RTK與全站儀聯(lián)合作業(yè)在道路網(wǎng)線測量中的應(yīng)用①

詹家民，周金山，樊小美

（1.徐州師范大學(xué)，江蘇 徐州221116；2.江蘇省基礎(chǔ)測繪設(shè)施技術(shù)保障中心，江蘇 南京210013；3.江蘇省金威測繪服務(wù)中心，江蘇 南京210013）

0 引 言

道路網(wǎng)線測量，傳統(tǒng)的方法是用經(jīng)緯儀給定道路的中線，用水準儀加皮尺或使用橫斷面儀或經(jīng)緯儀視距法等測量道路的縱橫斷面［1]。隨著全站儀和GPS的出現(xiàn)，傳統(tǒng)的測量的方法已逐步被淘汰。隨之而來的是利用RTK與全站儀的放樣功能進行道路的中線測量，利用RTK與全站儀的數(shù)據(jù)采集（實時測定地物點的三維坐標）功能測量道路的縱橫斷面。對于開闊的地段直接采用GPS－RTK進行測量。而樹木較多或道路上有建筑物、構(gòu)筑物的地方采用RTK測定圖根控制點，利用全站儀的數(shù)據(jù)采集功能進行道路的中線和縱橫斷面的野外數(shù)據(jù)采集。

在鹽堿瘠薄地使用中國農(nóng)業(yè)大學(xué)提供新型鹽堿地高效改良劑和989控久豐控釋肥氮磷鉀25∶13∶10（總養(yǎng)分≥48%），食用向日葵品種選用JK601。向日葵采取覆膜種植，先覆膜后播種，大小行種植，不同品種密度不同，大行距80 cm，小行距40 cm，株距52cm，試驗田面積為0.42 hm2，理論株數(shù)32 055株/hm2。2017年5月25日種植，7月下旬開花，9月中下旬收獲。

五溝鎮(zhèn)受五溝煤礦開采的影響，鎮(zhèn)區(qū)周圍已出現(xiàn)了塌陷，鎮(zhèn)區(qū)也即將塌陷，因此，五溝鎮(zhèn)決定將鎮(zhèn)區(qū)遷移到煤礦開采影響范圍之外，要建設(shè)新鎮(zhèn)區(qū)，首先，要對新鎮(zhèn)區(qū)的道路網(wǎng)線進行規(guī)劃設(shè)計。新鎮(zhèn)區(qū)設(shè)計規(guī)劃了8縱8橫共16條道路，組成了鎮(zhèn)區(qū)道路網(wǎng)線。先期進行6條道路的設(shè)計與施工，我單位受設(shè)計部門的委托，承擔(dān)了這六條道路（它們分別是：經(jīng)3、經(jīng)5、經(jīng)6，緯4、緯5和緯6，道路總長度15km）的測量工作。

新鎮(zhèn)區(qū)位于原五溝鎮(zhèn)西側(cè)的淮六路以西，宿渦路、白油河以北，新規(guī)劃的新鎮(zhèn)區(qū)內(nèi)村莊、樹林較少，大部分為農(nóng)田，地勢開闊，地面平均高程在27 m左右，適應(yīng)GPS－RTK作業(yè)。

道路網(wǎng)線測量主要是道路的中線測量和道路的縱橫斷面測量。設(shè)計人員根據(jù)縱橫斷面測量的成果來設(shè)計道路的坡度和路面的標高，計算道路在施工過程中需要填挖的土石方量，預(yù)算工程造價。因此，道路網(wǎng)線測量對設(shè)計人員和道路施工來說十分重要。

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現(xiàn)以五溝鎮(zhèn)區(qū)道路網(wǎng)線為例說明GPS－RTK與全站儀聯(lián)合作業(yè)進行道路網(wǎng)線測量的過程。

1 道路中線測量

道路中線測量就是根據(jù)道路中線控制樁和道路線型控制網(wǎng)點（如導(dǎo)線網(wǎng)、線性鎖、GPS控制網(wǎng)等）將設(shè)計圖紙上的道路及其建筑（構(gòu)筑）物（如橋梁、船閘）的中線放樣到實地，其方法就是利用中線點與控制點之間的坐標關(guān)系放樣測量中線點?？刹捎萌緝x、GPS－RTK或GPS－RTK與全站儀聯(lián)合作業(yè)進行道路的中線測量。

1.1 利用RTK進行道路的中線測量［2]

在測區(qū)附近或測區(qū)中央較高的地方（如樓房的房頂）架設(shè)GPS－RTK基準站，并對基站、流動站進行設(shè)置，設(shè)置好后到測區(qū)外圍的三個已知控制點上測得他們的 WGS－84坐標，然后進行點校正。點校正完成后就可以進行道路放樣和測量了。

現(xiàn)有的變壓器直流磁通檢測方法[4-8]均是通過測量變壓器偏磁后的變化量間接檢測直流磁通。其中文獻[6]與文獻[7]所述的方法測量的是變壓器的聲振動而不是直接測量直流磁通。因為大多數(shù)情況下測量量與直流磁通之間不存在唯一性,故而這種測量方法容易被其他因素影響。文獻[8]提出基于C型傳感器的主磁芯動態(tài)磁通量的實時檢測方法,但檢測基于輔助磁芯的電感量變化,并且結(jié)果準確度高度依賴溫度變化。

當?shù)缆方?jīng)過有較寬的水域時，其縱橫斷面測量，應(yīng)該在船上用GPS－RTK進行實時定位測定其平面位置和水面的高程，用測深儀測量水的深度，當?shù)缆方?jīng)過較小的河流和溝渠時，可用GPS－RTK測定河流（或溝渠）兩邊基本等高的某點的平面位置和高程（也可測定兩邊水崖線的平面位置和高程），然后用一根較長的繩子橫跨河流或溝渠，在長繩上每隔一定的距離栓上一根較短的繩子（短繩的長度根據(jù)水深確定），在短的繩子上每隔0.5m用不同的顏色作好標記，在短的繩子的底部栓上重錘，然后放入水中，根據(jù)長繩子確定斷面的距離，根據(jù)短繩子與水面的距離確定斷面的高程。這種方法操作簡單，需要設(shè)備少（不需要船只和測深儀），經(jīng)濟實用而且速度較快。五溝鎮(zhèn)道路網(wǎng)線經(jīng)過了白油河和胡溝等河流和溝渠，由于白油河和胡溝等河流和溝渠的水面較窄（在10～20m之間），水深較淺（在0.8～3m之間），因此，在測量方法上選擇了長短繩配合RTK法，取得了較好的效果。

利用GPS－RTK的放樣功能對道路進行縱橫斷面測量。先把道路設(shè)計的縱橫斷面里程樁的坐標通過Excel編輯成固定的格式，保存為放樣文件，然后，導(dǎo)入到GPS－RTK的手薄中，在放樣模式下，打開放樣文件，分別對每個斷面進行放樣，并在放樣該斷面線的時候進行斷面數(shù)據(jù)的采集（采集斷面的三維坐標）。進行道路縱橫斷面測量，每組配置3臺移動站為最佳，每臺移動站只需一人操作。在施測過程中，一臺移動站沿道路的中線方向放樣并測定縱橫斷面交點的里程樁，另外二臺以道路中線為邊界，在垂直中線方向上的兩邊由二邊向中央或由中央向兩邊直接測定坡度變化點的三維坐標。這樣分工明確，相互合作，速度快、效率高。

用RTK去放樣一條道路，應(yīng)根據(jù)元素法先定義一條道路。也可以選擇以前定義好的道路進行編輯，具體定義道路的方法如下：【鍵入 →道路】輸入新建道路名稱或使用默認的Road0002→接受。如圖1創(chuàng)建道路所示。然后選中水平定線，點編輯，再點新建，進入道路編輯界面，如圖2新建道路所示?？筛鶕?jù)提示填寫道路已知元素來創(chuàng)建道路起始點及樁號，樁號可根據(jù)所要放樣的里程輸入；如0＋0.000，方法有鍵入坐標和選擇點兩種：鍵入坐標法則只需在起始北和起始東的文本框里輸入道路的起始坐標即可；選擇點法可以選擇已經(jīng)采集過的或鍵入過的點，樁號間隔則根據(jù)工程需要自行設(shè)定，一般為20m或30m.設(shè)置好并檢查無誤后選擇存儲，這只是定義一條道路的起點。一條完整的道路由直線→緩和曲線→圓曲線→緩和曲線→直線組成的，道路的樁號根據(jù)所創(chuàng)建元素長度自動累加，為方便起見我們僅定義道路的直線部分，道路的直緩、圓曲線和緩直部分從略。

1.3.1 普通外科。1）食道支架：進口支架均為鎳鈦合金類，植入后行MRI檢查是安全的。部分國產(chǎn)品牌支架的材質(zhì)為不銹鋼，是否在強磁場下發(fā)生移位、發(fā)熱、甚至拋射不清楚，對產(chǎn)品說明書未注明與MRI兼容的支架，通常禁行MRI檢查。

第二階段為依賴階段，企業(yè)己建立較完整的安全條件和紀律約束，員工需要遵守安全規(guī)范要求，安全管理不只是安全管理人員的職責(zé)，其它員工也有義務(wù)參與。

定義道路的直線部分有兩種方法，一是兩點法，二是從一點的方向－距離法，一般采用二點法。在新建道路元素列表框里選擇直線，在方法表框里選兩點（或從一點的方向－距離）法，如圖3所示：

在起始點和結(jié)束點列表框中輸入起始點和結(jié)束點的點號，在方位角列表框中輸入直線的方位角，在起始樁號列表框中輸入起始樁號，如0＋0.000，在樁間隔列表框中輸入各樁間隔的距離，如20m或30m，然后點保存，這樣就定義好了道路的直線部分。

傳統(tǒng)的方法是使用水準儀加皮尺或經(jīng)緯儀視距法進行縱橫斷面測量，使用水準儀加皮尺法進行道路的縱橫斷面測量，它會受地形起伏的限制，其缺點會使視距縮短，轉(zhuǎn)點、測站增多，誤差積累較大而且使用人員多（4人），速度慢、效率低；雖然經(jīng)緯儀的視距測量不受地形的限制，但精度較低、需要專人記錄和計算，計算工作量大，這二者都會直接影響工程進度。使用RTK和全站儀進行道路斷面測量即不受地形起伏的限制，又不需要進行計算，需要人員少（RTK只需一人操作，全站儀是一人操作儀器，二人跑棱鏡（兩岸各一人）即可，不用記錄、計算人員，只要兩點間通視，就可直接測量出坡度變化點的三維坐標。），效率高。由此可見，RTK和全站儀法是一種比較理想的縱橫斷面的測量方法。

在道路測量中采用GPS－RTK與全站儀聯(lián)合作業(yè)具有以下優(yōu)點：

1.2 利用全站儀進行道路的中線測量

當?shù)缆方?jīng)過村莊時，RTK接收衛(wèi)星和無線電的信號就會變差，RTK很難獲得固定解，此時，應(yīng)該利用全站儀的坐標放樣功能進行道路的中線測量。

全站儀中線測量，它是根據(jù)極坐標原理設(shè)計了一套放樣模式。只要輸入測站點、后視點和放樣點（道路設(shè)計的中樁點或中線點）的坐標，儀器就能自動地算出到該待定中線點的角度偏差值和距離偏差值，迅速定出中線點［3]。其方法步驟如下（以尼康DTM－350全站儀為例）：

在全站儀內(nèi)建立一個文件，文件名可用日期命名也可用字母命名也可用字母加數(shù)字命名。文件建好后應(yīng)對測站和后視方向進行設(shè)置，主要是輸入測站點和后視點的點名和坐標以及儀器高和目標高，其目的就是確定定向邊的方位角。當測站和后視信息輸入完成后，儀器的控制面板上會提示：Sight BS（瞄準后視）按MSR或ENT鍵。此時不能先回車再瞄準后視點，一定要先精確瞄準后視點，然后按回車鍵（否則，結(jié)果是錯誤的），接下來就可以進行放樣測量了。其具體方法是：在全站儀的控制面版上按9即S－O放樣鍵→選擇2（坐標放樣）→輸入放樣點點號PT→回車→輸入放樣點坐標→回車→顯示出放樣點方向誤差dHA，及水平距離HD，調(diào)節(jié)儀器的水平制、微動螺旋，使dHA為0.指揮持鏡人在全站儀方向線上距全站儀的距離大致等于HD的地方，立好棱鏡，此時，司儀人瞄準目標，按下1鍵即測量鍵，則顯示出當前立鏡點與所要放樣點之間的距離關(guān)系，如dHA→0°00′01″，L→0.805m 或 R←0.001m，IN↓0.034m或OUT↑0.006m，（L→0.805m的意思是向左移動0.805m，R←0.001m是向右移動0.001m，IN↓0.034是向內(nèi)即向全站儀方向移動0.034m，OUT↑0.006m是向外移動0.006m），指揮立鏡人前后左右移動棱鏡，當dHA→、L→、R←、IN↓、OUT↑都接近0時，棱鏡的位置就是待放樣點的位置。當放樣完成后，應(yīng)對放出的中樁點進行實地測量，此時，只要用全站儀精確瞄準棱鏡中心，按測量鍵1或TRK跟蹤測量鍵3，即可完成中樁點的坐標測量，測完后按回車鍵進行存儲。最后把放樣后實測的中樁點的坐標和設(shè)計坐標進行比較，就可以看出道路的中線是否符合要求。重復(fù)以上操作，放出其它各中樁點，把放出的中樁點連起來就是道路的中線。

2 道路縱橫斷面測量

道路縱斷面測量就是沿著道路的中線方向每隔一定的距離測定它的高程點，在坡度變化的地方加測高程點；道路橫斷面測量是沿著垂直道路的中線方向上的坡度變化的地方測量高程點。其實質(zhì)就是道路的高程測量。

2）道路中線放樣測量

2.1 利用全站儀進行道路縱橫斷面測量

全站儀根據(jù)三角高程的測量原理設(shè)計制造了一套直接測定兩點間高差的模式，只要將儀器照準棱鏡，按下測距鍵，即可測出棱鏡和儀器的高差Δh，在測量過程中，只要在儀器內(nèi)輸入儀器高和棱鏡高，就可以直接測出任意點的高程。為了提高觀測速度，減少輸入棱鏡高的次數(shù)，將棱鏡安在帶有刻度的對中桿上而且高度保持不變，這樣可以大大提高工作效率。在實際工作中，利用全站儀進行道路縱橫斷面測量，不只是測量坡度變化點的高程，而是利用全站儀的數(shù)據(jù)采集功能測定它的三維坐標。這樣高程點的位置和平面位置完全吻合，由此可以看出利用全站儀進行道路縱橫斷面測量操作簡單，需要設(shè)備人員少、進度快、效率高、精度完全能夠滿足道路縱橫斷面測量的精度要求。

黑龍江墾區(qū)現(xiàn)已擁有產(chǎn)供銷、貿(mào)工農(nóng)一體的獨立產(chǎn)業(yè)體系。在全面落實國家強農(nóng)惠農(nóng)政策的同時，扎實推進土地整理復(fù)墾和標準良田建設(shè)，截至2011年末已改造中低產(chǎn)田2.95萬hm2，建設(shè)高標準農(nóng)田1.09萬hm2。同時，強化農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)管，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯創(chuàng)建單位達到58家。龍頭企業(yè)拉動地方種植基地266.67萬hm2，全省1/3左右的毗鄰農(nóng)戶納入墾地共建產(chǎn)業(yè)體系。

2.2 利用GPS－RTK進行道路縱橫斷面測量

1）創(chuàng)建一條道路

GPS－RTK的放樣功能有點放樣、直線放樣、曲線放樣和道路放樣，這幾種放樣功能在道路中線測量中均可以利用，若采用點放樣，就要從設(shè)計圖紙上把道路上的所有中樁點的坐標提取出來，通過電子表格（Excel）和記事本編輯成固定的數(shù)據(jù)格式再通過數(shù)據(jù)傳輸電纜導(dǎo)入到RTK的手簿中；若采用直線放樣、曲線放樣和道路放樣測量，就要在手簿中定義直線、曲線和道路，然后才能進行放樣測量。以道路放樣為例，說明道路中線放樣的方法。

3 RTK與全站儀聯(lián)合作業(yè)進行道路測量的優(yōu)點［4－5]

從主菜單中點測量→放樣→道路放樣→雙擊已創(chuàng)建好的道路或選中后→確定，放樣有五種模式。一到道路：放樣所有在道路上的點；二到道路上的樁號：根據(jù)輸入樁號放樣道路上的點；三到道路上的樁號和偏移量：根據(jù)樁號放樣相對設(shè)計道路固定距離的點，輸入的偏移量據(jù)正負來區(qū)分左右；四到施工坐標：相對于道路來放樣某點；五到最近的拐點：放樣離當前位置最近的拐點位置。一般采用放樣到道路和放樣到道路上的樁號，當采用放樣到道路上的樁號時，只要按“加樁號”或“減樁號”或直接輸入樁號即可，然后選擇確定進入道路放樣界面如圖4所示。左上角雙箭頭指示的方向為正北方向，黑色箭頭指示的方向為道路方向，表示移動站的位置，表示待放樣點位置，當流動站移動時，移動站的符號會變成尖部指向運動方向的三角形（注：以道路為參照物，以道路方向為正方向），同時左上角雙色箭頭的右側(cè)會出現(xiàn)一個紅色箭頭 實時指出到待放樣點的正確運動方向，并且右邊有數(shù)字提示，示，根據(jù)右邊數(shù)字的提示，前后左右移動流動站，當移動至待放樣點2m以內(nèi)時會出現(xiàn)目標位置放大圖（如圖4（a）所示），進入放大圖后再離開目標3m時，又將恢復(fù)道路放樣示意圖。當移動站的位置移動到待放樣點的位置時，符號會重合成一點，即變成符號（如圖4（a）所示），此時點擊測量，手簿屏幕上會顯示出放樣點與設(shè)計樁號點的坐標差值（如圖4（b）所示），根據(jù)差值的大小確定是否需要重新放樣該樁。重復(fù)以上步驟放出道路上的所有樁號。

1）不需要建立圖根控制，RTK可以根據(jù)全站儀設(shè)站的需要，隨時隨地測定圖根點的坐標 從而節(jié)省大量的人力、物力和財力及時間。

與此同時，校企合作模式還有利于企業(yè)更好的選用優(yōu)秀人才，通過參與到學(xué)校的教育教學(xué)過程當中，挖掘隱藏在學(xué)校內(nèi)部的優(yōu)質(zhì)人才資源，優(yōu)先選拔和聘用該類人才可以為企業(yè)節(jié)約大量的人才資源吸引和培養(yǎng)成本。企業(yè)還可以通過學(xué)校這個平臺來宣傳企業(yè)的文化和理念，提升企業(yè)的品牌效應(yīng)，吸引更多的客戶和合作者。

2）全站儀與GPS－RTK聯(lián)合作業(yè)能適應(yīng)各種作業(yè)環(huán)境，實現(xiàn)優(yōu)劣互補。

3）全站儀與GPS－RTK聯(lián)合作業(yè)，能大大降低測量外業(yè)的工作強度，縮短野外工作時間。人員少、速度快、效率高。

4）精度高，用RTK進行野外數(shù)據(jù)采集、其點位誤差不積累、不傳播。RTK和全站儀的平面和高程精度均可達到厘米級。因此，采集得到的數(shù)據(jù)安全可靠。

眾所周知，以1972年斯德哥摩爾國際環(huán)境會議為標志，人類社會跨越了工業(yè)文明時代進入生態(tài)文明新時代。這是一個全新的時代，面臨著眾多的挑戰(zhàn)和機遇。一定的理論觀念是一定時代的產(chǎn)物，同樣一定的理論觀念也反映了一定的時代，生態(tài)美學(xué)是時代的產(chǎn)物，是新時代的審美觀念。在眾多研究學(xué)者中，曾繁仁已然成為中國生態(tài)美學(xué)研究的領(lǐng)軍人物，建成了自己的生態(tài)美學(xué)體系，“其核心就是讓美學(xué)跨出學(xué)院書齋，超越形而上的抽象，并落實到對人類的終極關(guān)懷上，以實現(xiàn)人類的詩意化和審美化生存”①。

4 結(jié) 論

五溝鎮(zhèn)區(qū)道路網(wǎng)線測量，共投入儀器設(shè)備8臺套，其中華測GPS－RTK（X91）基準站1臺套，移動站6臺套，尼康DTM－350全站儀1臺套，投入測量人員10人，分為三個作業(yè)小組，每組三人，其中二個作業(yè)小組使用RTK，一個作業(yè)小組使用全站儀，1人看基站。在四天的時間里完成了15km道路網(wǎng)線的測量。

采用RTK與全站儀聯(lián)合進行道路網(wǎng)線測量，不僅可以減少作業(yè)人員和作業(yè)工序，而且還大大降低外業(yè)工作強度，縮短外業(yè)工作時間，提高數(shù)據(jù)采集速度和質(zhì)量，從而提高工作效率。因此，它是一種行之有效的道路網(wǎng)線的測量方法。

［1]詹家民.RTK技術(shù)在沈陽市區(qū)圖根控制測量中的應(yīng)用［J].北京測繪，2003（1）：34－36.

［2]金繼讀，詹家民，吳慶忠.GPS－RTK配合全站儀聯(lián)合進行數(shù)字化測圖［J].全球定位系統(tǒng)，2003，27（6）：29－34.

［3]朱云鋒 楊福芹.全站儀與GPS在河道斷面測量中的應(yīng)用［J].中國西部科技，2010（12）：21－23.

［4]華則導(dǎo)航技術(shù)有限公司.X90／X91使用手冊［M].4版.華則導(dǎo)航技術(shù)有限公司，2010.

［5]徐曉波，都永海，喬 穎，等.全站儀在水利工程測量中的應(yīng)用［J].黑龍江水利科技，2010（4）：213.