基于RTK測量模式及GIS技術在建設智慧城市中的作用

摘 要：智慧城市是以數字為基礎建立的，綜合了數字測量、物聯網技術、云計算、三維信息模型技術等，而智慧城市的分析和管理需要依靠數字測量技術實現，利用水準儀、經緯儀、全站儀、傾斜攝影測量、RTK測量模式、GIS技術應用等可以獲得室外的三維數據，然后通過BIM可以將數字測量得到的數據建立三維建筑模型。將藍圖、三維建筑信息模型、室外數字測量數據進行對比，輔建智慧城市。

關鍵詞：RTK測量;智慧城市;GIS;數字測量;測量放線工

測量的基本工作分為測高程、測角、測距離、測坐標。測量放線人員除應具備測量的必備專業技能外，還應會利用大數據、三維建筑信息模型、云計算等應用測量成果，并借助CAD等相關軟件進行繪圖輸出。

1、水準儀高程測量，常采用DS3水準儀，通過水準測量原理利用水準儀提供的水平視線，借助兩根水準尺上的讀數，計算出地面上兩點之間的高差，根據已知點的高程和測得的高差，計算出未知點的高程Hb=Ha+Hab，水準觀測的要點：消（視差要消除）、平（視線要水平）、快（讀數要快，避免發生下降）、小（估讀毫米數要取小值）、檢（檢查視線是否水平），水準測量路線分為：閉合水準路線、附合水準路線、支水準路線。在使用水準測量時需避免誤差：儀器誤差（水準尺零點誤差等），觀測誤差（整平誤差、讀數誤差、水準尺傾斜誤差等），外界條件誤差（儀器及尺墊下沉、地球曲率影響、大氣折光影響、溫度影響避免高溫等）。水準儀不僅可以測試平面高程，還可以測設低洼處高程，原理見下圖

2、經緯儀角度測量，常用儀器J6經緯儀，可以測量水平角與垂直角，在度盤上讀出整度數，測微尺上讀出整分，測微尺上估讀小數*6換算成秒。經緯儀的安裝與水準儀不同之處在于，如果光學對中器分劃圈不在測站點上，應松開鏈接螺旋，在架頭上平移儀器，使分劃圈對準測站點。對未知水平角度要使用測回法，進行盤左（β左=b左-a左）、盤右（β右=b右-a右）復合測量，理論上2次測量角度值應一致，可以幫助我們發現錯誤，兩次測量相加除2（β=β左*0.5+β右*0.5），既為未知角度值。需要特別注意的是：為減弱度盤分劃誤差影響，在每一測回觀測完畢之后，應根據測回數n，將度盤讀數改變180°/n，在開始下一測回。

3、全站儀高程和角度綜合測量，常用儀器蘇一光RT630全站儀，全站儀不僅可以測量高差，還可以同時測量角度、高程點等信息，在道路測量實踐中，利用全站儀的三維坐標測量和測試的方法，在測設道路中樁的同時，測定其高程，并自動記錄這些點的樁號和三維坐標等。這些數據可與計算機聯機通訊，實現路線測量的自動化和路線縱斷面的機助成圖，并且可以將信息導出，可以避免手動輸出錯誤。

4、距離測量，實際工作中常采用鋼尺量距，電磁波測距、視距測量。有時還會利用輔助工具花桿、測釬、垂球、溫度計、彈簧秤等。測量時需要注意：直：在丈量的兩點間定線要直，以保證丈量的距離為兩點間的直線距離，平：丈量時尺身要水平，以保證丈量的距離為兩點間的水平距離，準：前后測平拉力要準、要穩，齊：前后測平動作配合要齊，對點與讀數要及時、準確。

5、RTK測量模式（Real - time kinematic），測量之前應對機器初始化，模擬測量幾點復核準確性。在觀測過程中，可能會出現衛星信號丟失的情況，要實時對信號進行監測，利用衛星定位測量方法，流動站和基站的距離一般不超過20km，RTK在野外觀測時，測量放線人員將儀器在待測點上放置1-2秒，同時輸入特征編碼，就能夠實時地獲取到測站點在指定坐標系中的三維定位結果，精度達到厘米。在該模式下，基準站通過數據鏈將其觀測值和測站坐標信息一起傳送給流動站。流動站不僅通過數據鏈接收來自基準站的數據，還要采集GPS觀測數據，并在系統內進行實時處理，同時給出精確到厘米的定位結果。流動站可處于靜止或運動狀態;只要能保持四顆以上衛星就能得到觀測值的跟蹤和必要的幾何圖形。可以幫助測量人員進行工程放樣、各種控制測量、地圖測圖等。RTK測量原理如圖：

6、傾斜攝影測量，在數據獲取時在一個飛行器上搭載角度各異的多個感光器件同時曝光。從這些非正射影像中可以同時得到地面建筑的頂面和側面的紋理信息，必要時進行實測或通過計算機輔助設計形成與實際一樣的紋理。

7、BIM與GIS集成，通過BIM三維建模結合地理信息系統GIS（用于地理空間數據采集、存儲、處理、查詢、分析、利用和可視化的電子計算機信息系統），對場地及擬建的建筑物空間數據進行建模，可高效得出測量結果與藍圖、建模數據之間的誤差，使施工測量變得更簡單，BIM建模可以任意提取任意模塊的三維信息、尺寸、高度等，提高工作效率，避免錯誤的發生，可以指導現場施工測量放線工作。如：場區紅線、建筑物控制網、建筑物的放樣、施工期間的變形觀測以及竣工測量。未來通過基礎測量數據、BIM、GIS與VR設備無縫連接，在VR眼鏡里不僅可以體驗展示效果，還可供消費者選擇構件屬性，另外可在VR中進行構件顯示切換，數據測量、空間舒適體驗等操作。隨著智慧城市建設步伐的加快，還會使用三維激光掃描技術對實景進行復制，是GPS的技術革命，突破了傳統的單點測量方法，高效、高精度的特點。

8、總結，基礎測量模式、RTK測量模式和BIM三維建模技術屬于現有測量的通用技術，是建設智慧城市的必要的基礎數據。三者有機的結合能夠幫助更精準高效的進行測量工作，得到跨越式的發展。身為測量放線工（放線員）要加快完善自身職業技能，使自己成為知識型、技能型、創新型勞動者大軍。

參考文獻：

[1]劉茂華.BIM與3DGIS結合實現室內、外三維一體化方法研究{J}工業技術2017，33（7）.

[2]楊兆學.GPS測量技術及其在工程測量中的應用{J}地礦測繪，2006.

[3]徐明.談BIM在建筑設計、工程造價及建筑施工的綜合運用{J}建筑工程技術與設計 2019，11.

[4]張百龍.論建筑工程存在的質量問題及控制措施{J}建筑工程技術與設計，2019，07.

[5]鄭明媚.推進中國城市治理智慧化的政策思考{J}北京交通大學學報（社會科學版），2019，11.

作者簡介：

蔡坤（1987—），男，遼寧葫蘆島，本科，工程師，研究方向：BIM應用與測量學。