GPS-RTK配合全站仪在地形测量中的应用

于雷

乌鲁木齐塞维新宏测绘工程有限公司 新疆乌鲁木齐 836000

在施工工程测量中通常使用的仪器主要有全站仪，GPS等。全站仪，广泛用于地上大型建筑和地下隧道施工等精密工程测量或变形监测领域。GPS系统具有高精度、全天候、高效率、多功能、操作简便、应用广泛等特点。GPS-RTK主要优点：①不需要通视；②误差不会累计；③不受天气影响，靠卫星定位作业，全天候作业；④工作效率高。缺点：①需要得到当地CORS站数据或七参数才能转换至当地坐标系；②在有遮挡的地区误差较大，有时甚至接受不到卫星信号；③高程误差有时较大，需要通过测量当地高程数据进行大地高与正常高之间的转换，又需要知道高程异常数据，比较麻烦[1]。

1 GPS-RTK测量的特点

GPS-RTK技术是建立在实时处理2个测站的载波相位基础上的。它能实时提供观测点的三维坐标，并达到厘米级的高精度，能够在很大程度上弥补全站仪测量的缺点：①基准站和移动站间不需要光学通视。GPS-RTK1套是由2台主机组成的，1台基准站架设好以后固定不动，1台移动站用来采集碎部点，2者之间不需要光学通视。②工作效率高。GPS-RTK的测量距离一般都在10km左右，所以在常规测量的时候，如果基准站设置合理，可达到的作业半径约为6km，只需要基准站架设1次就可完成测量工作。且不需要前后视，节省人力。③精度均匀。GPS-RTK可快速测定图根点的三维坐标，并通过手簿对图根点随时进行检验，各点误差随机产生，不需要多次搬站、设站，没有误差积累，测点的增加对精度的影响较小。但GPS-RTK的使用也有一定的局限性：①受观测环境的限制，对基准站和移动站位置的要求较高。根据相关研究表明，卫星的截止高度角必须大于13-15°，所以，它在遇到高大建筑物、树木覆盖时，就很难接收到卫星和无线电信号，不容易出现固定解。而矿井地点正是在山区，树林密集，建筑区较多，在不能满足角度要求时会对测量造成一定的影响。同时各种高频信号源的干扰也会对GPS-RTK测量信号的传输造成较大的影响。②受观测时间影响。在实际应用中发现，中午时段，受电离层干扰较大，且共用卫星数少，因而初始化时间较长甚至不能初始化，较难得到固定解。在同样的条件和同样的地点上进行GPS-RTK测量，上午11：30之前和下午1：30之后GPS-RTK测量结果准而快，而中午时分，测量就变得比较困难了。

2 GPS-RTK和全站仪在工程测量中配合应用

2.1 使用GPS-RTK测量图根控制点

（1）应该选择合适的基准点。因为基准站是一个架设在已知的控制点上，所以在选择基准站之时，除了应该遵守GPS控制点的基本选择原则之外，还应该注意的事情主要有；①点位应该选择在一些位置比较高、有着较为开阔视野的地方，可以方便差分信号的传播，及时避免信号被干扰的问题；②选择一些交通比较方便的地区，也就是汽车可以直接到达的地方，这样就可以方便搬移仪器[2]。其基准站的位置应该保持合理稳定，因为GPS-RTK电台发射信号的半径通常是5-8km，如果其测区范围比较大的话，就应该考虑到差分信号的覆盖以及其定位的精确度。

（2）注意测量图根的控制点。在选择基准站点之上架设一些GPS接收天线，依照与之相关的操作流程，来进行对于中、整平、连接仪器等等，也应该设置基准站参数以及输入控制点的坐标。使用已经知道的控制点来求解转换参数。在合适的位置上选择图根控制点，然后订上木桩，并且把GPS-RTK流动站放在这个图根点上，等到GPS整周模糊度固定之后GPS-RTK就可以开始“点测量”模式，其测量的时间通常在1min左右，然后把测量结果保存在手薄之中，在测量过程中应该注意GPS整周模糊度是否可以接收到的基准站GPS-RTK差分信号和天线类型、天线高的正确度如何。

2.2 在地质勘探工程中的应用

①勘探线网及控制测量。地质工程勘探网通常是由基线和垂直于基线的剖面线组成，其间距视矿种和勘探的程度而定。观测时如果卫星多，外部条件好，基线可用GPS静态模式测定。边长5-10km的三、四等控制网可优先用GPS静态模式。边长小于5km控制网线或基线，可根据具体条件和技术要求可选用R TK或快速静态定位方法。②地形测量。RTK跟全站仪一样，测量一个点的时间只有几秒。但GPS-RTK不要求通视和频繁地换站，而且多个流动站同时工作，速度快、效率高。在大比例地形图测绘时，如果地形段平坦，接受卫星信号好，可用RTK采集各碎部点数据，但在地形条件不理想的情况下，采用全站仪配合RTK采集碎部点较好。③工程点的放样测量。在地质工作中，通常有钻孔、探槽、探井、坑口的放样工作，在GPS-RTK没有出现之前，工程点的布设通常用全站仪极坐标测设，这种传统的定位方法，费时费力且点位误差大。现在利用GPS-RTK定位技术，一个就可操作，速度快、精度高[3]。

2.3 处理内业数据

在内业数据的处理以及成图上，把采集到外业数据第一时间传输到计算机上，通过处理的数据将其转换成为南方CASS7.0展点格式，然后在做好展点处理，同外业绘制的草图进结合，然后做好编辑成图，地形图依照比例尺1：1000，平面是1954年北京坐标系，测量范围通过委托方来提供。实地检查测量成果时，把编辑好的成果图带到测量现场做好检查工作，这就可发现是否在工作中出现漏测的地物以及区域，尤其是一些的比较特殊的物体，比如说电力线之间是如何进行的连接。如果要求进行补测的话，就应该把补测数据以及图形分别存在另外一个文件中，同时对地形图进行修改或者是补绘。

3 结语

全站仪和GPS-RTK配合使用的优点如下。①GPS精度满足条件的情况下长距离引点为全站仪作业提供基础测量控制点。②GPS和全站仪同步作业时，GPS-RTK在一个基站点上为全站仪测量对点和检查点，使全站仪作业避免了连续的转站，消除了误差的连续积累，同时对放样点进行了校核和检查。③全站仪的测量功能弥补了GPS因卫星信号及基站电台信息接收不正常而不能正常工作的缺点。④两种方法的结合使用，节省了费用，提高了工作效率。在传统测量中全站仪起着至关重要的作用，但是随着技术的发展，现在GPS越来越能代替全站仪的功能，提高工作效率的同时提高精度，但是全站仪在某些方面还是有着不可替代的作用，比如隧道和矿井中，这是GPS几乎不可能做到的，所以现在的工程中都是把两者结合使用，最大限度地发挥出两者的优点，提高测量的精度、速度、效率和节省人力物力，希望这两者的结合能带给我们更多的便利。