城市地下管線測(cè)量中RTK和全站儀結(jié)合的應(yīng)用

孫棟

摘要：本文介紹了RTK和全站儀的基本工作原理及操作過(guò)程，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)RTK和全站儀二者在城市地下管線測(cè)量中的結(jié)合應(yīng)用作了詳細(xì)的分析和總結(jié)。

關(guān)鍵詞：RTK；全站儀；城市地下管線測(cè)量

前言：在城市規(guī)劃中，地下管線通常布置在道路綠化帶，以點(diǎn)式分布為主，如果使用較為傳統(tǒng)測(cè)量方式進(jìn)行測(cè)量，工作效率極其低下，而且還極大增加了測(cè)量的勞動(dòng)強(qiáng)度，與此同時(shí)，測(cè)量成本非常高。RTK通過(guò)對(duì)與全站儀進(jìn)行結(jié)合的方式，改善了地下管線分布零散，不好測(cè)量的缺點(diǎn)，大大提升了測(cè)量工作的效率，不僅如此，還達(dá)到了城市地下管線測(cè)量所需要的較高精度。

一、RTK和全站儀的工作原理

（1）RTK測(cè)量原理

RTK（Real Time Kinematic）測(cè)量技術(shù)，即實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)，它是測(cè)量技術(shù)發(fā)展歷程中的一個(gè)突破。這種技術(shù)有三個(gè)重要組成：基站接收機(jī)，數(shù)據(jù)鏈以及流動(dòng)站接收機(jī)。

在起初測(cè)量定位時(shí)，基準(zhǔn)站把通過(guò)測(cè)量返回的各項(xiàng)參數(shù)值等用無(wú)線電實(shí)時(shí)地傳輸給流動(dòng)站。流動(dòng)站接收相關(guān)信息后，即時(shí)處理得到的載波相位測(cè)量值，得出流動(dòng)站與發(fā)出點(diǎn)的位置點(diǎn)差。基準(zhǔn)站的坐標(biāo)加上位置點(diǎn)差得到的就是流動(dòng)站各個(gè)點(diǎn)的水平坐標(biāo)。這樣的工作原理，決定了若是使用RTK技術(shù)進(jìn)行測(cè)量，即便到了郊外，依然可以即時(shí)得到高精度的定位。通過(guò)這種測(cè)量計(jì)算方式，較大地提高了相關(guān)作業(yè)的測(cè)量效率。

（2）全站儀測(cè)量原理

全站儀（Electronic Total Station），全稱全站型電子速測(cè)儀。它是一種集光、機(jī)、電為一體的高技術(shù)測(cè)量?jī)x器。在經(jīng)緯儀的基礎(chǔ)上，全站儀由于可以同時(shí)進(jìn)行水平、垂直測(cè)量，距離測(cè)量和數(shù)據(jù)處理而發(fā)展起來(lái)。同時(shí)，它還可以使用指定的格式把即時(shí)測(cè)得的結(jié)果傳到對(duì)應(yīng)的收集器上。它使用機(jī)械度盤(pán)測(cè)量角度，激光測(cè)量距離，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入記錄，存儲(chǔ)后計(jì)算出水平坐標(biāo)和海拔數(shù)據(jù)，生成相關(guān)文件，將其存儲(chǔ)到電腦后進(jìn)行后續(xù)的測(cè)量處理工作。

（3）RTK結(jié)合全站儀的方式

RTK的工作有幾步：設(shè)置RTK基準(zhǔn)站->設(shè)置RTK流動(dòng)站->設(shè)置實(shí)時(shí)觀測(cè)基準(zhǔn)站。基準(zhǔn)站有接收天線、接收機(jī)和使用GPSBase軟件的電腦。接收天線最好安放在室外比較寬闊的地方，天線則應(yīng)該安放在高地形，這么一來(lái)，基站的測(cè)量信號(hào)能夠發(fā)射的距離會(huì)更遠(yuǎn)。同時(shí)，安置地應(yīng)當(dāng)避免設(shè)置在磁場(chǎng)較強(qiáng)或是輻射很大的地方，最好是建筑物的頂層。

通常，基準(zhǔn)站的水平坐標(biāo)和海拔數(shù)據(jù)是已經(jīng)得到的，如果還沒(méi)有測(cè)量，則可以使用測(cè)量區(qū)域的定位接收點(diǎn)測(cè)量，接著在指定的電腦裝上GPSBase，設(shè)置好基準(zhǔn)站的水平坐標(biāo)和海拔數(shù)據(jù)等信息。在進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量前，我們應(yīng)當(dāng)對(duì)天線和接收機(jī)進(jìn)行檢查，看是否正確連接。同時(shí)還要看接收機(jī)與GPSBase有沒(méi)有正確設(shè)置，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的狀態(tài)等等。

基準(zhǔn)站設(shè)置無(wú)誤后，便可以打開(kāi)流動(dòng)點(diǎn)天線、手簿、以及通信手機(jī)，用藍(lán)牙裝置依序?qū)λ鼈冞M(jìn)行連接，同時(shí)在測(cè)量裝置錄入測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)， 此時(shí)流動(dòng)站安置完成。流動(dòng)點(diǎn)也應(yīng)當(dāng)安置在較為廣闊的地方，因?yàn)槿绻唤邮盏男l(wèi)星數(shù)量能夠達(dá)到五顆以上，同時(shí)各個(gè)機(jī)器設(shè)備的運(yùn)作狀態(tài)正常，就能接收到精度最高的數(shù)據(jù)。

在流動(dòng)站安裝設(shè)定完畢，初始化測(cè)量完的數(shù)據(jù)之后，就可以開(kāi)始在設(shè)定點(diǎn)進(jìn)行接收測(cè)量。政府工程安置的接收衛(wèi)星通常得到的信號(hào)較為穩(wěn)定，能夠直觀地觀察全部待測(cè)位置。而對(duì)于投入較小的工程，沒(méi)有條件從衛(wèi)星上觀測(cè)，此時(shí)便要發(fā)掘出坐標(biāo)合適的相應(yīng)控制點(diǎn)，這就要根據(jù)衛(wèi)星分布圖來(lái)選擇了。如此后續(xù)全站儀的觀測(cè)才能順利進(jìn)行。

全站儀的操作主要有儀器架設(shè)、定向、觀測(cè)、記錄等。通過(guò)RTK所測(cè)量得到的相應(yīng)控制點(diǎn)能夠完成定向工作，在進(jìn)行實(shí)際觀測(cè)前，先當(dāng)校對(duì)RTK實(shí)時(shí)得到的位置點(diǎn)數(shù)據(jù)，確定是否準(zhǔn)確，同時(shí)記錄各管線點(diǎn)的數(shù)據(jù)。

二、全站儀配合RTK在管線測(cè)量中的優(yōu)勢(shì)

城市地下管線測(cè)量有著分布松散雜亂、不易測(cè)量管理的特點(diǎn)，探測(cè)的對(duì)象很多，包括地下的給水、排水、燃?xì)狻崃Α⒐I(yè)等等各種管道，以及電力、電信電纜等。埋設(shè)地下管線，從觀測(cè)到測(cè)量、記錄數(shù)據(jù)，具有一定的復(fù)雜度，所以城市地下管道埋線測(cè)量時(shí)，需要測(cè)量非常多的點(diǎn)位，具有較重的外部測(cè)量任務(wù)。

管線點(diǎn)分為管線特征點(diǎn)以及附屬中心點(diǎn)，其中又分為明顯和隱蔽兩種點(diǎn)類型。這些點(diǎn)的分布特征是：在城市地區(qū)，在人行道和路面、綠化帶相對(duì)非常集中；在鄉(xiāng)村或郊外，大多是供水、供電、通訊、等長(zhǎng)線管點(diǎn)，線路非常長(zhǎng)，同時(shí)比較單一。因?yàn)椴煌奈恢茫芫€點(diǎn)有不同的特征，根據(jù)上述的特征，如果通過(guò)一般的測(cè)量方法對(duì)其進(jìn)行測(cè)量，需要一直沿著待測(cè)地區(qū)安置數(shù)量巨大的導(dǎo)線點(diǎn)，使用全站儀進(jìn)行測(cè)量，最少也要五人成組，方能完成測(cè)試需要。同時(shí)，這大大限制了測(cè)試時(shí)的通視條件。不僅如此，此法通常必須頻繁更換測(cè)試點(diǎn)，整體觀測(cè)效率低下。如果我們只需要對(duì)郊區(qū)的單一管道進(jìn)行測(cè)量，也必須按此流程，完成大量的工作，在測(cè)量效率上是幾乎讓人無(wú)法接受的。

而RTK技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用就解決了這種中長(zhǎng)距離測(cè)量產(chǎn)生的難題。與傳統(tǒng)的測(cè)量方法相比，RTK主要具有施測(cè)距離遠(yuǎn)、定位精度高、測(cè)量速度快、操作簡(jiǎn)便、測(cè)站之間無(wú)需通視幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。

不僅如此，這種結(jié)合式的應(yīng)用，作業(yè)效率高，人員配置少，整體生產(chǎn)成本較低。在對(duì)RTK進(jìn)行點(diǎn)校正之后，并不需要布設(shè)圖根控制網(wǎng)就可以對(duì)開(kāi)闊的地區(qū)直接用RTK進(jìn)行數(shù)字化測(cè)圖。對(duì)于通視條件較差，信號(hào)不好的地區(qū)，可以在附近利用RTK給定圖根點(diǎn)坐標(biāo)，然后利用全站儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。這就節(jié)省了大量做圖根控制網(wǎng)的時(shí)間。與此同時(shí)，RTK流動(dòng)站只需要1人操作，減少了整體的人員配置。

總的來(lái)說(shuō)，這種RTK與全站儀結(jié)合而應(yīng)用在城市地下管線測(cè)量的方法測(cè)量范圍廣，精度高，效率高，互相解決了彼此原有的缺陷，很好地解決了城市地下管線測(cè)量中存在的問(wèn)題。

結(jié)論：由于城市地下管線分布的特殊性、復(fù)雜性和環(huán)境多變的特點(diǎn)，使用全站儀進(jìn)行常規(guī)的測(cè)量不像成塊的大面積地形測(cè)量那么簡(jiǎn)單。同時(shí)一部分城市地下管線又常常設(shè)于綠化帶和居民區(qū)等RTK信號(hào)很弱的地方，這時(shí)將RTK與全站儀進(jìn)行結(jié)合應(yīng)用就會(huì)充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，提高了測(cè)量效率，同時(shí)在成本上大大降低，這在實(shí)際測(cè)量中意義巨大。現(xiàn)今兩種測(cè)圖技術(shù)都已經(jīng)較為成熟，兩者協(xié)同應(yīng)用具有很高的優(yōu)越性，以后的工程中必將被廣泛應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]王宏俊.GPS RTK在地下管線測(cè)量中的應(yīng)用探討[J].礦山測(cè)量，2010（05）.