測量放線中全站儀與GPS-RTK組合法的應用探討

張堅

（廣州市城市規劃勘測設計研究院，廣東 廣州 511450）

0 引言

以某地管廊放線測量工程為例，為確保項目按照計劃有序進行實施，本項目擬安排20人參與工程規劃放線測量項目，其中，4人負責開展項目的測前準備，包括實地踏勘、危險源調查、資料搜集、控制測量方案設計、儀器設備檢驗、工期、質量策劃等；12人負責外業控制測量、管廊放線測量、成果處理等；4人為檢查員，負責內、外業檢查；隊長（或隊總工）進行隊級審查、驗收。

本項目設立管線放線測量準備組、管廊區域放線測圖組、內業數據檢查組，管線放線測量準備組完成管廊設計坐標獲取、管廊放線坐標成果表，管廊區域放線測圖組負責基于原有地形數據的地形圖修測、平面控制點采集、管廊放線測量；外業放樁數據檢查，內業數據檢查組負責數據檢查及放線成果圖表入庫，項目組織架構如圖1所示。

圖1 項目組織架構

1 GPS-RTK技術的工作流程分析

GPS-RTK技術主要由參考站、移動站和數據鏈組成，具體如下：①參考站：參考站通常位于已知點，GPS接收器通過底座支架精確定位，接收器通過無線數據鏈路或GSM電話連續采集數據，并將其實時傳輸到移動臺。②移動臺：移動臺的GPS接收器位于測桿頂部，接收天線嚴格在點上方，用戶界面以電子手冊為主，觀察者可以看到RTK系統的狀態，如衛星數量、固定模糊值、坐標質量等。內置專業軟件，可求解、設置、觀察、放樣、保存參數，以及存儲坐標等參數。③數據鏈路：數據鏈路包括天線、電纜、調制解調器、無線電、移動通信等綜合設備，UHF無線電信號傳輸一般可以在10km以內使用，成熟的網絡數據傳輸技術可以大大提高數據傳輸距離，用戶可以通過手機卡上網進行數據傳輸，尤其是在城市、山區等無線信號容易受阻的復雜區域[1]。

GPS-RTK技術有三個步驟。首先是收集環境信息和基線數據。其次是確定坐標變換參數，并且GPS-RTK技術使用WGS84坐標系，野外勘探使用的地圖數據通常為北京80或西54，因此不同方式使用的數據必須轉換成坐標參數，否則無法進行相關地圖的疊加。最后是是設立接種點，為了計算坐標系的變換參數，這些站點需要更好的地理位置，可以將它們放置在視野更好的特定位置，或者交通便利、地勢較高的位置。

2 全站儀與GPS-RTK組合法應用措施

2.1 技術路線

技術路線主要思路可分為6個步驟，在劃定管廊放線范圍后，進行資料收集、管廊放線設計坐標提取與校核、地形圖調取與實測、管廊坐標放線、放線質量與地形圖質量檢查、放線資料成果整理等工作，具體內容如下：劃定管廊放線范圍后收集管廊放線范圍內的基礎資料，如地形圖、管線資料等，再根據管廊放線范圍的基礎資料和要求，提取并檢核管廊放線設計坐標，計算樁點距離、線路長度等，其次是進行管廊放線控制點測量、地形圖核圖與更新測量以及地下管線物探測量，同時進行控制點質量檢查。另外還需要進行管廊坐標實地放樁并進行樁點坐標檢查，同時整理地形圖資料數據、控制點坐標數據、實地放樁坐標點檢查結果等資料，并進行內業成圖處理，生成管廊放線四至圖、地下管廊綜合圖以及坐標成果表[2]。圖2為技術路線詳情。

圖2 技術路線

2.2 技術設計安排

收集管廊放線測量區域的基礎資料，如地形圖、物探圖等，了解管廊放線測量區域的地理位置和情況，同時將放線區域范圍與我院地形圖疊加，確定放線區域的具體位置，并輸出打印。同時標記所打印的區域范圍內地標性建筑，以便外業人員能更好的找準放線與測量區域，最后對已有資料進行檢測，滿足要求的數據作為本項目的參考資料。

另一方面，項目采用TOPCON全站儀和Trimble接收機分別進行放樁測量以及控制點測量，作業前，應逐項檢查設備是否正常，檢查電池、接收機是否連接正常，同時檢查各電池電量情況，確保全站儀電池、GPS接收機電池電量充足。

另外還需要根據分區管廊條形范圍大小，采用條帶均勻布設法（即在區域網均勻布設平面控制點，控制點應根據實際需要，布設在土質堅硬、穩定的位置，以便于保存點的標志和安置儀器?？刂泣c應至少與一個相鄰控制點通視，采用GCORS-RTK方式，獲取控制點的平面位置與高程，并進行檢核。圖3為均勻布設GPS控制點。

圖3 控制點布設位置

2.3 管廊放樁測量

管廊放樁測量實施按照設備準備、工程參數設置、四參數計算、參數校正、放樁測量、樁點檢查的流程。

在放線作業之前，架設好腳架，仔細檢查各項測量步驟（對中、氣泡居中），確認無誤后開機，再利用手簿新建工程，并檢查工程相關參數設置，并且在控制樁上做參數校正，并在另一控制樁上進行復核。另一方面選擇RTK手簿中的點位放樣功能，現場輸入或從預先上傳的文件中選擇待放樣點的坐標，儀器會計算出RTK流動站當前位置和目標位置的坐標差值（ΔX、ΔY），并提示方向，按提示方向前進，即將達到目標點處時，屏幕會有一個圓圈出現，指示放樣點和目標點的接近程度。精確移動流動站，使得ΔX和ΔY小于放樣精度要求時，釘木樁，然后精確投測小釘，按同樣方法放樣其他各待定點[3]。圖4為管廊放樁測量流程。

圖4 管廊放樁測量流程

2.4 控制測量中的應用

GPS技術是基于獲取衛星信號進行定位和測量操作，因此對觀測站的能見度要求很低，因此只能結合監測測量參數以滿足性能標準的要求來實施。在將GPSRTK技術應用到常規測量的過程中，要充分把握很多關鍵點：首先是為了清晰準確定位位置，在選擇天文臺時需要將天文臺放置在顯眼的位置，并且周邊環境要開闊，以免受到障礙物的影響，會降低定位的準確性。其次是一般來說，周圍的電磁波對衛星接收到的信號有一定的干擾，導致定位結果不準確，因此在實地測量時，需要完全抑制周圍電磁波的不利影響如電視塔、微波站等，確保接收信號不受負面因素的影響，從而獲得準確的地圖數據[4]。

在數據采集過程中，需要從GPS-RTK移動臺設置項目名稱，創建標準操作文件，選擇與參考站兼容的投影參數、坐標轉換參數和無線電頻率，啟動RTK操作模式，在距離參考站6~8km處執行初始操作并獲取數據。運行過程中預先測量備用檢查點，檢查數據，重新定位參考站后，將來自不同參考站的兩個相同點連接起來，數據排序后，建立關聯模型，為數據后處理提供良好的基礎。

2.5 數字化地形圖測量應用

在工程測量中，利用RTK技術和全站儀可以實現互補關系，實現城市地下管道測量，甚至完成所有相關的城市測量任務[5]。其中RTK技術的優勢彌補了全站儀需要普遍可見度的局限性，而全站儀不受衛星影響的特性也彌補了RTK受衛星影響的局限，尤其是城市地下管線測量，由于地下管線鋪設復雜，需要測量大量管線點，現場測量任務尤為繁重。另外通道點包括線路特征點和附屬設施（附件）的中心點，可分為明顯通道點和隱藏通道點，它的分布很有特點：在市區主要分布在車行道和各條道路的人行道上，比較集中，呈條狀；郊區以輸油、輸水、電信等長距離輸電線路為主，線路單一，距離遠?？紤]到上述情況，如果采用傳統的測量方法，需要在測量區域沿線布置大量的交叉點，然后使用全站儀進行測量[6]。

3 GPS-RTK技術與全站儀在工程測繪中的應用

3.1 前期準備作業

技術學習過程中關鍵點多，各種操作過程極其復雜。目前為了獲得準確的測量結果，需要深化GPS-RTK與全站儀技術的結合，提前做好準備，首先制定了標準化的GPS-RTK技術和全站儀測量流程，相關人員根據實際情況進行各項操作，并按照標準要求進行測量，測量過程包括數據收集、初級控制測量、現場數據收集和測繪結果。其次，調查開始時的動態調查，一般來說，調查工作涉及地理位置、調查區的經緯度、行政區劃、地形等多方面的內容。根據基線調查數據制定可靠的調查計劃，以保持計劃的標準化。最后，在應用GPS-RTK和全站儀技術的過程中，調整和完善測繪儀器參數，設置平面坐標系和控制網絡的布局[7]。

3.2 具體應用

在應用GPS-RTK和全站儀技術的過程中，如果接收到的衛星信號質量較差，將不利于后續工作的良好開展，影響測量數據的準確性。對于信號很弱的場地，可以使用全站儀進行測量，利用GPS-RTK技術創建滿足精度要求的低級控制點，然后使用全站儀進行區域測量，解決缺乏的問題GPS-RTK技術測量過程中地形特征點的信息[8]。

針對管廊角點較多、設計坐標未明確的問題，做出了適當增加管廊放樁點數，使得放樁點數剛好能準確的定位出管廊的形狀以及與埋設管線的相對位置。同時采用成熟的EPS平臺進行變化建筑物線化圖采集與入庫，實現地形與管線圖疊加，互通有無。

4 結語

綜上所述，測繪領域的測繪技術要求非常嚴格，過去傳統的全站儀測量不達標，隨著時間的推移，GPSRTK逐漸取代了傳統技術，但是目前的運行條件還存在一些不足，主要體現在接收信號的精度不高，映射精度下降等方面，因此為進一步提高測繪數據的精度，需要深化GPS-RTK與全站儀技術的結合，充分發揮各自優勢，提高測繪質量，滿足標準技術測繪要求。