GPS－RTK與全站儀組合在測(cè)量放線技術(shù)中的應(yīng)用分析

歐陽(yáng)兆聰

(廣東省地質(zhì)測(cè)繪院，廣東 廣州 510800)

近些年來(lái)，伴隨著GPS技術(shù)的日益發(fā)展與進(jìn)步，該技術(shù)因作業(yè)快速、成本低、精度高等優(yōu)勢(shì)，因而得到了極為廣泛的應(yīng)用;而全站儀是一種自動(dòng)化水平高，且能夠完成一個(gè)測(cè)站上所有的工作。兩種技術(shù)在測(cè)量放樣工作中，有長(zhǎng)處也有短處，對(duì)此，可將其聯(lián)合使用，以揚(yáng)長(zhǎng)避短，獲得更好的測(cè)量效果，這種方式被叫做無(wú)障礙測(cè)量［1］。以下本文將這兩種方式的聯(lián)合應(yīng)用情況進(jìn)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(cè)量為依據(jù)的實(shí)時(shí)動(dòng)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(jì)算機(jī)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(cè)量技術(shù)的一個(gè)進(jìn)展，并且網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)的進(jìn)步，也可有效的處理傳統(tǒng)RTK中所存在的各種問(wèn)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(gè)手持GPS接收器，即能夠開(kāi)展不同級(jí)別的實(shí)時(shí)快速定位，繼而為測(cè)繪工作帶來(lái)極大便利。

PTK的主要工作原理為:在基準(zhǔn)站上放置一臺(tái)接收機(jī)，在流動(dòng)站 (載體)上再放置一臺(tái)及其以上的接收機(jī)，兩站點(diǎn)(流動(dòng)站、基準(zhǔn)站)接收相同時(shí)間、相同GPS衛(wèi)星所發(fā)出的信號(hào)，之后將基準(zhǔn)站所接收到的觀測(cè)值和已知位置的基本信息加以對(duì)比，以便得出GPS差分改正值。(見(jiàn)下圖1所示)隨后，經(jīng)由無(wú)線電數(shù)據(jù)鏈電臺(tái)，在第一時(shí)間內(nèi)把該改正值傳送至共視衛(wèi)星的流動(dòng)站，繼而對(duì)其GPS觀測(cè)值進(jìn)行精細(xì)化處理，最終獲得改正之后的流動(dòng)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(gè)部分 (如微處理機(jī)、測(cè)距以及測(cè)角等)有機(jī)連接在一起，繼而構(gòu)成一個(gè)整體，繼而對(duì)測(cè)角、測(cè)距等進(jìn)行自動(dòng)控制，從而對(duì)高差、水平距離以及坐標(biāo)增量等予以自動(dòng)測(cè)量、計(jì)算的測(cè)繪設(shè)備［3］;在此過(guò)程中，該設(shè)備還能自動(dòng)顯示數(shù)據(jù)，且予以記錄、存儲(chǔ)以及傳輸?shù)龋且驗(yàn)槠淇梢詫⒁粋€(gè)測(cè)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(cè)量，是經(jīng)由極坐標(biāo)法，得到測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo);而其工作原理具體為:將測(cè)量站點(diǎn)作為中心，通過(guò)測(cè)站上已經(jīng)知曉的方向，對(duì)該方向與所需測(cè)定方向之間的角度及其距離進(jìn)行測(cè)定，繼而得出所需測(cè)量點(diǎn)的具體所在位置;其中，高程定位測(cè)量，是經(jīng)由三角高程來(lái)明確的。在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，因?yàn)槭艿街T多因素的影響，例如通視條件、地形等，有一些測(cè)量點(diǎn)的位置無(wú)法通過(guò)全站儀來(lái)進(jìn)行直接測(cè)量，所以，除采取極坐標(biāo)法之外，還會(huì)采取一些其他的方式展開(kāi)測(cè)量，例如兩點(diǎn)前方交會(huì)、后方交會(huì)等［4］。

3．GPS－PTK與全站儀組合的實(shí)際運(yùn)用

3．1地區(qū)情況

在對(duì)某地實(shí)施地籍測(cè)量過(guò)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(shí)際情況為:該地屬于某集團(tuán)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(duì)而言較為規(guī)則。從整體而言，該地區(qū)內(nèi)并沒(méi)有高壓設(shè)備或者是樓層較高的建筑物，對(duì)GPS－RTK測(cè)量工作的開(kāi)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(diǎn)，分別是G047、ST以及ST4等，是2005年7月地區(qū)國(guó)土規(guī)劃測(cè)量事務(wù)所測(cè)定，其精度與測(cè)量要求相符，因而其四等點(diǎn)能夠直接用做本次測(cè)量的起點(diǎn)，采取GPS－RTK技術(shù)，對(duì)一級(jí)GPS點(diǎn)進(jìn)行布設(shè)。

其次，本次測(cè)量作業(yè)的具體根據(jù)是:國(guó)家土地管理局所發(fā)布的《城鎮(zhèn)地籍調(diào)查規(guī)程》;國(guó)家測(cè)繪局所發(fā)布的《地籍圖圖式》;國(guó)家測(cè)繪局所發(fā)布的《地籍測(cè)繪規(guī)范》;《全球定位系統(tǒng)(GPS)測(cè)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(cè)量過(guò)程中，所選用的全站儀型號(hào)為TOPCONGPT 7502，與Trimble5800型接收器，以及靈銳S80一體化藍(lán)牙GPS－RTK兩臺(tái)套，以及2臺(tái)電腦。在測(cè)量前，均對(duì)所需儀器進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果其精度、性能皆滿足測(cè)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(cè)量地區(qū)的地形特點(diǎn)，然后開(kāi)展作業(yè)分工，具體為:①先對(duì)GPS控制點(diǎn)進(jìn)行布設(shè)，在點(diǎn)位密度設(shè)置上，需符合地籍細(xì)部測(cè)量的要求;②采用GPS－RTK技術(shù)，對(duì)所需測(cè)量地區(qū)的球場(chǎng)、管線、公路以及圍墻等進(jìn)行測(cè)量;③采用全站儀，對(duì)界址點(diǎn)、建筑物以及一些無(wú)法以RTK采集的地形等，進(jìn)行測(cè)量、采集［5］。

3．4GPS－RTK的測(cè)量

將之前已經(jīng)布設(shè)的GPS四等點(diǎn)，作為本次測(cè)量的起點(diǎn)，采用GPS－RTK技術(shù)進(jìn)行一級(jí)GPS點(diǎn)的布設(shè)，共設(shè)25個(gè)點(diǎn)，其中任意一個(gè)點(diǎn)都必須和其2個(gè)附近的GPS通視，以便切實(shí)達(dá)到地籍細(xì)胞測(cè)量的需求。本次測(cè)量所采用的GPS－RTK，其平面標(biāo)稱精度是2cm±2×10－6D，這可達(dá)到一級(jí)導(dǎo)線精度的測(cè)量需求。

3．5地籍細(xì)部的測(cè)量

在采用GPS－RTK進(jìn)行采點(diǎn)時(shí)，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(duì)碎部點(diǎn)進(jìn)行采;針對(duì)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(jìn)行碎部點(diǎn)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(kāi)展地籍圖的繪制工作，形成宗地圖，對(duì)所測(cè)量面積加以計(jì)算，最終對(duì)全部數(shù)據(jù)進(jìn)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(lái)，然后再到測(cè)量實(shí)地展開(kāi)檢查。最初，對(duì)精度的點(diǎn)位進(jìn)行檢驗(yàn)，采取GPS－RTK對(duì)準(zhǔn)備檢查點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，之后和樣圖中的坐標(biāo)相對(duì)比，點(diǎn)位誤差在6cm以內(nèi)，則滿足相關(guān)檢測(cè)精度的要求;隨后，檢查邊長(zhǎng)，采取鋼尺量距，對(duì)邊長(zhǎng)進(jìn)行測(cè)量，并且和反算邊長(zhǎng)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(duì)實(shí)地的地物、地形等展開(kāi)檢驗(yàn)，針對(duì)之前測(cè)量過(guò)程中所遺漏的地物，需予以補(bǔ)充測(cè)量;在內(nèi)業(yè)處理的過(guò)程中，將補(bǔ)充測(cè)量的坐標(biāo)數(shù)據(jù)加入原地形圖中，從而對(duì)地形圖加以修正與補(bǔ)充。

在對(duì)界址點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量的過(guò)程中，對(duì)精度有一定的要求，即界址點(diǎn)對(duì)附近圖根點(diǎn)點(diǎn)位中誤差、鄰近界址點(diǎn)間距中誤差以及界址點(diǎn)與鄰近地物點(diǎn)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(duì)精度同樣要求，即鄰近兩界址點(diǎn)之間的距離、界址點(diǎn)和鄰近地物點(diǎn)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(diǎn)，點(diǎn)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(diǎn)，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(yǔ)

通過(guò)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(diǎn)，也有缺點(diǎn)。其中，優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)為:集成化、自動(dòng)化水平高。且測(cè)繪效果好，在GPS幫助之下，可較快的靠近放樣點(diǎn)，快速完成放樣作業(yè);數(shù)據(jù)真實(shí)、可靠，且能夠現(xiàn)場(chǎng)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(wú)誤差累積，各個(gè)測(cè)點(diǎn)之間不需要進(jìn)行通視;使用操作簡(jiǎn)單、方便，有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理水平。缺點(diǎn)表現(xiàn)為:會(huì)受到衛(wèi)星狀態(tài)、天空環(huán)境以及高程等的影響，繼而對(duì)其測(cè)量精度帶來(lái)影響。對(duì)此，工作人員應(yīng)對(duì)其繼續(xù)展開(kāi)研究與探索，以便將兩種測(cè)量技術(shù)的效果充分展現(xiàn)出來(lái)。

［1］張爭(zhēng)鳴．GPS－RTK與全站儀聯(lián)合作業(yè)在地形測(cè)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(jià)值工程，2014，(2):104－105．

［3］季軍．GPS－RTK與全站儀結(jié)合在測(cè)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(jì)，2013，15(2):114－116．

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