lái)，能在道路測(cè)量這方面實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍。

[1]周忠謨，周琪.衛(wèi)星測(cè)量原理與應(yīng)用.北京;測(cè)繪出版社.

[2]徐紹全.張海華.測(cè)量原理及應(yīng)用.武漢.武漢測(cè)繪科技大學(xué)出版社.