GPS-RTK與全站儀在工程測(cè)繪領(lǐng)域中的運(yùn)用

閆勇 付帥

摘要：GPS-RTK與全站儀應(yīng)用于工程測(cè)繪領(lǐng)域，能夠進(jìn)一步提升工程測(cè)繪工作的效率以及精度，降低測(cè)量誤差，同時(shí)其操作簡(jiǎn)便，受到高程、障礙物的影響比較小，因此，該技術(shù)在現(xiàn)代工程測(cè)繪中的應(yīng)用越來越廣泛。本文對(duì)GPS-RTK與全站儀在工程測(cè)繪領(lǐng)域中的運(yùn)用展開了分析與探討。

關(guān)鍵詞：GPS-RTK;全站儀;工程測(cè)繪

在實(shí)際的工程測(cè)繪過程中，由于GPS技術(shù)能夠布設(shè)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，靈活性和精度都比較高，在工程測(cè)繪中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。實(shí)際測(cè)量的過程中，通過設(shè)置好精度范圍，選擇合理的控制點(diǎn)位置，根據(jù)實(shí)際的規(guī)程要求進(jìn)行測(cè)量，能夠獲取到比較準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。例如，利用GPS的RTK技術(shù)能夠滿足厘米級(jí)精度，在建筑物不太密集的地方可以完全使用該項(xiàng)技術(shù)。對(duì)于一些高大建筑物和地物點(diǎn)比較隱蔽的測(cè)量，可以選用PTK測(cè)量地物點(diǎn)，選用全站儀借用圖根點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量，全站儀測(cè)量的優(yōu)勢(shì)是坐標(biāo)的準(zhǔn)確度和精準(zhǔn)度較高，全站儀自身能夠自動(dòng)記錄和存儲(chǔ)信息。例如，使用的免棱鏡全站儀，能夠在外業(yè)測(cè)量中對(duì)地物點(diǎn)的平面坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)量，將數(shù)據(jù)信息自動(dòng)保存在全站儀中，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。

1、GPS―RTK聯(lián)合全站儀在工程測(cè)繪中的前期工作

1.1? 流程

測(cè)繪工程是一個(gè)相對(duì)較為復(fù)雜的程序，因此在實(shí)施前一定要制定好完善的計(jì)劃、實(shí)時(shí)流程，嚴(yán)格按照流程進(jìn)行操作。

1.2? 準(zhǔn)備工作——測(cè)量地區(qū)概況的了解

在對(duì)測(cè)量區(qū)進(jìn)行測(cè)量之前，工作小組一定要對(duì)測(cè)量地區(qū)的概況有一定的了解再開展工作。工作人員首先要調(diào)查被測(cè)地區(qū)的地理位置、地形地貌、經(jīng)緯度、區(qū)域大小、所載行政區(qū)范圍等等。在對(duì)被測(cè)地區(qū)基本情況有過一定的了解以后，測(cè)量人員不僅要對(duì)自然環(huán)境有所注意，更重要的是對(duì)人文地理的關(guān)注，尤其是測(cè)量區(qū)如若有房屋建筑、綠化、道路等較為復(fù)雜的區(qū)域，則需要調(diào)整測(cè)量方式，爭(zhēng)取達(dá)到操作性高、成本低、效率高、實(shí)用等一體化的效果，為測(cè)量工作的開展提供充足的準(zhǔn)備。

1.3? 確定平面坐標(biāo)系統(tǒng)

平面坐標(biāo)系：采用54北京坐標(biāo)系或者80西安坐標(biāo)系統(tǒng)或者2000國(guó)家大地坐標(biāo)系統(tǒng)，高斯- 克呂格投影，中央子午線確定，3°帶投影平面的直角坐標(biāo)系。高程基準(zhǔn)：采用1985國(guó)家高程基準(zhǔn)，基本等高距為1.0m。

1.4? 布置控制網(wǎng)

在控制網(wǎng)的布設(shè)過程中應(yīng)該注意以下幾個(gè)原則：

（1）???? 充分利用原有的資料，將原有的GPS定點(diǎn)定在新設(shè)的坐標(biāo)系統(tǒng)中，以便新的布置網(wǎng)測(cè)量后可以與原有的平面控制網(wǎng)完美重疊。

（2）???? GPS在測(cè)量高程的過程中，應(yīng)該利用三維坐標(biāo)，而在高程測(cè)量過程中，一定要注意測(cè)量的高度為實(shí)際高度減去所在地海拔的高度。因此在測(cè)量數(shù)據(jù)后，一定要及時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。或者在數(shù)據(jù)測(cè)量前，模擬被測(cè)去的水平面，再與對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)相匹配，測(cè)量出實(shí)際的高度。

（3）???? 網(wǎng)形：測(cè)量后的各個(gè)定點(diǎn)組合成網(wǎng)絡(luò)后，最后將其形成閉合圖形，以便于各個(gè)程序地有效添加與應(yīng)用。

（4）???? 網(wǎng)點(diǎn)：對(duì)于各個(gè)定點(diǎn)，要時(shí)刻進(jìn)行逐一，以便未來操作的暢通性;注意提高GPS網(wǎng)的精度：①增加測(cè)量頻率;②不斷重復(fù)測(cè)量，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性;③在布網(wǎng)過程中，確保點(diǎn)的密度，以便計(jì)算過程中數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的提高。

2、GPS―RTK聯(lián)合全站儀在工程測(cè)繪中的方案

2.1? 利用RTK技術(shù)進(jìn)行圖根點(diǎn)與碎部點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集

（1）???? 碎部點(diǎn)的采集與測(cè)量

碎部點(diǎn)，是指在描述地形、地貌時(shí)的一些特征點(diǎn)。在對(duì)被測(cè)區(qū)的地形、地貌進(jìn)行測(cè)量的過程中，需要采集一些碎部點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。主要是通過RTK技術(shù)架設(shè)基準(zhǔn)站在空地中，之后啟動(dòng)流動(dòng)站進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集。如若被測(cè)地區(qū)空地少，地形復(fù)雜的話，則表示地形對(duì)電磁波的感染可能會(huì)比較大，則需要利用全站儀技術(shù)進(jìn)行碎部點(diǎn)的采集，主要需要一人操作全站儀、一人繪制草圖、一人跑尺，相對(duì)難度較大。

（2）???? 測(cè)定圖根控制點(diǎn)

圖根點(diǎn)，又稱“地形控制點(diǎn)”，是指用于測(cè)圖的控制點(diǎn)，而圖根點(diǎn)的測(cè)定所運(yùn)用的是RTK技術(shù)。由于碎部點(diǎn)與測(cè)站點(diǎn)之間必須進(jìn)行聯(lián)結(jié)，因此也就需要在測(cè)量地區(qū)增加一些圖根控制點(diǎn)。

2.2? 導(dǎo)入數(shù)據(jù)

正如上文所言，所謂數(shù)據(jù)鏈，是對(duì)流動(dòng)站接受到的數(shù)據(jù)傳導(dǎo)到基準(zhǔn)站，再將基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)直接傳入計(jì)算機(jī)平臺(tái)中進(jìn)行存儲(chǔ)與處理的過程。而在數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)平臺(tái)后，相應(yīng)的還會(huì)有一定的數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)導(dǎo)入的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，最終形成一個(gè)數(shù)據(jù)庫，以便于日后的測(cè)繪與計(jì)算使用。

2.3? 圖形的剪切與合成

在圖形的編輯過程中可以采用CASS地形成圖軟件進(jìn)行操作。CASS地形成圖軟件能夠?qū)?dǎo)入的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并定點(diǎn)到柵格網(wǎng)中，實(shí)現(xiàn)圖形的剪切、合成、編輯、最終輸出地形圖的效果。

2.4? 繪制平面圖

在將數(shù)據(jù)導(dǎo)入CASS地形成圖軟件后，可以實(shí)現(xiàn)定位的坐標(biāo)與原有地形圖相疊合，并利用等高線將高程數(shù)據(jù)導(dǎo)入，實(shí)現(xiàn)由三維向二維的轉(zhuǎn)變。

2.5? 圖形分幅與圖形整飾

在這里，需要說明的是，由于在現(xiàn)實(shí)測(cè)量過程中存在環(huán)境因素——地形復(fù)雜、天氣干擾和人為因素——誤測(cè)、漏測(cè)、重復(fù)工作等多方面的影響，因此數(shù)據(jù)難免會(huì)存在誤差。因此在將各小組地形圖的拼合過程中可能會(huì)出現(xiàn)一些難以重疊的區(qū)域，也就需要工作者對(duì)圖形進(jìn)行一定的整飾和分幅。而圖形的整飾與分幅可以借助CASS軟件。將圖片全部導(dǎo)入軟件中，進(jìn)行自動(dòng)生成，但在生成過程中一定要有審核員進(jìn)行審核，防止處理過程中出現(xiàn)失誤。

2.6? 導(dǎo)出圖形

在各項(xiàng)數(shù)據(jù)、圖形處理完畢后，工作人員對(duì)軟件中形成的地形圖加以界定、檢測(cè)、確定界址、增加圖形圖表，等到一切完工后，再?gòu)能浖袑?dǎo)出圖形。最后將導(dǎo)出的資料匯總、編目、裝訂、存檔，以便后續(xù)的使用與查找。

2.7? 注意事項(xiàng)

在實(shí)驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)RTK技術(shù)聯(lián)合全站儀的確能夠保證工程測(cè)繪的效率與精度，大大降低人力成本。但此技術(shù)仰賴于操作人員的正確與熟練操作，如若不然，則還會(huì)出現(xiàn)以下幾個(gè)問題：

（1）1在項(xiàng)目開展前，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人應(yīng)該對(duì)各小組進(jìn)行分工，小組成員也應(yīng)該再進(jìn)行內(nèi)部分工，避免重復(fù)工作或者遺漏工作。各小組也應(yīng)該對(duì)每天的測(cè)量進(jìn)度及時(shí)記錄，最好能保證當(dāng)天出圖，避免數(shù)據(jù)丟失，如若有失誤，也可保證第二天可以及時(shí)進(jìn)行搶救。

（2）???? 在基準(zhǔn)站設(shè)置位置的選擇上，要考慮多方面因素，包括是否受電磁波干擾、信號(hào)收取是否有效、穩(wěn)定等等。一般需要選擇地形開闊、海拔較高的中央地區(qū)。

（3）???? 防止角度誤差。在相鄰點(diǎn)精度測(cè)量中防止因角度數(shù)據(jù)誤差造成更大的誤差。

結(jié)語

RTK與全站儀的結(jié)合實(shí)現(xiàn)了在定位系統(tǒng)中各種技術(shù)相融合、相借鑒、相統(tǒng)一的局面，是GPS定位技術(shù)的一大突破。RTK技術(shù)本身高效率、高質(zhì)量、高精度的測(cè)量手段方便了測(cè)量數(shù)據(jù)的導(dǎo)入與處理，而全站儀對(duì)地面距離、高度、角度的全面精確測(cè)量又保證了GPS定點(diǎn)的精度，二者的結(jié)合全面更新了GPS技術(shù)，為后續(xù)定位系統(tǒng)的發(fā)展提供了技術(shù)保障，也為GPS的推廣運(yùn)用建立了堅(jiān)實(shí)的后盾。

參考文獻(xiàn)：

[1]?? 秦偉榮.GPS-RTK與全站儀在施工工程測(cè)量中的配合應(yīng)用[J].工程質(zhì)量，2019，037（008）：52-54.

[2]?? 王天孝.試析GPS-RTK技術(shù)與全站儀在工程測(cè)繪中的應(yīng)用[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2020.

[3]?? 孫婧.油田工程測(cè)量中GPS-RTK與全站儀的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2018，000（008）：15-16.

閆勇 付帥

摘要：GPS-RTK與全站儀應(yīng)用于工程測(cè)繪領(lǐng)域，能夠進(jìn)一步提升工程測(cè)繪工作的效率以及精度，降低測(cè)量誤差，同時(shí)其操作簡(jiǎn)便，受到高程、障礙物的影響比較小，因此，該技術(shù)在現(xiàn)代工程測(cè)繪中的應(yīng)用越來越廣泛。本文對(duì)GPS-RTK與全站儀在工程測(cè)繪領(lǐng)域中的運(yùn)用展開了分析與探討。

關(guān)鍵詞：GPS-RTK;全站儀;工程測(cè)繪

在實(shí)際的工程測(cè)繪過程中，由于GPS技術(shù)能夠布設(shè)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，靈活性和精度都比較高，在工程測(cè)繪中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。實(shí)際測(cè)量的過程中，通過設(shè)置好精度范圍，選擇合理的控制點(diǎn)位置，根據(jù)實(shí)際的規(guī)程要求進(jìn)行測(cè)量，能夠獲取到比較準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。例如，利用GPS的RTK技術(shù)能夠滿足厘米級(jí)精度，在建筑物不太密集的地方可以完全使用該項(xiàng)技術(shù)。對(duì)于一些高大建筑物和地物點(diǎn)比較隱蔽的測(cè)量，可以選用PTK測(cè)量地物點(diǎn)，選用全站儀借用圖根點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量，全站儀測(cè)量的優(yōu)勢(shì)是坐標(biāo)的準(zhǔn)確度和精準(zhǔn)度較高，全站儀自身能夠自動(dòng)記錄和存儲(chǔ)信息。例如，使用的免棱鏡全站儀，能夠在外業(yè)測(cè)量中對(duì)地物點(diǎn)的平面坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)量，將數(shù)據(jù)信息自動(dòng)保存在全站儀中，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。

1、GPS―RTK聯(lián)合全站儀在工程測(cè)繪中的前期工作

1.1? 流程

測(cè)繪工程是一個(gè)相對(duì)較為復(fù)雜的程序，因此在實(shí)施前一定要制定好完善的計(jì)劃、實(shí)時(shí)流程，嚴(yán)格按照流程進(jìn)行操作。

1.2? 準(zhǔn)備工作——測(cè)量地區(qū)概況的了解

在對(duì)測(cè)量區(qū)進(jìn)行測(cè)量之前，工作小組一定要對(duì)測(cè)量地區(qū)的概況有一定的了解再開展工作。工作人員首先要調(diào)查被測(cè)地區(qū)的地理位置、地形地貌、經(jīng)緯度、區(qū)域大小、所載行政區(qū)范圍等等。在對(duì)被測(cè)地區(qū)基本情況有過一定的了解以后，測(cè)量人員不僅要對(duì)自然環(huán)境有所注意，更重要的是對(duì)人文地理的關(guān)注，尤其是測(cè)量區(qū)如若有房屋建筑、綠化、道路等較為復(fù)雜的區(qū)域，則需要調(diào)整測(cè)量方式，爭(zhēng)取達(dá)到操作性高、成本低、效率高、實(shí)用等一體化的效果，為測(cè)量工作的開展提供充足的準(zhǔn)備。

1.3? 確定平面坐標(biāo)系統(tǒng)

平面坐標(biāo)系：采用54北京坐標(biāo)系或者80西安坐標(biāo)系統(tǒng)或者2000國(guó)家大地坐標(biāo)系統(tǒng)，高斯- 克呂格投影，中央子午線確定，3°帶投影平面的直角坐標(biāo)系。高程基準(zhǔn)：采用1985國(guó)家高程基準(zhǔn)，基本等高距為1.0m。

1.4? 布置控制網(wǎng)

在控制網(wǎng)的布設(shè)過程中應(yīng)該注意以下幾個(gè)原則：

（1）???? 充分利用原有的資料，將原有的GPS定點(diǎn)定在新設(shè)的坐標(biāo)系統(tǒng)中，以便新的布置網(wǎng)測(cè)量后可以與原有的平面控制網(wǎng)完美重疊。

（2）???? GPS在測(cè)量高程的過程中，應(yīng)該利用三維坐標(biāo)，而在高程測(cè)量過程中，一定要注意測(cè)量的高度為實(shí)際高度減去所在地海拔的高度。因此在測(cè)量數(shù)據(jù)后，一定要及時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理?；蛘咴跀?shù)據(jù)測(cè)量前，模擬被測(cè)去的水平面，再與對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)相匹配，測(cè)量出實(shí)際的高度。

（3）???? 網(wǎng)形：測(cè)量后的各個(gè)定點(diǎn)組合成網(wǎng)絡(luò)后，最后將其形成閉合圖形，以便于各個(gè)程序地有效添加與應(yīng)用。

（4）???? 網(wǎng)點(diǎn)：對(duì)于各個(gè)定點(diǎn)，要時(shí)刻進(jìn)行逐一，以便未來操作的暢通性;注意提高GPS網(wǎng)的精度：①增加測(cè)量頻率;②不斷重復(fù)測(cè)量，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性;③在布網(wǎng)過程中，確保點(diǎn)的密度，以便計(jì)算過程中數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的提高。

2、GPS―RTK聯(lián)合全站儀在工程測(cè)繪中的方案

2.1? 利用RTK技術(shù)進(jìn)行圖根點(diǎn)與碎部點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集

（1）???? 碎部點(diǎn)的采集與測(cè)量

碎部點(diǎn)，是指在描述地形、地貌時(shí)的一些特征點(diǎn)。在對(duì)被測(cè)區(qū)的地形、地貌進(jìn)行測(cè)量的過程中，需要采集一些碎部點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。主要是通過RTK技術(shù)架設(shè)基準(zhǔn)站在空地中，之后啟動(dòng)流動(dòng)站進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集。如若被測(cè)地區(qū)空地少，地形復(fù)雜的話，則表示地形對(duì)電磁波的感染可能會(huì)比較大，則需要利用全站儀技術(shù)進(jìn)行碎部點(diǎn)的采集，主要需要一人操作全站儀、一人繪制草圖、一人跑尺，相對(duì)難度較大。

（2）???? 測(cè)定圖根控制點(diǎn)

圖根點(diǎn)，又稱“地形控制點(diǎn)”，是指用于測(cè)圖的控制點(diǎn)，而圖根點(diǎn)的測(cè)定所運(yùn)用的是RTK技術(shù)。由于碎部點(diǎn)與測(cè)站點(diǎn)之間必須進(jìn)行聯(lián)結(jié)，因此也就需要在測(cè)量地區(qū)增加一些圖根控制點(diǎn)。

2.2? 導(dǎo)入數(shù)據(jù)

正如上文所言，所謂數(shù)據(jù)鏈，是對(duì)流動(dòng)站接受到的數(shù)據(jù)傳導(dǎo)到基準(zhǔn)站，再將基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)直接傳入計(jì)算機(jī)平臺(tái)中進(jìn)行存儲(chǔ)與處理的過程。而在數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)平臺(tái)后，相應(yīng)的還會(huì)有一定的數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)導(dǎo)入的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，最終形成一個(gè)數(shù)據(jù)庫，以便于日后的測(cè)繪與計(jì)算使用。

2.3? 圖形的剪切與合成

在圖形的編輯過程中可以采用CASS地形成圖軟件進(jìn)行操作。CASS地形成圖軟件能夠?qū)?dǎo)入的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并定點(diǎn)到柵格網(wǎng)中，實(shí)現(xiàn)圖形的剪切、合成、編輯、最終輸出地形圖的效果。

2.4? 繪制平面圖

在將數(shù)據(jù)導(dǎo)入CASS地形成圖軟件后，可以實(shí)現(xiàn)定位的坐標(biāo)與原有地形圖相疊合，并利用等高線將高程數(shù)據(jù)導(dǎo)入，實(shí)現(xiàn)由三維向二維的轉(zhuǎn)變。

2.5? 圖形分幅與圖形整飾

在這里，需要說明的是，由于在現(xiàn)實(shí)測(cè)量過程中存在環(huán)境因素——地形復(fù)雜、天氣干擾和人為因素——誤測(cè)、漏測(cè)、重復(fù)工作等多方面的影響，因此數(shù)據(jù)難免會(huì)存在誤差。因此在將各小組地形圖的拼合過程中可能會(huì)出現(xiàn)一些難以重疊的區(qū)域，也就需要工作者對(duì)圖形進(jìn)行一定的整飾和分幅。而圖形的整飾與分幅可以借助CASS軟件。將圖片全部導(dǎo)入軟件中，進(jìn)行自動(dòng)生成，但在生成過程中一定要有審核員進(jìn)行審核，防止處理過程中出現(xiàn)失誤。

2.6? 導(dǎo)出圖形

在各項(xiàng)數(shù)據(jù)、圖形處理完畢后，工作人員對(duì)軟件中形成的地形圖加以界定、檢測(cè)、確定界址、增加圖形圖表，等到一切完工后，再?gòu)能浖袑?dǎo)出圖形。最后將導(dǎo)出的資料匯總、編目、裝訂、存檔，以便后續(xù)的使用與查找。

2.7? 注意事項(xiàng)

在實(shí)驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)RTK技術(shù)聯(lián)合全站儀的確能夠保證工程測(cè)繪的效率與精度，大大降低人力成本。但此技術(shù)仰賴于操作人員的正確與熟練操作，如若不然，則還會(huì)出現(xiàn)以下幾個(gè)問題：

（1）1在項(xiàng)目開展前，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人應(yīng)該對(duì)各小組進(jìn)行分工，小組成員也應(yīng)該再進(jìn)行內(nèi)部分工，避免重復(fù)工作或者遺漏工作。各小組也應(yīng)該對(duì)每天的測(cè)量進(jìn)度及時(shí)記錄，最好能保證當(dāng)天出圖，避免數(shù)據(jù)丟失，如若有失誤，也可保證第二天可以及時(shí)進(jìn)行搶救。

（2）???? 在基準(zhǔn)站設(shè)置位置的選擇上，要考慮多方面因素，包括是否受電磁波干擾、信號(hào)收取是否有效、穩(wěn)定等等。一般需要選擇地形開闊、海拔較高的中央地區(qū)。

（3）???? 防止角度誤差。在相鄰點(diǎn)精度測(cè)量中防止因角度數(shù)據(jù)誤差造成更大的誤差。

結(jié)語

RTK與全站儀的結(jié)合實(shí)現(xiàn)了在定位系統(tǒng)中各種技術(shù)相融合、相借鑒、相統(tǒng)一的局面，是GPS定位技術(shù)的一大突破。RTK技術(shù)本身高效率、高質(zhì)量、高精度的測(cè)量手段方便了測(cè)量數(shù)據(jù)的導(dǎo)入與處理，而全站儀對(duì)地面距離、高度、角度的全面精確測(cè)量又保證了GPS定點(diǎn)的精度，二者的結(jié)合全面更新了GPS技術(shù)，為后續(xù)定位系統(tǒng)的發(fā)展提供了技術(shù)保障，也為GPS的推廣運(yùn)用建立了堅(jiān)實(shí)的后盾。

參考文獻(xiàn)：

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