GPS-RTK與全站儀在工程測繪中的應用

韓瑞慶　馬慶原

摘要：近年來，隨著GPS技術的發展和進步，它以其運算速度快、成本低、精度高等優點得到了廣泛的應用。在實際工程勘察工作中，會遇到許多復雜的地形和環境。在這種情況下，有必要在GPS-RTK和全站儀技術的配合下完成地形測繪，為后續工作提供準確的依據。針對這種情況，本文將分析這兩種測量技術的工作原理，并將它們結合起來應用到實際工作中，以提高測量工作效率。

關鍵詞：測量放線技術;全站儀;GPS-PTK

近年來，隨著實時動態定位技術的發展，GPS技術已廣泛應用于各個領域，全站儀的自動化程度很高，可以完成一個站點的所有工作。在放樣工作中，這兩種方法各有優缺點。在這方面，它們可以結合使用，以最大限度地利用優點，避免缺點，獲得更好的測量效果。這種方法叫做無障礙測量。下文將討論這兩種方法的聯合應用。

一、GPS-PTK工作原理

GPS-PTK技術，是一種以載波相位觀測量為依據的實時動態定位技術，其是一種集合多種技術的組合系統，例如數字通訊技術、計算機技術以及GPS技術等等。該技術的出現，不但是GPS測量技術的一個進展，并且網絡RTK技術的進步，也可有效的處理傳統RTK中所存在的各種問題，如作業半徑、基準站的設置等，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：在基準站上放置一臺接收機，在流動站（載體）上再放置一臺及其以上的接收機，兩站點（流動站、基準站）接收相同時間、相同GPS衛星所發出的信號，之后將基準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。隨后，經由無線電數據鏈電臺，在第一時間內把該改正值傳送至共視衛星的流動站，繼而對其GPS觀測值進行精細化處理，最終獲得改正之后的流動站比較精準的所在位置。

二、全站儀的工作原理

全站儀是將微處理器、距離測量、角度測量等多個部分組成一個整體，然后進行角度測量和距離測量的自動控制，從而自動測量和計算高差、水平距離和坐標增量的測繪設備。在這個過程中，該設備還可以自動顯示數據、記錄、存儲和傳輸等，這是因為它可以完成一個站的所有工作，所以命名為“全站儀”。采用極坐標法進行設備的平面定位測量。其工作原理是：以測量站為中心，測量站的已知方向決定測量方向與測量方向的夾角、距離和測量點的位置。其中，高程定位測量定義為三角高程。在實際測量過程中，由于能見度條件和地形等多種因素的影響，某些測點的位置不能由全站儀直接測量。因此，除了極坐標法外，還將采用其他方法進行測量，如兩點前方的交會和后方的交會。

三、聯合應用分析

GPS與RIK聯合應用主要是利用聯合應用工作效率高的特點，進行工作。二者聯合應用，可以避免受衛星狀況限制，天氣環境的影響和數據傳輸受到干擾等問題。聯合應用普遍來說包括以下幾個步驟。

（一）要布設控制點。這個步驟是以后所有步驟的基礎。在GPS與RTK有效作業半徑的三分之二之內進行制高點基準站設置。而控制點的需在你則要盡量避開無線電干擾較大的路徑。在RTK基準站設置完成后，便可以開始觀測坐標點。如果找不到已知的坐標點，便可以在基準站的附近測量出固定解，并利用全站儀反復驗證結果的準確性和可靠性。另外，在測試區，應該均勻布置控制點的位置，一般的邊長取為一千米左右，這樣有利于數據采集和基準點重置。

（二）圖根點和碎部點的數據采集。在第一步完成后，GPS和RTK便可以聯合全站儀進行地形地物的數據采集了。要強調的是在每次作業之前都要設置GPS與RTK的基準站。再聯合測試處三個控制點的坐標，坐標必須是三維的。將其中一個坐標作為全站儀的測站點，另外兩個則作為定向點和檢查點。這樣聯合作業的好處就在于，對于全站儀不便測的數據，可以用GPS和RTK進行測繪。對于GPS與RTK不便測出的數據，可以用全站儀進行測量。在數據全部采集完成后可以用計算機進行分離。對于圖根點的有關數據要單獨提煉出，用原始測量的數據形式進行平差，計算出圖根點坐標以后，對碎部點進行處理。以上兩步是無論什么形式的聯合作業都要經歷的兩個基礎步驟。此外，根據地形和環境的不同，不同的作業可以應用不同的特殊方案。

很多文獻表明，在全站儀利用GPS和RTK進行所謂的圖根點設站時，要進行必要的檢查。因為在有些地方，由于信號遮擋等原因，會造成作業的誤差，反復檢查可以保證測圖的精度。同時，如果控制點距離測區很遠，為促進測圖進度，RTK測試控制點時，全站儀可以在測區內部利用假設的坐標系統進行測圖。在外業結束以后只要參照RTK測出的控制點坐標就可以進行坐標轉換。在這一步驟中，數字成圖軟件的坐標轉換功能起到很大作用。針對上述情況，利用二者聯合的作業方法克服了作業過程中工序步驟較多的弊端，也節省了人力和物力，保證了作業成果和效率。

四、結束語

通過GPS-RTK和全站儀的聯合使用，大家可以發現其有優點，也有缺點。其中，優點表現為：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，快速完成放樣作業;數據真實、可靠，且能夠現場得出較為準確的結果;有較高的定位精度，數據準確，無誤差累積，各個測點之間不需要進行通視;使用操作簡單、方便，有較強的數據處理水平。缺點表現為：會受到衛星狀態、天空環境以及高程等的影響，繼而對其測量精度帶來影響。對此，工作人員應對其繼續展開研究與探索，以便將兩種測量技術的效果充分展現出來。

參考文獻：

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