論述GPS—RTK技術協(xié)同全站儀在公路工程設計外業(yè)測量中的應用

摘 要：本文闡述了公路工程設計外業(yè)測量中GPS-RTK技術和全站儀相配合的使用方法，以及信號不好時的應對措施。實踐證明，該方法對完成設計外業(yè)測量數(shù)據(jù)采集和放線工作，各項技術指標和精度均符合規(guī)范要求，測量效率明顯提高。

關鍵詞：RTK技術；全站儀；外業(yè)測量

近幾年，我國科學技術水平的不斷發(fā)展，工程設計行業(yè)不斷涌現(xiàn)出新設備和新技術，傳統(tǒng)的測量儀器早已成為歷史。其中GPS-RTK技術的出現(xiàn)，幾乎完全改變了傳統(tǒng)的測量方法，然而GPS-RTK的測量技術還存在一定的局限性，比如高山樹林的遮擋，強磁場干擾，太陽黑子等因素都對測量質量有一定的影響，甚至導致無法測量。然而通過GPS-RTK和全站儀相結合的測量方法，不但解決了公路工程外業(yè)測量中采集和放線的盲區(qū)，且各項技術指標和精度均符合規(guī)范要求，能取得不錯的效果。其工作流程是：先用GPS-RTK技術測量有信號的路段，沒有信號或信號弱不能保證測量精度的路段用全站儀測量，最后將兩者測量數(shù)據(jù)整理后輸入海地路線設計軟件進行計算，當路線設計計算完成后根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境情況分別用GPS-RTK技術和全站儀進行中線測量。

一、GPS-RTK測量技術的工作原理和方法

GPS-RTK定位技術就是基于載波相位觀測值的實時動態(tài)定位技術，它能夠實時地提供測站點在指定坐標系中的三維定位結果，并達到厘米級精度。我們在公路工程線路初測階段用GPS-RTK技術完成沿路線走向控制網(wǎng)點的測設。控制網(wǎng)點選點原則為：一是遠離大功率無線電發(fā)射臺和高壓電線外，以避免周圍磁場對GPS信號的影響。二是易于安置接收機的地方，視野開闊，其周圍障礙物的高度角應大于10度。三是應選在交通方便的地方，相鄰兩控制點之間的距離不大于5KM。控制網(wǎng)點選點完成后就要在所選路線位置上布設導線，并用GPS-RTK技術測量導線點的坐標，依次類推測設各導線點坐標，測至沒有信號或不能保證測量精度質量路段停止測量，并詳細準確記錄測量結果。利用已知導線點坐標用全站儀測量后續(xù)導線點坐標，并詳細準確記錄測量結果。沒有信號或不能保證測量精度質量路段導線點測量完成后，繼續(xù)用GPS-RTK技術測量導線點坐標。重復以上過程完成全路線的導線點坐標測量工作。將所有測量結果整理后輸入海地路線設計軟件進行路線設計，海地路線軟件設計計算完成后會輸出直曲要素表，為線路的定測工作做好準備。

二、全站儀測量技術原理和方法

全站儀是由采集數(shù)據(jù)設備和微處理器組成。全站儀的工作原理是在測站上架設儀器，通過測角、量邊來確定測量點的位置，或直接測量待定點的坐標值，是常規(guī)的三維極坐標測量方法。全站儀的基本操作方法為：

（一）測量前的準備工作。1.電池的安裝（注意：測量前電池需充足電）。2.儀器的安置。①選擇測站。②將全站儀安置于點，對中、整平。③安置棱鏡。3.豎直度盤和水平度盤指標的設置。①豎直度盤指標設置。松開豎直度盤制動鈕，將望遠鏡縱轉一周（望遠鏡處于盤左，當物鏡穿過水平面時），豎直度盤指標即已設置。隨即聽見一聲鳴響，并顯示出豎直角。②水平度盤指標設置。松開水平制動螺旋，旋轉照準部360，水平度盤指標即自動設置。隨即一聲鳴響，同時顯示水平角。至此，豎直度盤和水平度盤指標已設置完畢。注意：每當打開儀器電源時，必須重新設置。4.調焦與照準目標。操作步驟與一般經(jīng)緯儀相同，注意消除視差。

（二）坐標測量。1.設定測站點的三維坐標。2.設定后視點的坐標或設定后視方向的水平度盤讀數(shù)為其方位角。當設定后視點的坐標時，全站儀會自動計算后視方向的方位角，并設定后視方向的水平度盤讀數(shù)為其方位角。3.設置棱鏡常數(shù)。4.設置大氣改正值或氣溫、氣壓值。5.量儀器高、棱鏡高并輸入全站儀。6.照準目標棱鏡，按坐標測量鍵，全站儀開始測距并計算顯示測點的三維坐標

三、GPS-RTK技術和全站儀相配合的使用方法

我們在公路工程線路的定測階段測量工作主要有：中線測量、線路縱橫斷面的測量。中線測量是把設計好的線路中線測設到地面上，并用木樁或鋼釘標定出來。中線測量包括放線和中樁高程測量兩部分工作。用GPS-RTK技術進行中線測量，需要把圖上路線設計好的直曲要素（如主控點樁號、起終點方位角、直線段距離、緩和曲線距離、圓曲線半徑）等輸入GPS手薄中，手薄會自動進行計算。再在手薄中進入路線放樣模式通過導航提示就可以定位各路線中樁并顯示高程。從線路起點開始，沿線路方向在地面上設置整樁和加樁：整樁是每隔一整數(shù)距離設一樁，根據(jù)不同線路整樁之間的距離可以是20m、30m、50m等。加樁是相鄰整樁之間線路穿過地物及地面坡度變化處等增設的樁，加樁分為地形加樁、地物加樁、曲線加樁和關系加樁。設置的中樁除了在地面上做出標記，同時要詳細記錄下各中樁的相應高程。沿路線方向用GPS-RTK技術測量到?jīng)]有信號或不能保證測量精度質量路段停止測量，并詳細記錄下全部測量數(shù)據(jù)。

我們在沒有信號或不能保證測量精度質量路段用全站儀和水準儀完成中線測量。根據(jù)海地路線設計軟件計算出來的直曲要素坐標和現(xiàn)場已知點的坐標，可以用全站儀放樣路線中樁的整樁和加樁。具體放樣過程如下：1.按MENU-----進入主菜單測量模式。2.按LAYOUT----進入放樣程序，再按SKP------略過選擇文件。3.按OOC.PT（F1），再按NEZ，輸入測站O點的坐標（XO，YO，HO）；并在INS.HT一欄，輸入儀器高。4、按BACKSIGHT（F2），再按NE/AZ，輸入后視點A的坐標（XA，YA）。5、按LAYOUT（F3）：輸入待放樣點B的坐標（XB，YB，HB）及測桿單棱鏡的鏡高后，按ANGLE（F1）。使用水平制動和水平微動螺旋，使顯示的DHR=0，即找到了OB方向，指揮持測桿單棱鏡者移動位置，使棱鏡立于OB方向上。6、按DIST，進行測量，根據(jù)顯示的dHD來指揮持棱鏡者沿OB方向移動，若dHD為正，則向O點方向移動；反之若dHD為負，則向遠處移動，直至dHD=0時，立棱鏡點即為放樣B點，依次類推放出所有中樁點位置。用水準儀測出各中樁的高程，并做詳細記錄，這樣就完成了該路段的中線測量。我們就可以在已完成中線測量路段進行橫斷面測量。有信號路段繼續(xù)使用GPS-RTK技術測量，直到項目路段全部測量完成，最后收集整理全部測量數(shù)據(jù)以備海地路線設計軟件使用。