全站儀與RTK在工程測量中的應用論文

　　由于科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，測繪技術(shù)和測繪手段不斷提高。特別是我國北斗導航系統的投入應用，隨著(zhù)我國發(fā)射的北斗導航衛星的增多，RTK的精度也逐年提高。測繪工作變得越來(lái)越簡(jiǎn)單、精確、方便。RTK技術(shù)是在GPS的基礎上發(fā)展起來(lái)的。隨著(zhù)測量技術(shù)的日新月異，現階段RTK的功能越來(lái)越全面，已深入到工程建設中的方方面面，大有替代全站儀一統測繪行業(yè)的趨勢。但GPS能不能替代全站儀完成各項工程建設中的測繪工作呢？

　　我們知道，測繪工作在工程中主要的特點(diǎn)，就在于測繪定位的準確性、完整性、及時(shí)性，測繪的三維坐標的精度能夠及時(shí)準確地滿(mǎn)足工程建設的需要。隨著(zhù)全球定位系統（GPS）技術(shù)的快速發(fā)展，RTK（realtimekinematic）測量技術(shù)日益成熟，RTK測量技術(shù)逐步在測繪中得到廣泛的應用。RTK測量技術(shù)因其精度高、實(shí)時(shí)性、高效性，使得其在城市測繪中的應用越來(lái)越廣泛。

　　根據其性能特點(diǎn)：RTK測量技術(shù)是以載波相位觀(guān)測量為根據的實(shí)時(shí)差分GPS測量技術(shù)。其基本思想是：在基準站設置一臺GPS接收機，對所有可見(jiàn)GPS衛星進(jìn)行連續地觀(guān)測，并將其觀(guān)測數據通過(guò)無(wú)線(xiàn)電傳輸設備，實(shí)時(shí)地發(fā)送給用戶(hù)觀(guān)測站。在用戶(hù)站上，GPS接收機在接收GPS衛星信號的同時(shí)，通過(guò)無(wú)線(xiàn)電接收設備，接收基準站傳輸的觀(guān)測數據，然后根據相對定位原理。實(shí)時(shí)地解算整周模糊度未知數，并計算顯示用戶(hù)站的三維坐標及精度。通過(guò)實(shí)時(shí)計算的定位結果，使可監測基準站與用戶(hù)站觀(guān)測成果的質(zhì)量和解算結果的收斂情況。實(shí)時(shí)地判斷結果是否成功，從而減少冗余觀(guān)測量，縮短觀(guān)測時(shí)間。

　　RTK測量系統一般由以下三部分組成：GPS接收設備，數據傳輸設備，軟件系統數據傳輸系統由基準站的發(fā)射電臺與流動(dòng)站的接收電臺組成。它是實(shí)現實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測量的`關(guān)鍵設備。軟件系統具有能夠實(shí)時(shí)解算出流動(dòng)站的三維坐標的功能。

　　動(dòng)態(tài)狀態(tài)下定位測量，在寬闊無(wú)障礙物的情況下，速度快，精度高。廣泛適應于開(kāi)闊地域地形圖測量時(shí)的數據采集及地質(zhì)、勘探、井位定位等方面的工作。

　　全站儀八十年代開(kāi)始使用。九十年代初，就在我國開(kāi)始廣泛應用。隨后國產(chǎn)全站儀也開(kāi)始走向市場(chǎng)，國產(chǎn)全站儀價(jià)格低廉，性能經(jīng)過(guò)不斷完善，已在工程測量中廣泛使用。

　　現代工程測量中，大面積控制測量已經(jīng)比較少，代之而起的是中小型的工程測量。主要分布在大、中、小城市的市政建設方面；礦山勘探之類(lèi)的測量主要分布在山區，面積也不是很大，一般是幾個(gè)平方公里。這些工程的特點(diǎn)是面積小，精度要求比較高等。RTK都能滿(mǎn)足這方面的精度要求。RTK能夠精確快速地提供工程建設需要的控制點(diǎn)，特別是城市控制網(wǎng)，面積大，精度高，使用頻繁。城市I、II、III級導線(xiàn)大多位于地面，隨著(zhù)城市建設的飛速發(fā)展，這些點(diǎn)常被破壞。影響了工程測量和工程施工的進(jìn)度。RTK可以快速精確地提供控制點(diǎn)，極大的提高工作效率。常規控制測量如導線(xiàn)測量，要求點(diǎn)間通視，而且觀(guān)測點(diǎn)高差過(guò)大會(huì )影響水平角的測量，進(jìn)而影響平面位置點(diǎn)的精度，費時(shí)費工。且精度不均勻，誤差具有傳遞性累積性。GPS靜態(tài)測量，點(diǎn)間不需要通視且精度高。但須要事后進(jìn)行數據處理。不能適時(shí)地知道定位結果。如內業(yè)發(fā)現精度不符合要求時(shí)，則必須返工。應用RTK技術(shù)將無(wú)論是作業(yè)精度還是作業(yè)效率上都具有明顯的優(yōu)勢。

　　既然RTK這么方便，是不是就可以代替全站儀呢？根據多年的工作經(jīng)驗，覺(jué)得還是不能。因為還有許多因素影響制約著(zhù)RTK測量的精度。這方面包括：

　　1）衛星截止高度角要在15度以上，無(wú)大型遮擋物。

　　2）無(wú)電磁波干擾。（200米內沒(méi)有微波站、雷達站、手機信號站等，50米內無(wú)高壓線(xiàn)）

　　3）在用電臺作業(yè)時(shí)，位置要求要比較高�；鶞收镜揭苿�(dòng)站之間最好無(wú)大型遮擋物，否則差分傳播距離迅速縮短，有效作業(yè)范圍大幅降低。

　　4）至少兩個(gè)已知點(diǎn)（最好為三個(gè)或三個(gè)以上，可以檢校已知點(diǎn)的正確性）這些方面限制了RTK的功能。在實(shí)際測量中，對于小范圍內的測地形圖、測宗地，我們在建立基站后，一般利用動(dòng)態(tài)移動(dòng)站對工作范圍內的地形、地物、地貌進(jìn)行數據采集數據，詳細測量。而對于采集數據的質(zhì)量、精度，一般根據手薄顯示的三維坐標誤差進(jìn)行判斷、取舍。誤差超限的舍去，達到精度要求的予以?xún)Υ姹Ａ�。城市內房屋等各種建筑物特多，而且多是高層建筑，嚴重影響信號質(zhì)量，測量狀態(tài)處于單點(diǎn)、浮動(dòng)狀態(tài)，很難達到固定解狀態(tài)。加上城市內電信電磁信號多，有時(shí)一步之隔，測量狀態(tài)就不一樣。在礦山測量中，洞內由于完全無(wú)信號，RTK自然無(wú)法測量。當然對于各種隧道內的測量，RTK基本上就沒(méi)有辦法，只有全站儀才能發(fā)揮其特有的優(yōu)越性。就是在洞外，由于山體本身結構復雜，樹(shù)木茂密，河流多，衛星信號差，測量狀態(tài)處于無(wú)解、單點(diǎn)時(shí)候常有。這些情況決定了在現代工程測量中，還必需要使用全站儀，離不開(kāi)全站儀。

　　全站儀的適應性比較廣泛，它不受天氣環(huán)境的影響（有溫度氣壓、地球曲率方面的改正），也不受電磁波等各方面的影響。

　　在常用工程測量中，具體體現在下面幾個(gè)方面：

　　1）城市建設區和規劃區的控制測量。城市控制網(wǎng)控制面積大，精度高，使用頻繁等方面的特點(diǎn)。城市各級導線(xiàn)大多位于地面，由于城市建設的快速發(fā)展，這些點(diǎn)常被破壞，影響了工程測量的進(jìn)度。利用RTK進(jìn)行測量，兩點(diǎn)之間不需要通視。也不需要量測溫度、氣壓，作業(yè)效率高，比全站儀具有明顯的優(yōu)勢。

　　2）航測方面像控點(diǎn)測量。像控點(diǎn)測量是航空攝影測量外業(yè)方面主要工作之一。傳統方法要布設大量的導線(xiàn)來(lái)測量碎部點(diǎn)，由于航測一般面積比較大，或者地形復雜。布設導線(xiàn)工作量極大。全站儀使用起來(lái)人員多，很不方便。

　　利用RTK技術(shù)測量，只需要在測區內或測區附近的高級控制點(diǎn)架設基準站。提高了工作效率。

　　3）線(xiàn)路中邊線(xiàn)放樣測量。RTK測量技術(shù)用于市政道路中線(xiàn)邊線(xiàn)放樣，也可進(jìn)行電力的測量放樣。在架設好基站后，只要地形開(kāi)闊，無(wú)其他障礙物等影響，基本上一個(gè)人就可以進(jìn)行定位放線(xiàn)。使用全站儀放線(xiàn)，至少需要兩個(gè)人。

　　4）城市建筑規劃測量放線(xiàn)：城市建筑物樣，既要滿(mǎn)足城市規劃條件的各方面要求，又要滿(mǎn)足建筑物本身的設計要求，放樣精度高。使用RTK進(jìn)行建筑物放樣時(shí)，需要對建筑物本身的幾何關(guān)系進(jìn)行檢查。對于短邊，其相對關(guān)系較難滿(mǎn)足。在放樣的同時(shí)，如果點(diǎn)位收斂精度不高，測量狀態(tài)不佳，強制進(jìn)行測量則有可能帶來(lái)比較大的點(diǎn)位誤差。這種情況下，我們使用全站儀對建筑物進(jìn)行測量定位，得到了很好的效果。

　　5）在建設用地勘測中，RTK可實(shí)時(shí)地測定界址點(diǎn)的坐標，可實(shí)時(shí)的測量權屬界限。土地分類(lèi)修測，可提高測量速度和精度。根據我們實(shí)際工作的經(jīng)驗，地形復雜困難的地方，還離不開(kāi)全站儀的配合。

　　綜上所述，區域地區的工程測量，既需要首級控制點(diǎn)，也需要詳細精確的碎步測量（如地形圖測量采集碎部點(diǎn)）。RTK和全站儀各自的特性，決定了它們在工程測量中的相互關(guān)系。在特殊的地形環(huán)境下，互相補充，各顯其能。由于國家在各地縣都建有80國家控制點(diǎn)，方便引導加密測區首級控制。RTK首級控制的靈活性及空曠地區測量的有利性為我們的工作提供了極大的方便。而全站儀在復雜地區的適應性，如隧道、礦山、山林密集地區、城市建筑物密集地區都離不開(kāi)全站儀。這種情況也決定了全站儀的無(wú)可替代性。我們只有把兩者結合起來(lái)，互為補充，才能圓滿(mǎn)地完成各項測繪工作。

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