GPS—RTK與全站儀組合在測量放線技術(shù)中的應(yīng)用分析

歐陽兆聰

【摘要】在測量工作中，GPS-RTK技術(shù)可以準(zhǔn)確、快速且及時地得出測站點厘米級的三維定位情況，且有較高的精度，然而，由于受到自然條件的影響，因而使得其測量范圍受到限制。而全站儀是一種較為系統(tǒng)且自動化水平較高的測量設(shè)備，雖然其有較高的精度，且使用范圍較廣，然因為受到測距、通視條件等的影響，繼而致使其測量工作受到限制。針對這一情況，文章將對這兩種測量技術(shù)的工作原理進行分析，且將兩者聯(lián)合，并應(yīng)用到實際工作中，以提升測量的工作效率。

【關(guān)鍵詞】測量放線技術(shù)；全站儀；GPS-PTK

近些年來，伴隨著GPS技術(shù)的日益發(fā)展與進步，該技術(shù)因作業(yè)快速、成本低、精度高等優(yōu)勢，因而得到了極為廣泛的應(yīng)用；而全站儀是一種自動化水平高，且能夠完成一個測站上所有的工作。兩種技術(shù)在測量放樣工作中，有長處也有短處，對此，可將其聯(lián)合使用，以揚長避短，獲得更好的測量效果，這種方式被叫做無障礙測量[1]。以下本文將這兩種方式的聯(lián)合應(yīng)用情況進行探討。

1.GPS-PTK工作原理

GPS-PTK技術(shù)，是一種以載波相位觀測量為依據(jù)的實時動態(tài)定位技術(shù)，其是一種集合多種技術(shù)的組合系統(tǒng)，例如數(shù)字通訊技術(shù)、計算機技術(shù)以及GPS技術(shù)等等[2]。該技術(shù)的出現(xiàn)，不但是GPS測量技術(shù)的一個進展，并且網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)的進步，也可有效的處理傳統(tǒng)RTK中所存在的各種問題，如作業(yè)半徑、基準(zhǔn)站的設(shè)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(zhǔn)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(zhǔn)站）接收相同時間、相同GPS衛(wèi)星所發(fā)出的信號，之后將基準(zhǔn)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。（見下圖1所示）隨后，經(jīng)由無線電數(shù)據(jù)鏈電臺，在第一時間內(nèi)把該改正值傳送至共視衛(wèi)星的流動站，繼而對其GPS觀測值進行精細(xì)化處理，最終獲得改正之后的流動站比較精準(zhǔn)的所在位置。

2.全站儀的工作原理

全站儀，其是將若干個部分（如微處理機、測距以及測角等）有機連接在一起，繼而構(gòu)成一個整體，繼而對測角、測距等進行自動控制，從而對高差、水平距離以及坐標(biāo)增量等予以自動測量、計算的測繪設(shè)備[3]；在此過程中，該設(shè)備還能自動顯示數(shù)據(jù)，且予以記錄、存儲以及傳輸?shù)?，正是因為其可以將一個測站上所有的工作都完成，因而最終得名“全站儀”。

該設(shè)備的平面定位測量，是經(jīng)由極坐標(biāo)法，得到測量點的坐標(biāo)；而其工作原理具體為：將測量站點作為中心，通過測站上已經(jīng)知曉的方向，對該方向與所需測定方向之間的角度及其距離進行測定，繼而得出所需測量點的具體所在位置；其中，高程定位測量，是經(jīng)由三角高程來明確的。在實際測量過程中，因為受到諸多因素的影響，例如通視條件、地形等，有一些測量點的位置無法通過全站儀來進行直接測量，所以，除采取極坐標(biāo)法之外，還會采取一些其他的方式展開測量，例如兩點前方交會、后方交會等[4]。

3.GPS-PTK與全站儀組合的實際運用

3.1地區(qū)情況

在對某地實施地籍測量過程中，采取了GPS-RTK和全站儀協(xié)同使用的方式。該地區(qū)的實際情況為：該地屬于某集團1～5期用地，大約有五宗地，面積為500平方米。以往已經(jīng)建成的廠區(qū)，其建筑物分布亂且密，而最近所建成的建筑物密度并不大，但是相對而言較為規(guī)則。從整體而言，該地區(qū)內(nèi)并沒有高壓設(shè)備或者是樓層較高的建筑物，對GPS-RTK測量工作的開展極為不利。

3.2現(xiàn)有資料和作業(yè)根據(jù)

首先，在該區(qū)的周圍有GPS四等點，分別是G047、ST以及ST4等，是2005年7月地區(qū)國土規(guī)劃測量事務(wù)所測定，其精度與測量要求相符，因而其四等點能夠直接用做本次測量的起點，采取GPS-RTK技術(shù)，對一級GPS點進行布設(shè)。

其次，本次測量作業(yè)的具體根據(jù)是：國家土地管理局所發(fā)布的《城鎮(zhèn)地籍調(diào)查規(guī)程》；國家測繪局所發(fā)布的《地籍圖圖式》；國家測繪局所發(fā)布的《地籍測繪規(guī)范》；《全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》CH2001-92；《1：500、1：1000、1：2000地形圖數(shù)字化規(guī)范》GB/T1716-1997。

在測量過程中，所選用的全站儀型號為TOPCON GPT 7502，與Trimble 5800型接收器，以及靈銳S80一體化藍牙GPS-RTK兩臺套，以及2臺電腦。在測量前，均對所需儀器進行檢測，結(jié)果其精度、性能皆滿足測量要求。

3.3作業(yè)組織

依據(jù)所準(zhǔn)備的設(shè)備，聯(lián)系需測量地區(qū)的地形特點，然后開展作業(yè)分工，具體為：①先對GPS控制點進行布設(shè)，在點位密度設(shè)置上，需符合地籍細(xì)部測量的要求；②采用GPS-RTK技術(shù)，對所需測量地區(qū)的球場、管線、公路以及圍墻等進行測量；③采用全站儀，對界址點、建筑物以及一些無法以RTK采集的地形等，進行測量、采集[5]。

3.4GPS-RTK的測量

將之前已經(jīng)布設(shè)的GPS四等點，作為本次測量的起點，采用GPS-RTK技術(shù)進行一級GPS點的布設(shè)，共設(shè)25個點，其中任意一個點都必須和其2個附近的GPS通視，以便切實達到地籍細(xì)胞測量的需求。本次測量所采用的GPS-RTK，其平面標(biāo)稱精度是2cm±2×10-6D，這可達到一級導(dǎo)線精度的測量需求。

3.5地籍細(xì)部的測量

在采用GPS-RTK進行采點時，需確保凈空狀態(tài)，不可被遮擋住，從而確保設(shè)備可以接收到更高角度的衛(wèi)星，且讓衛(wèi)星幾何圖PDOP大于6。所以，在新建廠區(qū)中，不包含建筑物在內(nèi)的其他地方，大致上都能采取GPS-RTK對碎部點進行采；針對以前已經(jīng)建成的老廠區(qū)，由于該區(qū)中的建筑物比較密集，所以采用全站儀進行碎部點的采集。

3.6處理內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)

在完成外業(yè)數(shù)據(jù)的采集工作之后，把數(shù)據(jù)發(fā)送到電腦中，且采用軟件（南方CASS5.1），開展地籍圖的繪制工作，形成宗地圖，對所測量面積加以計算，最終對全部數(shù)據(jù)進行匯總。

3.7精度分析

在結(jié)束內(nèi)業(yè)與外業(yè)的全部工作之后，將所得樣圖打印出來，然后再到測量實地展開檢查。最初，對精度的點位進行檢驗，采取GPS-RTK對準(zhǔn)備檢查點的實際坐標(biāo)進行測定，之后和樣圖中的坐標(biāo)相對比，點位誤差在6cm以內(nèi)，則滿足相關(guān)檢測精度的要求；隨后，檢查邊長，采取鋼尺量距，對邊長進行測量，并且和反算邊長相比較，差值同樣需控制在6cm以內(nèi)，這樣方能滿足相關(guān)精度的需求。之后，對實地的地物、地形等展開檢驗，針對之前測量過程中所遺漏的地物，需予以補充測量；在內(nèi)業(yè)處理的過程中，將補充測量的坐標(biāo)數(shù)據(jù)加入原地形圖中，從而對地形圖加以修正與補充。

在對界址點進行測量的過程中，對精度有一定的要求，即界址點對附近圖根點點位中誤差、鄰近界址點間距中誤差以及界址點與鄰近地物點間距等，均需應(yīng)當(dāng)控制在正負(fù)5厘米以內(nèi)。另外，地籍圖對精度同樣要求，即鄰近兩界址點之間的距離、界址點和鄰近地物點之間的距離等，其誤差必須控制在圖上正負(fù)0.3毫米以內(nèi)，宗地內(nèi)部和界址邊并不鄰近的地物點，點位誤差需控制在圖上正負(fù)0.5毫米以內(nèi)；另外，相互靠近的兩地物點，其間距中誤差應(yīng)當(dāng)控制在圖上正負(fù)0.4毫米之內(nèi)。

4.結(jié)束語

通過GPS-RTK和全站儀的聯(lián)合使用，大家可以發(fā)現(xiàn)其有優(yōu)點，也有缺點。其中，優(yōu)點表現(xiàn)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(yè)；數(shù)據(jù)真實、可靠，且能夠現(xiàn)場得出較為準(zhǔn)確的結(jié)果；有較高的定位精度，數(shù)據(jù)準(zhǔn)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(shù)據(jù)處理水平。缺點表現(xiàn)為：會受到衛(wèi)星狀態(tài)、天空環(huán)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(yīng)對其繼續(xù)展開研究與探索，以便將兩種測量技術(shù)的效果充分展現(xiàn)出來。

【參考文獻】

[1]張爭鳴.GPS-RTK與全站儀聯(lián)合作業(yè)在地形測量中的應(yīng)用[J].甘肅冶金，2013，35（4）：88-91.

[2]宋鐵軍，趙志全.GPS（RTK）配合全站儀在公路施工放樣中應(yīng)用[J].價值工程，2014，（2）：104-105.

[3]季軍.GPS-RTK與全站儀結(jié)合在測繪地形圖中的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2014，（21）：1412-1412.

[4]劉金鵬，曹先密，曹玉凱等.GPS-RTK聯(lián)合全站儀在道路施工勘察領(lǐng)域中的應(yīng)用[J].交通科技與經(jīng)濟，2013，15（2）：114-116.

[5]王志強.GPS-RTK與全站儀聯(lián)合使用在公路測量中的應(yīng)用[J].山西建筑，2013，39（27）：187-188.