RTK與全站儀配合在工程測量中的應(yīng)用

楊志軍（湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四〇二隊，湖南 長沙410000）

RTK與全站儀配合在工程測量中的應(yīng)用

楊志軍（湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四〇二隊，湖南 長沙410000）

根據(jù)工程測量的特點，分析了RTK測量技術(shù)及全站儀各自的作業(yè)特點，說明了在工程測量中，兩者的配合使用不僅滿足了工程的精度要求，而且可以取長補短，提高作業(yè)效率，具有廣闊的發(fā)展前景。

RTK；全站儀；測量

前言

在城市建設(shè)中，工程測量是一大必要措施，與工程設(shè)計、施工以及竣工驗收均息息相關(guān)，可提供相關(guān)的數(shù)據(jù)支撐，以確保工程質(zhì)量。當前，如何保證工程測量數(shù)據(jù)的精確性是一大關(guān)鍵問題。

近些年，GPS技術(shù)發(fā)展迅速，載波相位差分技術(shù)（Real Time Kinematic，簡稱RTK）逐漸成熟，在各種測量工程中得到了廣泛應(yīng)用。通過RTK與全站儀的配合應(yīng)用，可達到取長補短的目的，實現(xiàn)測量效率的提高。由近些年筆者測量工作實踐證明，RTK與全站儀的配合應(yīng)用模式實用性高，值得推廣。

1 RTK測量技術(shù)概述

1.1 RTK基本工作原理

RTK實時定位技術(shù)，指的是以載波相位觀測值為依據(jù)的實時差分GPS測量技術(shù)，其主要組成部分包括基準站接收機（1臺）、流動站（1臺或多臺）、數(shù)據(jù)傳輸電臺。RTK基本工作原理如下：在已知點安置接收機作為基準站，對衛(wèi)星開展連續(xù)觀測，使用無線電傳輸設(shè)備將觀測數(shù)據(jù)與測站信息實時發(fā)動至流動站，流動站GPS接收機可同時接收基準站數(shù)據(jù)與GPS衛(wèi)星信號，根據(jù)相對定位原理，實時解算獲得流動站三維坐標與誤差（即：將基準站與流動站的坐標差，加上基準坐標，獲得每個點WGS－84坐標，通過坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)獲得流動站每個點平面坐標與高程）。

1.2 RTK測量技術(shù)特點

1.2.1 作業(yè)效率高

滿足觀測條件情況下，高質(zhì)量RTK設(shè)站一次、只需要一人操作就能夠測完5km半徑測區(qū)的任務(wù)，與傳統(tǒng)測量方法相比，無論是控制點數(shù)量、測量儀器設(shè)轉(zhuǎn)站次數(shù)均顯著減少，只需要幾秒就能夠獲得測點坐標數(shù)據(jù)，有效提高了作業(yè)效率，實時性更強，數(shù)據(jù)無需后續(xù)處理。

1.2.2 定位精度高，無誤差積累

通過RTK技術(shù)對數(shù)據(jù)進行采集時，相鄰點點位誤差互相獨立，無積累、無傳播，有效避免人為的誤差，同時每個點誤差均是隨機的，故而不會如同傳統(tǒng)測量方法那樣出現(xiàn)誤差積累。一定作業(yè)半徑范圍（通常是5km）內(nèi)，RTK平面精度與高程精度均可達厘米級，能夠開展一般等級的控制測量、工程測量、施工放樣、GIS數(shù)據(jù)采集與更新、大比例尺測圖等。

1.2.3 作業(yè)條件要求低

RTK技術(shù)需滿足“電磁波通視”，不需要兩點間得到光學通視的要求。故而與傳統(tǒng)的測量方法相比較，RTK技術(shù)在通視條件、能見度、季節(jié)、氣候等方面所受影響較小，能夠達到全天候工作。

1.2.4 作業(yè)自動化、集成化的程度較高，操作簡便，測繪功能強

RTK流動站使用的是內(nèi)裝式的軟件控制系統(tǒng)，因此不需要人工干預，即可自動實現(xiàn)多種的測繪功能，工作人員僅僅需要再設(shè)站時簡單設(shè)置，就能夠邊走邊得到測量結(jié)果，或是開展坐標放樣，能夠同時在所有的待測點上進行數(shù)據(jù)采集。

2 RTK與全站儀配合測量優(yōu)越性

RTK技術(shù)具有高效、靈活、高精度的特點，但是實際使用中葉可發(fā)現(xiàn)其存在一定的局限性，例如：穩(wěn)定性不如全站儀，其主要是因為RTK極易被衛(wèi)星狀況、天氣狀況以及數(shù)據(jù)鏈傳輸狀況所影響。RTK技術(shù)應(yīng)用于城市測量中的局限性尤為明顯，在部分情況下，因為電磁波干擾、多路徑效應(yīng)、高大建筑物與樹木限制接收機衛(wèi)星觀測視野，以致于無法進行測量，因此RTK技術(shù)尚且無法將全站儀完全取代。全站儀實際測量中，則容易出現(xiàn)控制點被破壞、不通視等問題，導致測量工作中斷。

基于此，采用RTK與全站儀配合測量能妥善解決上述問題，若是測區(qū)衛(wèi)星信號好、視野開闊，可使用RTK測量技術(shù)；若是RTK受限，則可用RTK于附近開闊地帶進行控制點布設(shè)，通過全站儀開展測量作業(yè)。

3 RTK與全站儀配合測量模式的具體應(yīng)用

3.1 控制測量

控制測量可以為工程建設(shè)、管理、維護提供科學的數(shù)據(jù)支撐，也可以保證期他測量工作質(zhì)量。通過RTK技術(shù)的應(yīng)用，能有效提高控制測量速度，實時了解定位精度。在實際工程館中，將基準站設(shè)置好后，若是流動站上衛(wèi)星信號接收好并在固定解情況下，僅需要十幾秒，即可得到毫米級平面定位與厘米級高程定位精度。為了有效控制測量質(zhì)量，用RTK設(shè)置控制點時，需3點一組，以用作全站儀的設(shè)站、定向以及校核使用。衛(wèi)星信號的接收盲區(qū)，需在外圍可采集到RTK固定解位置設(shè)置控制點，然后使用全站儀開展盲區(qū)的控制測量與其他測量。

3．2大比例尺地形圖測繪

使用傳統(tǒng)方法進行大比例尺地形圖的測繪時，需要先建立控制點，然后開展碎部測量。測量過程中，兩點必須通視，為防止誤差過度積累，需分級布網(wǎng)，因此工作量較大，效率低，耗費的時間較長。若是直接使用RTK進行測圖，則無需布設(shè)各級控制點，只要將基準站安置好，采集已知點坐標求取轉(zhuǎn)換參數(shù)后，即可在流動站上開展碎部測量，測量中無需通視，測量作業(yè)效率大幅提升。RTK接收信號盲區(qū)，可通過全站儀測量。

3．3放樣測量

設(shè)計人員在地形圖上完成定線或是定點工作后，測量人員需通過儀器進行實地測量標定，這就是放樣。RTK放樣時，完成基準站的架設(shè)工作后，僅僅需要一人即可完成流動站操作：①將線路起點、終點坐標、曲線轉(zhuǎn)角、半徑等參數(shù)輸入至手簿，系統(tǒng)即可自動計算，顯示出流動站和實際點位差值。②按照儀器手簿顯示數(shù)據(jù)，即可定出線路任一點位，內(nèi)業(yè)整理時，還可獲得點位高程數(shù)據(jù)，大大減少中平測量工作。③放樣時，可按樁號、也可按坐標進行放樣，方法靈活，可以隨時互換。

3．4測區(qū)內(nèi)的其他測量工作

確定線路后，僅需要將設(shè)計文件有關(guān)數(shù)據(jù)輸入RTK接收機，架設(shè)基準點，即可利用RTK技術(shù)進行線路加點與測區(qū)其他測量工作。

4 RTK與全站儀配合測量模式使用效果

（1）精度方面。因為RTK測量無誤差積累的問題，因此相鄰點位誤差互相獨立，無積累、傳播。通過全站儀檢核RTK所測控制點可知，測點精度完全可滿足圖根控制要求。使用RTK開展高程測量，無法直接獲得地面點正常高程，需開展高程換算。故而，外業(yè)觀測過程中，需及時和已知點高程進行校核，選取合適的數(shù)據(jù)處理方法，將粗差剔除，確保高程精度達標。由筆者近年來實踐工作證明，RTK和全站儀配合測量模式，測量精度完全達標。

（2）效率方面，RTK測量僅需要少量控制點，建立基準站后，數(shù)據(jù)鏈可控制幾公里以致十幾公里測程，無需經(jīng)常遷站，大大提高作業(yè)效率。此外，RTK測量過程中，一組僅需要1～2人，大大節(jié)省了人力資源，全站儀一組則需配置3～4人，所有使用RTK技術(shù)能夠大大提高測量效率。

5 RTK與全站儀配合測量注意事項

（1）對于測量工作而言，基站需盡可能設(shè)置于測區(qū)中心、視野開闊的至高點上，防止樹木等物體遮擋，遠離高壓線、無線電信號發(fā)射塔，以免影響到RTK性能，導致精度下降。RTK測量存在困難時，可在附近衛(wèi)星信號較好區(qū)域使用RTK測出可互相通視的控制點，以此作為全站儀控制點。每個控制點均需觀測2次，取平均值為結(jié)果，其后使用全站儀開展下一步測量工作。

（2）為確保RTK測量精確性，應(yīng)用下述方法開展質(zhì)量控制：①已知點比較法，在已知高級控制點上，通過RTK測出坐標，并與已知坐標開展比較檢核，如果發(fā)現(xiàn)問題，需及時找出原因，加以改正。②重測比較法，每次初始化成功后，需先測量1～2個已測過的RTK點，確認無誤后，進行RTK測量。

（3）因為RTK穩(wěn)定性與精度會隨著流動站至基準站的距離增大逐漸降低，因此為了保證測量成果可靠性，必須保證流動站至基準站距離適中，不能太遠，通常為5km內(nèi)。

（4）使用RTK測量過程中，觀測時間需選在點位幾何圖形強度因子PDOP值小于6且有效衛(wèi)星數(shù)不少于5顆時間段進行，有效提高測量速度，精度高。

（5）實際操作中，需嚴格根據(jù)相關(guān)規(guī)范開展工程，有限減少人為因素的干擾，尤其是儀器對中、測量天線高、輸入基準站坐標的過程中，一旦產(chǎn)生差錯，則直接影響整個測量成果的精確性。故而，對中時，部分精度要求較高點位，需采用三腳架或是快速對中支架，以達到有效提高對中點精度的目的。

6 結(jié)語

當前，工程測量中，全站儀等先進的儀器設(shè)備均得到了較為廣泛的應(yīng)用，但是由于常規(guī)的測量方法受到橫向通視與作業(yè)條件限制，作業(yè)強度大，效率低，以致于設(shè)計周期大幅延長。通過RTK開展測量，無需兩點通視，不存在積累誤差。RTK測量受限制處，配合全站儀開展作業(yè)，能夠彌補RTK局限性。由以往工作效果來看，采用此種測量模式，能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)勢互補，解決實際問題，提高工作效率，降低生產(chǎn)成本，具有不可替代的優(yōu)越性。

[1]孫衛(wèi)芳，王桂前.RTK在城市測量中的應(yīng)用[J].淮海工學院學報：自然科學版，2009（S1）：173～174.

[2]宋亮.GPS RTK和全站儀組合在數(shù)字測圖中的應(yīng)用[J].測繪，2015（4）：187～189.

[3]徐昭銓，等.GPS測量原理及其應(yīng)用[M].武漢測繪科技大學出版社，1998.

P228.4

A

2095-2066（2016）22-0060-02

2016-5-12

楊志軍（1975-）男，測繪工程師，本科，主要從事測繪工程工作。