基于RTK測量模式及GIS技術在建設智慧城市中的作用

摘 要：智慧城市是以數(shù)字為基礎建立的，綜合了數(shù)字測量、物聯(lián)網(wǎng)技術、云計算、三維信息模型技術等，而智慧城市的分析和管理需要依靠數(shù)字測量技術實現(xiàn)，利用水準儀、經(jīng)緯儀、全站儀、傾斜攝影測量、RTK測量模式、GIS技術應用等可以獲得室外的三維數(shù)據(jù)，然后通過BIM可以將數(shù)字測量得到的數(shù)據(jù)建立三維建筑模型。將藍圖、三維建筑信息模型、室外數(shù)字測量數(shù)據(jù)進行對比，輔建智慧城市。

關鍵詞：RTK測量;智慧城市;GIS;數(shù)字測量;測量放線工

測量的基本工作分為測高程、測角、測距離、測坐標。測量放線人員除應具備測量的必備專業(yè)技能外，還應會利用大數(shù)據(jù)、三維建筑信息模型、云計算等應用測量成果，并借助CAD等相關軟件進行繪圖輸出。

1、水準儀高程測量，常采用DS3水準儀，通過水準測量原理利用水準儀提供的水平視線，借助兩根水準尺上的讀數(shù)，計算出地面上兩點之間的高差，根據(jù)已知點的高程和測得的高差，計算出未知點的高程Hb=Ha+Hab，水準觀測的要點：消（視差要消除）、平（視線要水平）、快（讀數(shù)要快，避免發(fā)生下降）、?。ü雷x毫米數(shù)要取小值）、檢（檢查視線是否水平），水準測量路線分為：閉合水準路線、附合水準路線、支水準路線。在使用水準測量時需避免誤差：儀器誤差（水準尺零點誤差等），觀測誤差（整平誤差、讀數(shù)誤差、水準尺傾斜誤差等），外界條件誤差（儀器及尺墊下沉、地球曲率影響、大氣折光影響、溫度影響避免高溫等）。水準儀不僅可以測試平面高程，還可以測設低洼處高程，原理見下圖

2、經(jīng)緯儀角度測量，常用儀器J6經(jīng)緯儀，可以測量水平角與垂直角，在度盤上讀出整度數(shù)，測微尺上讀出整分，測微尺上估讀小數(shù)*6換算成秒。經(jīng)緯儀的安裝與水準儀不同之處在于，如果光學對中器分劃圈不在測站點上，應松開鏈接螺旋，在架頭上平移儀器，使分劃圈對準測站點。對未知水平角度要使用測回法，進行盤左（β左=b左-a左）、盤右（β右=b右-a右）復合測量，理論上2次測量角度值應一致，可以幫助我們發(fā)現(xiàn)錯誤，兩次測量相加除2（β=β左*0.5+β右*0.5），既為未知角度值。需要特別注意的是：為減弱度盤分劃誤差影響，在每一測回觀測完畢之后，應根據(jù)測回數(shù)n，將度盤讀數(shù)改變180°/n，在開始下一測回。

3、全站儀高程和角度綜合測量，常用儀器蘇一光RT630全站儀，全站儀不僅可以測量高差，還可以同時測量角度、高程點等信息，在道路測量實踐中，利用全站儀的三維坐標測量和測試的方法，在測設道路中樁的同時，測定其高程，并自動記錄這些點的樁號和三維坐標等。這些數(shù)據(jù)可與計算機聯(lián)機通訊，實現(xiàn)路線測量的自動化和路線縱斷面的機助成圖，并且可以將信息導出，可以避免手動輸出錯誤。

4、距離測量，實際工作中常采用鋼尺量距，電磁波測距、視距測量。有時還會利用輔助工具花桿、測釬、垂球、溫度計、彈簧秤等。測量時需要注意：直：在丈量的兩點間定線要直，以保證丈量的距離為兩點間的直線距離，平：丈量時尺身要水平，以保證丈量的距離為兩點間的水平距離，準：前后測平拉力要準、要穩(wěn)，齊：前后測平動作配合要齊，對點與讀數(shù)要及時、準確。

5、RTK測量模式（Real - time kinematic），測量之前應對機器初始化，模擬測量幾點復核準確性。在觀測過程中，可能會出現(xiàn)衛(wèi)星信號丟失的情況，要實時對信號進行監(jiān)測，利用衛(wèi)星定位測量方法，流動站和基站的距離一般不超過20km，RTK在野外觀測時，測量放線人員將儀器在待測點上放置1-2秒，同時輸入特征編碼，就能夠?qū)崟r地獲取到測站點在指定坐標系中的三維定位結(jié)果，精度達到厘米。在該模式下，基準站通過數(shù)據(jù)鏈將其觀測值和測站坐標信息一起傳送給流動站。流動站不僅通過數(shù)據(jù)鏈接收來自基準站的數(shù)據(jù)，還要采集GPS觀測數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)內(nèi)進行實時處理，同時給出精確到厘米的定位結(jié)果。流動站可處于靜止或運動狀態(tài);只要能保持四顆以上衛(wèi)星就能得到觀測值的跟蹤和必要的幾何圖形。可以幫助測量人員進行工程放樣、各種控制測量、地圖測圖等。RTK測量原理如圖：

6、傾斜攝影測量，在數(shù)據(jù)獲取時在一個飛行器上搭載角度各異的多個感光器件同時曝光。從這些非正射影像中可以同時得到地面建筑的頂面和側(cè)面的紋理信息，必要時進行實測或通過計算機輔助設計形成與實際一樣的紋理。

7、BIM與GIS集成，通過BIM三維建模結(jié)合地理信息系統(tǒng)GIS（用于地理空間數(shù)據(jù)采集、存儲、處理、查詢、分析、利用和可視化的電子計算機信息系統(tǒng)），對場地及擬建的建筑物空間數(shù)據(jù)進行建模，可高效得出測量結(jié)果與藍圖、建模數(shù)據(jù)之間的誤差，使施工測量變得更簡單，BIM建?？梢匀我馓崛∪我饽K的三維信息、尺寸、高度等，提高工作效率，避免錯誤的發(fā)生，可以指導現(xiàn)場施工測量放線工作。如：場區(qū)紅線、建筑物控制網(wǎng)、建筑物的放樣、施工期間的變形觀測以及竣工測量。未來通過基礎測量數(shù)據(jù)、BIM、GIS與VR設備無縫連接，在VR眼鏡里不僅可以體驗展示效果，還可供消費者選擇構(gòu)件屬性，另外可在VR中進行構(gòu)件顯示切換，數(shù)據(jù)測量、空間舒適體驗等操作。隨著智慧城市建設步伐的加快，還會使用三維激光掃描技術對實景進行復制，是GPS的技術革命，突破了傳統(tǒng)的單點測量方法，高效、高精度的特點。

8、總結(jié)，基礎測量模式、RTK測量模式和BIM三維建模技術屬于現(xiàn)有測量的通用技術，是建設智慧城市的必要的基礎數(shù)據(jù)。三者有機的結(jié)合能夠幫助更精準高效的進行測量工作，得到跨越式的發(fā)展。身為測量放線工（放線員）要加快完善自身職業(yè)技能，使自己成為知識型、技能型、創(chuàng)新型勞動者大軍。

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作者簡介：

蔡坤（1987—），男，遼寧葫蘆島，本科，工程師，研究方向：BIM應用與測量學。