GPS和全站儀聯合測量作業在公路勘測中的應用

陳冠希

摘要：隨著我國經濟的飛速發展，公路建設事業迎來了前所未有的發展機遇，與此同時，對公路勘測設計提出了更高的要求，隨著公路設計行業軟件技術和硬件設備的發展，公路勘測中已經采用了電子全站儀和水平儀等先進儀器設備，但是這種測量方法受到作業條件和通視的限制，作業強度大，效率低下，從而大大延長了設計周期，源于公路勘測技術的進步在于技術的改造和設備的引進，所以針對上述情況急需引進GPS技術。為此，本文主要對GPS與全站儀的概況及在公路勘測施工中的應用進行了分析與探究。

關鍵詞：GPS—RTK技術；全站儀；公路勘測

一、全站儀測量的特點和基本原理

全站型電子速測儀簡稱全站儀，它是一種可以同時進行角度（水平角、豎直角）測量、距離（斜距、平距、高差）測量和數據處理，由機械、光學、電子元件組合而成的測量儀器。由于只需一次安置，儀器便可以完成測站上所有的測量工作，故被稱為“全站儀”。全站儀包含有測量的四大光電系統，即水平角測量系統、豎直角測量系統、水平補償系統和測距系統。通過鍵盤可以輸入操作指令、數據和設置參數。以上各系統通過I/O接口接入總線與微處理機聯系起來。微處理機（CPU）是全站儀的核心部件，主要有寄存器系列（緩沖寄存器、數據寄存器、指令寄存器）、運算器和控制器組成。微處理機的主要功能是根據鍵盤指令啟動儀器進行測量工作，執行測量過程中的檢核和數據傳輸、處理、顯示、儲存等工作，保證整個光電測量工作有條不紊地進行。

二、GPS-RTK（以下簡稱 RTK）特點和基本原理

RTK（Real Time Kinematic ）實時動態測量系統，是集計算機技術、數字通訊技術、 無線電技術和GPS測量定位技術為一體的組合系統，是基于實時載波相位差分的實時動態定位技術，是 GPS測量技術發展中的一個新突破。且外業操作簡單，只需一人，屬于真正的一人操作系統，其平面精度可以達1cm+1ppm，高程精度可以達到2cm+1ppm，完全可以滿足公路測量的精度要求。并將這些觀測值進行差分，從而削弱和消除軌道誤差、鐘差、大氣誤差等影響，將實時定位精度大大提高。并能進行實時處理，提供厘米級定位結果。

三、公路勘測中GPS和全站儀聯合測量作業的應用

GPS和全站儀聯合測量作業在公路工程勘測施工中的應用，可以有效克服常規測量方式中存在的問題，并能有效提升測量的技術水平及質量。表1為公路工程勘測施工中線設計的坐標數據，通過對該表內容的分析，可對GPS和全站儀聯合測量作業在公路勘測中的應用進行探究。

1、地方坐標轉換參數的獲取。對已知坐標與高程公共點進行合理選擇及控制，進行轉換參數的獲取，以此為GPS-RTK動態測量工作的開展提供便利。在轉換參數選擇中，應對以下兩點進行充分思考。第一，對測區附近與中心控制點的選擇，確保其分布的均勻性；第二，為對轉化精度進行有效提升，一般選擇大于3個控制點，通過最小二乘法獲取轉換參數。

2、確定基準站。設置基準站時，不僅要符合GPS靜態觀測要求，還要符合現場施工情況，如一般都會設置在較高地勢、四周開闊的位置，以此為電臺發射提供便利。

3、數據準備。所有計算工作可通過測量內外業一體化程序完成，輸入線路的起點坐標、方位角及曲線要點等，依據里程將全線待放樣點坐標程序可進行準確計算，一般在直線上每隔50米進行一個點的設置，每隔10米在曲線上進行一個點的設置。根據一定數據格式導出放樣點坐標，通常為Trimble文件的形式，利用Data Transfer在外業掌上電腦內導入DC文件，為外業調用提供便利。

4、GPS和全站儀聯合測量作業。相比放樣精度，全站儀精確度要高于GPD設備，在聯合測量作業中，可先通過GPS-RTK進行中線定測，在選用極坐標放樣。在坐標系統公布與大地水準面模型建立中，一般不對投影內當地偏差進行考慮，基于此，為降低偏差出現的機率，可利用點校正的方式進行作業，這種方式的應用，不僅可以進一步提高當地網格坐標的精確度，還可以保證在校正點范圍內設置作業區域。

GPS-RTK定測完成后，可選用全站儀進行放樣施工，確定放樣點方向后，與其水平方向相對照進行制動作業。立鏡者通過觀測者的指揮，在望遠鏡視線方向移動，如移動到一定位置后，其dHR（立鏡點到放樣點的距離）為0，此時可通過樹立垂直棱鏡進行觀測。如測量數據為-號，則代表遠離測站行走，如測量數據為+號，則代表向測站方向行走。立鏡點和放樣點的高程差由dZ表示，當立鏡者抬高棱鏡到dZ位置時為放樣點。

5、核對與分析數據。準確值以全站儀放樣成果為準，將其對比GPS-RTK成果，以此對成果準確性進行分析。GPS-RTK放樣的中線坐標可對中線量距精度與中樁樁位限差需求進行最大限度地滿足，由此可見，在公路勘測施工中通過GPS和全站儀聯合測量作業，可以有效提升測量的精準度，進而達到提高公路施工整個質量的目標。

四、結束語

綜上所述，隨著科學技術的不斷進步，我國公路工程勘測技術水平也得到了極大的提升。將GPS—RTK技術應用到公路勘測施工中可以實現CAD化，通過勘測、設計、施工及管理一體化數據體系的建立，可減少中間環節，如數據傳抄、輸入等，這也是公路勘測內外業綜合發展的需求。現階段，電子全站儀等先進儀器設備在公路勘測施工中已經得到了普及，因通視與操作條件的制約，導致常規測量方式具有較大作業強度、降低工作效率，并會對設計時間造成極大的影響。為此，施工單位必須結合施工現場的具體情況，選用科學有效的勘測方式，才能確保測量數據的真實性與準確性。

參考文獻：

[1]湯以勝，傅建波.GPS和全站儀聯合測量作業在公路勘測中的應用[J].浙江國土資源.2011（10）