全站儀配合GPS(RTK)在物探工程測(cè)量中的應(yīng)用

李洋 中通大地空間信息技術(shù)股份有限公司

一、全站儀配合GPS（RTK）在物探工程測(cè)量中的應(yīng)用要點(diǎn)分析

（一）做好坐標(biāo)系的選擇與轉(zhuǎn)換工作

在物探工程測(cè)量工作中，全站儀配合GPS（RTK）技術(shù)的應(yīng)用關(guān)鍵首先在于定位點(diǎn)是否準(zhǔn)確可靠，這就需要探測(cè)人員根據(jù)實(shí)際測(cè)量需求合理選擇坐標(biāo)系。目前我國(guó)野外物探測(cè)量工作中經(jīng)常使用的坐標(biāo)系主要有兩種，分別是北京54坐標(biāo)系和WGS--84坐標(biāo)系，這兩種坐標(biāo)系雖然都能夠滿足物探測(cè)量需求，但是因?yàn)槠淠Ｐ蜆?gòu)建方法存在一定區(qū)別，前者屬于參心坐標(biāo)系，而后者屬于地心坐標(biāo)系，所以即便是在同一空間位置，使用不同坐標(biāo)系所得出的測(cè)量數(shù)據(jù)結(jié)果也會(huì)存在很大差異。而實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，野外探測(cè)環(huán)境是十分復(fù)雜的，單純使用一種坐標(biāo)系往往無(wú)法取得完整的測(cè)量數(shù)據(jù)，需要同時(shí)融合使用兩種坐標(biāo)系。

（二）熟練掌握坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的技術(shù)要點(diǎn)

由上文可知，全站儀配合GPS（RTK）在物探工程測(cè)量中的應(yīng)用要點(diǎn)主要在于坐標(biāo)系的選擇和轉(zhuǎn)換，而其中坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換是重中之重。根據(jù)以往轉(zhuǎn)換經(jīng)驗(yàn)，由WGS-84坐標(biāo)系向北京54坐標(biāo)系進(jìn)行轉(zhuǎn)換的效果是最為可靠的，具體地轉(zhuǎn)換技術(shù)要點(diǎn)如下：首先要明確地心位置和坐標(biāo)系橢球體幾何中心點(diǎn)的相對(duì)位置，然后再結(jié)合對(duì)橢球體的幾何參數(shù)進(jìn)行必要轉(zhuǎn)換，該過(guò)程中橢球體需要設(shè)立兩個(gè)，且大小和形狀應(yīng)該有所區(qū)別。但是因?yàn)閮商鬃鴺?biāo)參數(shù)不能直接共通，所以還需建立相應(yīng)的轉(zhuǎn)換模型，常用的轉(zhuǎn)換模型也有兩種，分別是平面轉(zhuǎn)換和空間轉(zhuǎn)換。就前者而言，其模型主要是在WGS-84橢球參數(shù)與北京54坐標(biāo)系橢球中心、坐標(biāo)軸方向一致的假設(shè)條件下建立的，該假設(shè)下，這兩種坐標(biāo)系的空間坐標(biāo)數(shù)值可以保持一致，只要對(duì)其橢球參數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換即可；就后者而言，因?yàn)閮煞N坐標(biāo)系的尺度不同，空間直角坐標(biāo)系和坐標(biāo)原點(diǎn)存在差異，且還會(huì)發(fā)生坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)和便宜問(wèn)題，所以必須進(jìn)行坐標(biāo)矯正。通常情況下，測(cè)量范圍在三十到四十千米以內(nèi)的物探工程，一般都會(huì)采用平面模型，依照WGS-84橢球體參數(shù)將所獲取的GPS數(shù)據(jù)按照高斯投影標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行變換，然后再用通過(guò)平面坐標(biāo)將變換后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成北京54坐標(biāo)系格式。

二、如何做好獨(dú)立坐標(biāo)系的構(gòu)建工作

因?yàn)樵诶萌緝x配合GPS(RTK)實(shí)施作業(yè)之前，需要把WGS-84坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成平面坐標(biāo)，所以在測(cè)量過(guò)程中測(cè)區(qū)及其周邊設(shè)置至少三個(gè)高等級(jí)的平面控制點(diǎn)。從當(dāng)前工程測(cè)量的實(shí)際情況來(lái)看，由于很多施工平面采用的是北京54坐標(biāo)系，而測(cè)區(qū)及其附近存在控制點(diǎn)時(shí)，就需要采取RTK作業(yè)實(shí)時(shí)采集兩到三個(gè)WGS-84坐標(biāo)的控制點(diǎn)，從而達(dá)到控制點(diǎn)聯(lián)測(cè)的目的。再利用測(cè)量?jī)x器的軟件將轉(zhuǎn)換參數(shù)算出來(lái)，并把施工平面圖設(shè)計(jì)的剖面先采取RTK方法在實(shí)地放樣。但是此時(shí)還有一個(gè)問(wèn)題就是在小區(qū)域的施工范圍內(nèi)以及測(cè)區(qū)和附近沒(méi)有控制點(diǎn)時(shí)，如何在施工圖上確保所設(shè)計(jì)的測(cè)線能準(zhǔn)確而又快速地在實(shí)地放樣呢？所以此時(shí)就需要進(jìn)行獨(dú)立坐標(biāo)系的構(gòu)建。對(duì)于測(cè)區(qū)最遠(yuǎn)點(diǎn)的間距在30km之內(nèi)時(shí)，應(yīng)將北京54坐標(biāo)作為WCS-84坐標(biāo)的一個(gè)平移，這樣就能建立出獨(dú)立的坐標(biāo)系。

在具體的建立過(guò)程中，首先需要在測(cè)區(qū)內(nèi)選取地形特征明顯的地物點(diǎn)和地貌處做好測(cè)量控制點(diǎn)的布設(shè)，并借助GPS靜態(tài)之后的處理軟件對(duì)WGS-84坐標(biāo)進(jìn)行無(wú)約束平差處理，在WGS-84橢球下對(duì)平差結(jié)果實(shí)施高斯投影，再變換為平年坐標(biāo)。其次是加強(qiáng)對(duì)地形圖的應(yīng)用，將其作為參考物，在控制點(diǎn)中選取地形地貌點(diǎn)明顯的部位，并在圖中將這一點(diǎn)的平面坐標(biāo)與高程讀出來(lái)，利用GPS靜態(tài)將控制點(diǎn)的WGS-84平面坐標(biāo)測(cè)出來(lái)之后，在地形圖上將北京54坐標(biāo)下的坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行讀取之后，借助CAD將所有的WGS-84平面坐標(biāo)下的控制點(diǎn)進(jìn)行全選，這樣就能把所選的特征點(diǎn)作為其基點(diǎn)，并平移到北京54坐標(biāo)下的特征點(diǎn)，將其作為測(cè)區(qū)的平面控制點(diǎn)，實(shí)時(shí)借助RTK作業(yè)法對(duì)所有的控制點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測(cè)得到參數(shù)之后，在剖面線中進(jìn)行實(shí)地放樣和采集工作。

由于目前在物探工程測(cè)量中,很多地方的北京54坐標(biāo)系下的控制點(diǎn)被破壞甚至沒(méi)有，因而采取這一方法進(jìn)行獨(dú)立坐標(biāo)系的建立就顯得尤為重要，其主要是在北京54坐標(biāo)橢球的基礎(chǔ)上，而坐標(biāo)系統(tǒng)的起算堤岸則采取北京54坐標(biāo)系的坐標(biāo)，這樣就能確保測(cè)繪成果和北京54坐標(biāo)系相同。而利用GPS靜態(tài)測(cè)量進(jìn)行控制測(cè)量時(shí)，其精度較高，利用GPSRTK技術(shù)實(shí)施剖面線放養(yǎng)定位時(shí)具有較高的精度，因而我們必須切實(shí)加強(qiáng)對(duì)其平面誤差的控制，一般不能在地形點(diǎn)讀取過(guò)程中出現(xiàn)讀圖錯(cuò)誤的情況，在埋設(shè)控制點(diǎn)時(shí)，則需要考慮這方面的誤差，才能確保整個(gè)物探工程測(cè)量所需的測(cè)設(shè)網(wǎng)更加科學(xué)合理，確保整個(gè)物探工程測(cè)量水平的提升和優(yōu)化。

三、結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)以上分析闡述可以發(fā)現(xiàn)，全站儀配合GPS（RTK）在物探工程測(cè)量中的應(yīng)用價(jià)值是十分突出的，但是由于野外物探工程測(cè)量的條件復(fù)雜，而且在新時(shí)期背景下，測(cè)量要求越來(lái)越嚴(yán)格，所以在應(yīng)用RTK測(cè)量方法的過(guò)程中，相關(guān)行業(yè)工作人員還是要在準(zhǔn)確、熟練掌握該測(cè)量技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)的基礎(chǔ)上，充分結(jié)合測(cè)量工程的實(shí)際需求，靈活制定測(cè)量方案，選擇恰當(dāng)?shù)臏y(cè)量模式，這樣才能為后續(xù)測(cè)量數(shù)據(jù)的有效統(tǒng)計(jì)和轉(zhuǎn)換奠定可靠基礎(chǔ)，從而提高測(cè)量質(zhì)量。