全站儀配合RTK在施工控制測(cè)量中的應(yīng)用

劉 煦，辜 超，吳會(huì)軍，何柯達(dá)

1 RTK測(cè)量技術(shù)

RTK測(cè)量技術(shù)，RTK是以載波相位觀測(cè)量為根據(jù)的實(shí)時(shí)差分測(cè)量技術(shù)。與常規(guī)測(cè)量?jī)x器相比主要有以上優(yōu)點(diǎn):（1）作業(yè)效率高；（2）作業(yè)條件要求低；（3）測(cè)量誤差不累計(jì)；（4）自動(dòng)化程度高。RTK技術(shù)不要求被觀測(cè)的兩點(diǎn)間互相通視，只要求有衛(wèi)星電磁波信號(hào)，所以它受通視條件、能見度、氣候、季節(jié)等因素的影響和限制較小，唯一的缺點(diǎn)就是受電磁波干擾、多路段效應(yīng)和衛(wèi)星遮擋影響較大，所以一般在野外測(cè)量和做控制測(cè)量中應(yīng)用較多，而在城市測(cè)量中較少單獨(dú)使用，一般是配合全站儀進(jìn)行測(cè)量。

2 全站儀測(cè)量技術(shù)

全站儀，即全站型電子測(cè)距儀（Electronic Total Station），是一種集光、機(jī)、電為一體的高技術(shù)測(cè)量?jī)x器，是集水平角、垂直角、距離（斜距、平距）、高差測(cè)量功能于一體的測(cè)繪儀器系統(tǒng)。因其一次安置儀器就可完成該測(cè)站上全部測(cè)量工作，所以稱之為全站儀。全站儀目前是測(cè)量的主流儀器，根據(jù)用途不同，有各種不同精度的產(chǎn)品，一般城市測(cè)量中2秒級(jí)儀器使用較為普遍。本文主要利用全站儀的測(cè)角測(cè)距功能，對(duì)RTK所做的施工控制點(diǎn)進(jìn)行精度檢核。

3 施工控制測(cè)量簡(jiǎn)介

建設(shè)工程在施工階段都必須進(jìn)行各種測(cè)量工作，如對(duì)已知長(zhǎng)度的測(cè)設(shè)，已知角度的測(cè)設(shè)，建筑物細(xì)部點(diǎn)平面位置的測(cè)設(shè)等等，而進(jìn)行這些測(cè)量工作的前提是必須取得至少一組（不少于3個(gè)）施工控制點(diǎn)。

以前我們進(jìn)行施工控制測(cè)量往往是從高級(jí)控制點(diǎn)進(jìn)行導(dǎo)線測(cè)量或者三角網(wǎng)測(cè)量獲取，由于高級(jí)控制點(diǎn)數(shù)量少，有時(shí)候離施工地比較遠(yuǎn)，而且測(cè)量高級(jí)控制點(diǎn)需要消耗大量的人力物力，往往也難于保存，這樣就給測(cè)量工作帶來了極大的困難，隨著RTK技術(shù)的不斷進(jìn)步，測(cè)量精度不斷提高，現(xiàn)在利用RTK測(cè)量得到的坐標(biāo)精度已經(jīng)完全能滿足一般建設(shè)工程的需求，可以作為施工控制點(diǎn)使用。

4 施工控制測(cè)量操作步驟

要測(cè)量施工控制點(diǎn)，首先要進(jìn)行選點(diǎn)埋石，控制點(diǎn)一般應(yīng)選擇在工地附近對(duì)施工影響不大的地方，要求點(diǎn)位不會(huì)被來往車輛破壞，如果同時(shí)要進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量，則需要考慮沉降問題，所以一般選擇在附近的硬化地面上，如果沒有硬化地面，則應(yīng)進(jìn)行埋石以確保點(diǎn)位不會(huì)被破壞，根據(jù)施工需求，選取互相通視的三點(diǎn)（至少某一個(gè)點(diǎn)可以與另外兩個(gè)點(diǎn)通視）做好標(biāo)記，一般用大道釘比較好。

圖1 定角定邊檢查成果表

選好點(diǎn)位后則可開始進(jìn)行測(cè)量工作。利用RTK進(jìn)行測(cè)量，首先要對(duì)RTK進(jìn)行測(cè)前檢查，選取離測(cè)區(qū)距離相對(duì)較近的兩個(gè)具有已知坐標(biāo)數(shù)據(jù)的高等級(jí)控制點(diǎn)，架設(shè)RTK進(jìn)行測(cè)量，用測(cè)量所得的坐標(biāo)與已知坐標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，如果XY坐標(biāo)差值都在2cm以內(nèi)，高程差值在3cm以內(nèi)，說明儀器狀況良好，可初步推測(cè)測(cè)區(qū)衛(wèi)星信號(hào)良好，無不良干擾。如坐標(biāo)差值較大，則應(yīng)排查引起誤差的原因，如果是儀器原因應(yīng)更換儀器，如果是測(cè)區(qū)存在電磁波干擾則應(yīng)待電磁波信號(hào)消失后重新測(cè)量，直到滿足精度要求為止。

當(dāng)測(cè)前檢查合格后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)入測(cè)區(qū)對(duì)已經(jīng)選取的點(diǎn)位進(jìn)行RTK測(cè)量，測(cè)量?jī)x器一般使用穩(wěn)定的三角架架設(shè)，觀測(cè)時(shí)間一般以3分鐘或更長(zhǎng)為宜，測(cè)量三次取平均值，以獲得較理想的結(jié)果。

測(cè)量結(jié)束后立即進(jìn)行RTK測(cè)后檢查以確保儀器和周邊環(huán)境在測(cè)量的整個(gè)階段都是正常的，測(cè)后檢查的方法同測(cè)前檢查，如果在測(cè)后檢查中發(fā)現(xiàn)誤差較大，則說明測(cè)量過程中環(huán)境或者是儀器出現(xiàn)了問題，需要找出原因進(jìn)行重新觀測(cè)。

RTK測(cè)量結(jié)束后，我們已經(jīng)可以獲得三個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)，即使測(cè)前測(cè)后正常，我們依然不知道測(cè)量過程中是否受到了電磁波干擾以及儀器狀況是否正常，這時(shí)候，我們需要對(duì)控制點(diǎn)進(jìn)行檢核，用RTK進(jìn)行反復(fù)觀測(cè)是一個(gè)方法，但是依然不能排查出儀器原因和衛(wèi)星信號(hào)原因帶來的誤差，這種情況上我們可以利用全站儀進(jìn)行邊長(zhǎng)和角度的觀測(cè)來檢查坐標(biāo)點(diǎn)位精度是否可用于施工。

圖2 定角定邊控制略圖

在某一個(gè)可以同時(shí)與另外兩個(gè)點(diǎn)通視的點(diǎn)位上架設(shè)全站儀，對(duì)中整平后，以另外某一點(diǎn)為起始方向進(jìn)行置零并觀測(cè)水平距離，盤左觀測(cè)另一點(diǎn)，獲取角度觀測(cè)值和水平距離，然后轉(zhuǎn)動(dòng)鏡頭盤右觀測(cè)，獲取這一點(diǎn)的盤右觀測(cè)值，再觀測(cè)第一點(diǎn)獲取第一點(diǎn)的盤右觀測(cè)值，完成一個(gè)測(cè)回觀測(cè)的定角定邊測(cè)量，測(cè)量結(jié)果用于質(zhì)量檢查。

5 施工控制測(cè)量質(zhì)量檢查

用RTK測(cè)量得到的坐標(biāo)值由于受到各種干擾，如衛(wèi)星信號(hào)，接收機(jī)狀況，周圍電磁波等因素的影響，也許其中一點(diǎn)或者多點(diǎn)會(huì)存在較大的誤差，這時(shí)候我們必須進(jìn)行質(zhì)量檢查，平面精度的檢查主要是進(jìn)行角度和距離的檢查，高程精度的檢查則需要利用水準(zhǔn)儀進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量檢查，本文主要討論利用全站儀進(jìn)行平面位置的檢查。

假設(shè)第一點(diǎn)為A1，第二點(diǎn)為A2，第三點(diǎn)為A3，我們?cè)谝訟2為設(shè)站點(diǎn)進(jìn)行全站儀觀測(cè)之后就會(huì)得到一個(gè)順時(shí)針夾角和兩個(gè)水平距離，根據(jù)我們觀測(cè)得到角度和距離，以及用RTK測(cè)量得到的坐標(biāo)反算出的角度距離進(jìn)行比較來判斷控制點(diǎn)質(zhì)量。

6 施工控制測(cè)量成果

在進(jìn)行質(zhì)量檢查測(cè)量后，應(yīng)及時(shí)整理成果，以判斷所做控制點(diǎn)能否用施工，及時(shí)反饋并提交給施工單位，以免因?yàn)闇y(cè)量原因耽誤正常的工期。提交成果前應(yīng)進(jìn)行資料的整理與檢查，主要是進(jìn)行定角定邊檢查并制作定角定邊相關(guān)表格和控制略圖，以便對(duì)控制點(diǎn)精度做出合理判斷，表格及略圖如圖1、圖2。

7 質(zhì)量不符合要求的解決方案探討

就近選取衛(wèi)星信號(hào)好，干擾因素少的地段進(jìn)行高等級(jí)控制測(cè)量，一般采用提高一個(gè)等級(jí)的GPS靜態(tài)觀測(cè)，得到精度較好的控制點(diǎn)，靜態(tài)觀測(cè)得到的控制點(diǎn)除各項(xiàng)指標(biāo)符合要求之外，也需要進(jìn)行定邊定角測(cè)量，以保證控制點(diǎn)的準(zhǔn)確性，得到高等級(jí)控制點(diǎn)后，利用符合導(dǎo)線進(jìn)行導(dǎo)線觀測(cè)與計(jì)算得到平面坐標(biāo)，來解決施工控制問題。