GPS－RTK與全站儀組合在測量放線技術(shù)中的應(yīng)用分析

歐陽兆聰

(廣東省地質(zhì)測繪院，廣東 廣州 510800)

近些年來，伴隨著GPS技術(shù)的日益發(fā)展與進(jìn)步，該技術(shù)因作業(yè)快速、成本低、精度高等優(yōu)勢，因而得到了極為廣泛的應(yīng)用;而全站儀是一種自動化水平高，且能夠完成一個測站上所有的工作。兩種技術(shù)在測量放樣工作中，有長處也有短處，對此，可將其聯(lián)合使用，以揚(yáng)長避短，獲得更好的測量效果，這種方式被叫做無障礙測量［1］。以下本文將這兩種方式的聯(lián)合應(yīng)用情況進(jìn)行探討。

1．GPS－PTK工作原理

GPS－PTK技術(shù)，是一種以載波相位觀測量為依據(jù)的實(shí)時動態(tài)定位技術(shù)，其是一種集合多種技術(shù)的組合系統(tǒng)，例如數(shù)字通訊技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)以及GPS技術(shù)等等［2］。該技術(shù)的出現(xiàn)，不但是GPS測量技術(shù)的一個進(jìn)展，并且網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)的進(jìn)步，也可有效的處理傳統(tǒng)RTK中所存在的各種問題，如作業(yè)半徑、基準(zhǔn)站的設(shè)置等，操作者僅僅只要一個手持GPS接收器，即能夠開展不同級別的實(shí)時快速定位，繼而為測繪工作帶來極大便利。

PTK的主要工作原理為:在基準(zhǔn)站上放置一臺接收機(jī)，在流動站 (載體)上再放置一臺及其以上的接收機(jī)，兩站點(diǎn)(流動站、基準(zhǔn)站)接收相同時間、相同GPS衛(wèi)星所發(fā)出的信號，之后將基準(zhǔn)站所接收到的觀測值和已知位置的基本信息加以對比，以便得出GPS差分改正值。(見下圖1所示)隨后，經(jīng)由無線電數(shù)據(jù)鏈電臺，在第一時間內(nèi)把該改正值傳送至共視衛(wèi)星的流動站，繼而對其GPS觀測值進(jìn)行精細(xì)化處理，最終獲得改正之后的流動站比較精準(zhǔn)的所在位置。

2．全站儀的工作原理

全站儀，其是將若干個部分 (如微處理機(jī)、測距以及測角等)有機(jī)連接在一起，繼而構(gòu)成一個整體，繼而對測角、測距等進(jìn)行自動控制，從而對高差、水平距離以及坐標(biāo)增量等予以自動測量、計算的測繪設(shè)備［3］;在此過程中，該設(shè)備還能自動顯示數(shù)據(jù)，且予以記錄、存儲以及傳輸?shù)?，正是因?yàn)槠淇梢詫⒁粋€測站上所有的工作都完成，因而最終得名“全站儀”。

該設(shè)備的平面定位測量，是經(jīng)由極坐標(biāo)法，得到測量點(diǎn)的坐標(biāo);而其工作原理具體為:將測量站點(diǎn)作為中心，通過測站上已經(jīng)知曉的方向，對該方向與所需測定方向之間的角度及其距離進(jìn)行測定，繼而得出所需測量點(diǎn)的具體所在位置;其中，高程定位測量，是經(jīng)由三角高程來明確的。在實(shí)際測量過程中，因?yàn)槭艿街T多因素的影響，例如通視條件、地形等，有一些測量點(diǎn)的位置無法通過全站儀來進(jìn)行直接測量，所以，除采取極坐標(biāo)法之外，還會采取一些其他的方式展開測量，例如兩點(diǎn)前方交會、后方交會等［4］。

3．GPS－PTK與全站儀組合的實(shí)際運(yùn)用

3．1地區(qū)情況

在對某地實(shí)施地籍測量過程中，采取了GPS－RTK和全站儀協(xié)同使用的方式。該地區(qū)的實(shí)際情況為:該地屬于某集團(tuán)1～5期用地，大約有五宗地，面積為500平方米。以往已經(jīng)建成的廠區(qū)，其建筑物分布亂且密，而最近所建成的建筑物密度并不大，但是相對而言較為規(guī)則。從整體而言，該地區(qū)內(nèi)并沒有高壓設(shè)備或者是樓層較高的建筑物，對GPS－RTK測量工作的開展極為不利。

3．2現(xiàn)有資料和作業(yè)根據(jù)

首先，在該區(qū)的周圍有GPS四等點(diǎn)，分別是G047、ST以及ST4等，是2005年7月地區(qū)國土規(guī)劃測量事務(wù)所測定，其精度與測量要求相符，因而其四等點(diǎn)能夠直接用做本次測量的起點(diǎn)，采取GPS－RTK技術(shù)，對一級GPS點(diǎn)進(jìn)行布設(shè)。

其次，本次測量作業(yè)的具體根據(jù)是:國家土地管理局所發(fā)布的《城鎮(zhèn)地籍調(diào)查規(guī)程》;國家測繪局所發(fā)布的《地籍圖圖式》;國家測繪局所發(fā)布的《地籍測繪規(guī)范》;《全球定位系統(tǒng)(GPS)測量規(guī)范》CH2001－92; 《1:500、1:1000、1:2000地形圖數(shù)字化規(guī)范》GB/T1716－1997。

在測量過程中，所選用的全站儀型號為TOPCONGPT 7502，與Trimble5800型接收器，以及靈銳S80一體化藍(lán)牙GPS－RTK兩臺套，以及2臺電腦。在測量前，均對所需儀器進(jìn)行檢測，結(jié)果其精度、性能皆滿足測量要求。

3．3作業(yè)組織

依據(jù)所準(zhǔn)備的設(shè)備，聯(lián)系需測量地區(qū)的地形特點(diǎn)，然后開展作業(yè)分工，具體為:①先對GPS控制點(diǎn)進(jìn)行布設(shè)，在點(diǎn)位密度設(shè)置上，需符合地籍細(xì)部測量的要求;②采用GPS－RTK技術(shù)，對所需測量地區(qū)的球場、管線、公路以及圍墻等進(jìn)行測量;③采用全站儀，對界址點(diǎn)、建筑物以及一些無法以RTK采集的地形等，進(jìn)行測量、采集［5］。

3．4GPS－RTK的測量

將之前已經(jīng)布設(shè)的GPS四等點(diǎn)，作為本次測量的起點(diǎn)，采用GPS－RTK技術(shù)進(jìn)行一級GPS點(diǎn)的布設(shè)，共設(shè)25個點(diǎn)，其中任意一個點(diǎn)都必須和其2個附近的GPS通視，以便切實(shí)達(dá)到地籍細(xì)胞測量的需求。本次測量所采用的GPS－RTK，其平面標(biāo)稱精度是2cm±2×10－6D，這可達(dá)到一級導(dǎo)線精度的測量需求。

3．5地籍細(xì)部的測量

在采用GPS－RTK進(jìn)行采點(diǎn)時，需確保凈空狀態(tài)，不可被遮擋住，從而確保設(shè)備可以接收到更高角度的衛(wèi)星，且讓衛(wèi)星幾何圖PDOP大于6。所以，在新建廠區(qū)中，不包含建筑物在內(nèi)的其他地方，大致上都能采取GPS－RTK對碎部點(diǎn)進(jìn)行采;針對以前已經(jīng)建成的老廠區(qū)，由于該區(qū)中的建筑物比較密集，所以采用全站儀進(jìn)行碎部點(diǎn)的采集。

3．6處理內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)

在完成外業(yè)數(shù)據(jù)的采集工作之后，把數(shù)據(jù)發(fā)送到電腦中，且采用軟件 (南方CASS5．1)，開展地籍圖的繪制工作，形成宗地圖，對所測量面積加以計算，最終對全部數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總。

3．7精度分析

在結(jié)束內(nèi)業(yè)與外業(yè)的全部工作之后，將所得樣圖打印出來，然后再到測量實(shí)地展開檢查。最初，對精度的點(diǎn)位進(jìn)行檢驗(yàn)，采取GPS－RTK對準(zhǔn)備檢查點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)進(jìn)行測定，之后和樣圖中的坐標(biāo)相對比，點(diǎn)位誤差在6cm以內(nèi)，則滿足相關(guān)檢測精度的要求;隨后，檢查邊長，采取鋼尺量距，對邊長進(jìn)行測量，并且和反算邊長相比較，差值同樣需控制在6cm以內(nèi)，這樣方能滿足相關(guān)精度的需求。之后，對實(shí)地的地物、地形等展開檢驗(yàn)，針對之前測量過程中所遺漏的地物，需予以補(bǔ)充測量;在內(nèi)業(yè)處理的過程中，將補(bǔ)充測量的坐標(biāo)數(shù)據(jù)加入原地形圖中，從而對地形圖加以修正與補(bǔ)充。

在對界址點(diǎn)進(jìn)行測量的過程中，對精度有一定的要求，即界址點(diǎn)對附近圖根點(diǎn)點(diǎn)位中誤差、鄰近界址點(diǎn)間距中誤差以及界址點(diǎn)與鄰近地物點(diǎn)間距等，均需應(yīng)當(dāng)控制在正負(fù)5厘米以內(nèi)。另外，地籍圖對精度同樣要求，即鄰近兩界址點(diǎn)之間的距離、界址點(diǎn)和鄰近地物點(diǎn)之間的距離等，其誤差必須控制在圖上正負(fù)0.3毫米以內(nèi)，宗地內(nèi)部和界址邊并不鄰近的地物點(diǎn)，點(diǎn)位誤差需控制在圖上正負(fù)0.5毫米以內(nèi);另外，相互靠近的兩地物點(diǎn)，其間距中誤差應(yīng)當(dāng)控制在圖上正負(fù)0.4毫米之內(nèi)。

4．結(jié)束語

通過GPS－RTK和全站儀的聯(lián)合使用，大家可以發(fā)現(xiàn)其有優(yōu)點(diǎn)，也有缺點(diǎn)。其中，優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)為:集成化、自動化水平高。且測繪效果好，在GPS幫助之下，可較快的靠近放樣點(diǎn)，快速完成放樣作業(yè);數(shù)據(jù)真實(shí)、可靠，且能夠現(xiàn)場得出較為準(zhǔn)確的結(jié)果;有較高的定位精度，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，無誤差累積，各個測點(diǎn)之間不需要進(jìn)行通視;使用操作簡單、方便，有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理水平。缺點(diǎn)表現(xiàn)為:會受到衛(wèi)星狀態(tài)、天空環(huán)境以及高程等的影響，繼而對其測量精度帶來影響。對此，工作人員應(yīng)對其繼續(xù)展開研究與探索，以便將兩種測量技術(shù)的效果充分展現(xiàn)出來。

［1］張爭鳴．GPS－RTK與全站儀聯(lián)合作業(yè)在地形測量中的應(yīng)用 ［J］．甘肅冶金，2013，35(4):88－91．

［2］宋鐵軍，趙志全．GPS(RTK)配合全站儀在公路施工放樣中應(yīng)用 ［J］．價值工程，2014，(2):104－105．

［3］季軍．GPS－RTK與全站儀結(jié)合在測繪地形圖中的應(yīng)用［J］．城市建設(shè)理論研究 (電子版)，2014， (21):1412－1412．

［4］劉金鵬，曹先密，曹玉凱等．GPS－RTK聯(lián)合全站儀在道路施工勘察領(lǐng)域中的應(yīng)用 ［J］．交通科技與經(jīng)濟(jì)，2013，15(2):114－116．

［5］王志強(qiáng)．GPS－RTK與全站儀聯(lián)合使用在公路測量中的應(yīng)用 ［J］．山西建筑，2013，39(27):187－188．