RTK配合全站儀在水電站測量中的應用探討

蔣衛國 李清華

【摘要】水電站工程是保障人民生活正常運轉的一項基礎工程，而完成水電站工程建設的基礎是準確測量水電站建設地的地形圖。經過多年的技術發展，RTK配合全站儀的測量技術已經在工程領域中得到廣泛應用，其可以提供很精確、完整的測繪數據，促進社會效益和經濟效益的發展。本文詳細介紹了RTK配合全站儀測量方法的特點、測量技術，并探討了RTK配合全站儀在水電站測量中的應用。

【關鍵詞】RTK;全站儀;水電站測量

1 引言

近年來，我國的經濟、科技實力的快速發展，我國的水電站工程的建設也在不斷的完善。水電站建設是保障人民基本生活的一項重要的工程，而完成水電站工程建設的前提是準確、全面的測繪施工地點的地形圖，但是由于我國的地理環境十分復雜，在水電站測量階段不可避免的會碰到各種各樣的地形，包括森林、山區、河流等，因此就需要更加快速、準確和高效的測量技術。傳統的工程類測繪技術主要使用全站儀、經緯儀、小平板儀等常規設備，這類測量技術需要在整個測繪區域布設大量的控制網，工作任務繁重、耗時耗力，測繪周期長，同時測繪過程多采用人為操作的方式，測繪結果誤差較大，難以滿足現代工程的精度要求。所以RTK配合全站儀應運而生，在各個工程測繪中廣泛使用，通過RTK與全站儀的配合使用，可以提高工作效率、提升測繪數據的準確性和精確度。本文詳細介紹了RTK配合全站儀測量方法的基本原理、測量流程，以及在水電站測量中的應用。

2 RTK配合全站儀測量概述

2.1 RTK和全站儀測繪原理

RTK測量技術是一項復雜的綜合體系，集成了計算機、無線電、數字通訊以及衛星定位等技術。RTK定位是通過實時差分GPS技術來實現的，具體操作方式是：首先在基準站處設置一個固定接收機，其余接收機作為流動站設置在移動的物體上，在一定距離范圍內的兩臺接收機同時觀測同一衛星。觀測時，流動接收機會獲取固定接收機的相位觀測值和坐標值，并進行實時的差分處理，以生成流動接收機的實時坐標信息。全站儀的具體操作原理是：首先在固定位置安裝相應的裝置，然后通過全站儀的光電測角、測距功能獲取測量點至已知點的角度、距離數據，并實時轉換為坐標信息，測量功能主要通過光學望遠鏡實現，與RTK不同。

2.2 RTK測量的特點

RTK測量技術具有一定的優勢，第一，工作效率高。RTK測量技術在設置接收機、控制點數量、測量距離方面均優于傳統測量技術，同時操作簡單、測量速度快、實時處理數據，工作效率高;第二，定位準確，沒有誤差累積。在RTK測量設備獲取坐標信息時，控制點之間的點位誤差是隨機產生的，不具備積累性和傳播性，減少了人為因素的影響。RTK測量數據的精度在一定范圍能夠達到厘米級，可以滿足多數測繪工程的要求;第三，測量條件簡單。RTK測量時通過觀測衛星實現的，對于兩個控制點之間的視野情況沒有要求，因此該技術受季節、能見度、障礙物等方面的干擾很小，可以實現全天候的測量作業。

2.3 RTK配合全站儀測量的優勢

上述提及RTK測量技術具有很多優點，但是實際操作時的穩定性比全站儀差，這是因為RTK技術容易受到衛星和天氣狀況的影響。而在水電站測量地，高大障礙物、電磁波干擾等不良因素更多，RTK測量技術在水電站測量中的應用受到限制。而全站儀在測量過程中容易受到控制點通視情況的干擾。因此，使用RTK配合全站儀測量技術是目前克服這些問題的有效方法。

3 RTK配合全站儀在水電站測量中的應用

3.1 控制網設置

RTK配合全站儀測量的具體測量流程如圖1所示。水電站的測量范圍很大，當出現控制點設置數量較少的情況時，應該使用快速靜態測量技術對GPS點進行加密處理，控制點的設置工作應該符合GPS點選擇的相關要求和規范。當采集了控制點的相關數據后，應該實時對數據進行處理，掌握控制點的坐標信息等情況，以及時確定下一步的測量工作，提高作業效率[1]。

3.2 圖根控制點測量

基準站的選擇對于提高測量工作的精確度、效率至關重要，除了滿足GPS點選擇的基本要求外，還必須滿足以下條件：第一，選擇視野通透的高處作為基準站，可以有效減少信號干擾的情況;第二，基準站應當設置在車輛運輸較為便利的位置，減少搬運、安裝儀器設備的難度;第三，測區面積較大，設置多個基準站時，應該考慮測量信號的覆蓋問題，RTK設備的信號覆蓋半徑約為5 km，因此應該選擇合適的安裝距離。基準站設立完成后，在其上安裝相應的 GPS 接收天線，并設置基準站的參數、確定數據轉換參數、輸入控制點的坐標信息。最后將流動站接收機放在圖根控制點處，開始進行測量程序[2]。

3.3 碎部點測量

在水電站測繪作業中，碎部點的測量可以采取兩種方式，即全站儀獨立測量和RTK配合全站儀測繪。在已知的圖根控制點上設置一個全站儀，然后按照全站儀測量的具體流程進行操作：選擇一個新文件--輸入測站點信息--輸入設備高度等數據--輸入后視點信息，這樣就能夠獲取水電站碎部點的數據。這種測繪方式需要保證全站儀的視野開闊，并提供相應數量的繪圖員、跑鏡員以及測量員。當待測區域的地勢較為開闊或者全站儀的視野達不到要求時，可以使用RTK配合全站儀進行碎部點的測量。做好基準站、流動站、GPS 接收天線等的安置工作后，即可進行碎部點的測量工作，RTK系統中的具體測量模式應該根據實際地形情況確實，包括線測量模式以及點測量模式[3]。

3.4 內業數據處理

內業數據處理是將外業采集的數據處理成更直觀的信息和圖紙，以便設計人員和施工單位使用。為了后續處理數據更加方便，工作人員需要通過相應的計算機軟件將外業數據轉換成南方 CASS 展點格式，并進行展點處理作業。然后結合測繪人員提供的草圖，將數據轉換成比例尺為1：1000地形圖，圖紙的具體要求和外業的測量區域均由委托方提供。數據處理結束后，應對關鍵數據和地形圖紙進行實地檢查，確定有無漏測、錯測區域，并及時將補測的數據和圖紙更新到數據庫地形圖中[4]。

4 RTK配合全站儀測繪注意事項

（1）RTK配合全站儀測繪過程中，基站的設置地點應選擇測量區域的中心位置，并且保證視野開闊、無樹木、高壓電線、信號塔等障礙物的遮擋，以免降低測量設備的性能以及數據的導致精確度。同時取控制點觀測數據的平均值為最終結果，減少數據誤差，然后通過全站儀進行接下來的測繪工作。

（2）RTK測量的穩定程度和數據精確度與流動站到基準站的距離密切相關，因此測量過程中必須時刻注意流動站到基準站的距離在5 km內，以確保測繪成果的準確性。

（3）為了使RTK測量結果的精確度達到要求，工作人員應該加強以下幾個方面：第一，對于RTK測量出的控制點坐標數據，應與已知的準確的控制點坐標數據進行對比，以此確定RTK測量數據的精確程度，如數據不符合標準，需及時調整;第二，測量設備初始化后進行測量時，必須先對幾個測試完成的控制點進行重新測量，確認數據無誤后，方可正式測量工作。

（4）在實際測量過程中，必須嚴格遵守相關規定和流程，避免人為因素對測量結果準確性的影響，特別是儀器對中、天線高度測量等關鍵環節的操作對測量結果的準確性有著決定性作用。所以這些環節需要使用一些輔助性設備，例如使用三腳架可以有效提高儀器對中的精度和速度。

5 結束語

RTK配合全站儀測繪技術比一般的測量方法具有更多的優點，例如操作高效、靈活、數據精度高、穩定性好、測量成本低，以及測繪誤差不累積、不傳播，操作流程自動化等，同時克服了RTK以及全站儀測繪技術單獨使用時的局限性，因此這種技術在工程測量中的應用越來越廣泛。通過本文的分析，RTK配合全站儀測繪技術可以高效、方便地完成水電站測量工作，具有很好的社會效益和經濟效益。

【參考文獻】

[1] 謝德明， 林卉. RTK配合全站儀在數字測圖中的應用[J]. 昆明冶金高等專科學校學報， 2005， 21（1）：37-41.

[2] 曹生偉. RTK配合全站儀在礦區地形測繪中的應用[J]. 能源與環境， 2017（3）：101-102.

[3] 章毅. GPS RTK和全站儀相配合在城市地籍測量中的應用[J]. 建材與裝飾， 2013（23）：260-261.

[4] 劉兵. GPS RTK測量技術配合全站儀在數字測圖中的應用[J]. 新疆有色金屬， 2009， 32（2）：31-32.