测量放线中全站仪与GPS-RTK组合法的应用探讨

张坚

（广州市城市规划勘测设计研究院，广东 广州 511450）

0 引言

以某地管廊放线测量工程为例，为确保项目按照计划有序进行实施，本项目拟安排20人参与工程规划放线测量项目，其中，4人负责开展项目的测前准备，包括实地踏勘、危险源调查、资料搜集、控制测量方案设计、仪器设备检验、工期、质量策划等；12人负责外业控制测量、管廊放线测量、成果处理等；4人为检查员，负责内、外业检查；队长（或队总工）进行队级审查、验收。

本项目设立管线放线测量准备组、管廊区域放线测图组、内业数据检查组，管线放线测量准备组完成管廊设计坐标获取、管廊放线坐标成果表，管廊区域放线测图组负责基于原有地形数据的地形图修测、平面控制点采集、管廊放线测量；外业放桩数据检查，内业数据检查组负责数据检查及放线成果图表入库，项目组织架构如图1所示。

图1 项目组织架构

1 GPS-RTK技术的工作流程分析

GPS-RTK技术主要由参考站、移动站和数据链组成，具体如下：①参考站：参考站通常位于已知点，GPS接收器通过底座支架精确定位，接收器通过无线数据链路或GSM电话连续采集数据，并将其实时传输到移动台。②移动台：移动台的GPS接收器位于测杆顶部，接收天线严格在点上方，用户界面以电子手册为主，观察者可以看到RTK系统的状态，如卫星数量、固定模糊值、坐标质量等。内置专业软件，可求解、设置、观察、放样、保存参数，以及存储坐标等参数。③数据链路：数据链路包括天线、电缆、调制解调器、无线电、移动通信等综合设备，UHF无线电信号传输一般可以在10km以内使用，成熟的网络数据传输技术可以大大提高数据传输距离，用户可以通过手机卡上网进行数据传输，尤其是在城市、山区等无线信号容易受阻的复杂区域[1]。

GPS-RTK技术有三个步骤。首先是收集环境信息和基线数据。其次是确定坐标变换参数，并且GPS-RTK技术使用WGS84坐标系，野外勘探使用的地图数据通常为北京80或西54，因此不同方式使用的数据必须转换成坐标参数，否则无法进行相关地图的叠加。最后是是设立接种点，为了计算坐标系的变换参数，这些站点需要更好的地理位置，可以将它们放置在视野更好的特定位置，或者交通便利、地势较高的位置。

2 全站仪与GPS-RTK组合法应用措施

2.1 技术路线

技术路线主要思路可分为6个步骤，在划定管廊放线范围后，进行资料收集、管廊放线设计坐标提取与校核、地形图调取与实测、管廊坐标放线、放线质量与地形图质量检查、放线资料成果整理等工作，具体内容如下：划定管廊放线范围后收集管廊放线范围内的基础资料，如地形图、管线资料等，再根据管廊放线范围的基础资料和要求，提取并检核管廊放线设计坐标，计算桩点距离、线路长度等，其次是进行管廊放线控制点测量、地形图核图与更新测量以及地下管线物探测量，同时进行控制点质量检查。另外还需要进行管廊坐标实地放桩并进行桩点坐标检查，同时整理地形图资料数据、控制点坐标数据、实地放桩坐标点检查结果等资料，并进行内业成图处理，生成管廊放线四至图、地下管廊综合图以及坐标成果表[2]。图2为技术路线详情。

图2 技术路线

2.2 技术设计安排

收集管廊放线测量区域的基础资料，如地形图、物探图等，了解管廊放线测量区域的地理位置和情况，同时将放线区域范围与我院地形图叠加，确定放线区域的具体位置，并输出打印。同时标记所打印的区域范围内地标性建筑，以便外业人员能更好的找准放线与测量区域，最后对已有资料进行检测，满足要求的数据作为本项目的参考资料。

另一方面，项目采用TOPCON全站仪和Trimble接收机分别进行放桩测量以及控制点测量，作业前，应逐项检查设备是否正常，检查电池、接收机是否连接正常，同时检查各电池电量情况，确保全站仪电池、GPS接收机电池电量充足。

另外还需要根据分区管廊条形范围大小，采用条带均匀布设法（即在区域网均匀布设平面控制点，控制点应根据实际需要，布设在土质坚硬、稳定的位置，以便于保存点的标志和安置仪器。控制点应至少与一个相邻控制点通视，采用GCORS-RTK方式，获取控制点的平面位置与高程，并进行检核。图3为均匀布设GPS控制点。

图3 控制点布设位置

2.3 管廊放桩测量

管廊放桩测量实施按照设备准备、工程参数设置、四参数计算、参数校正、放桩测量、桩点检查的流程。

在放线作业之前，架设好脚架，仔细检查各项测量步骤（对中、气泡居中），确认无误后开机，再利用手簿新建工程，并检查工程相关参数设置，并且在控制桩上做参数校正，并在另一控制桩上进行复核。另一方面选择RTK手簿中的点位放样功能，现场输入或从预先上传的文件中选择待放样点的坐标，仪器会计算出RTK流动站当前位置和目标位置的坐标差值（ΔX、ΔY），并提示方向，按提示方向前进，即将达到目标点处时，屏幕会有一个圆圈出现，指示放样点和目标点的接近程度。精确移动流动站，使得ΔX和ΔY小于放样精度要求时，钉木桩，然后精确投测小钉，按同样方法放样其他各待定点[3]。图4为管廊放桩测量流程。

图4 管廊放桩测量流程

2.4 控制测量中的应用

GPS技术是基于获取卫星信号进行定位和测量操作，因此对观测站的能见度要求很低，因此只能结合监测测量参数以满足性能标准的要求来实施。在将GPSRTK技术应用到常规测量的过程中，要充分把握很多关键点：首先是为了清晰准确定位位置，在选择天文台时需要将天文台放置在显眼的位置，并且周边环境要开阔，以免受到障碍物的影响，会降低定位的准确性。其次是一般来说，周围的电磁波对卫星接收到的信号有一定的干扰，导致定位结果不准确，因此在实地测量时，需要完全抑制周围电磁波的不利影响如电视塔、微波站等，确保接收信号不受负面因素的影响，从而获得准确的地图数据[4]。

在数据采集过程中，需要从GPS-RTK移动台设置项目名称，创建标准操作文件，选择与参考站兼容的投影参数、坐标转换参数和无线电频率，启动RTK操作模式，在距离参考站6~8km处执行初始操作并获取数据。运行过程中预先测量备用检查点，检查数据，重新定位参考站后，将来自不同参考站的两个相同点连接起来，数据排序后，建立关联模型，为数据后处理提供良好的基础。

2.5 数字化地形图测量应用

在工程测量中，利用RTK技术和全站仪可以实现互补关系，实现城市地下管道测量，甚至完成所有相关的城市测量任务[5]。其中RTK技术的优势弥补了全站仪需要普遍可见度的局限性，而全站仪不受卫星影响的特性也弥补了RTK受卫星影响的局限，尤其是城市地下管线测量，由于地下管线铺设复杂，需要测量大量管线点，现场测量任务尤为繁重。另外通道点包括线路特征点和附属设施（附件）的中心点，可分为明显通道点和隐藏通道点，它的分布很有特点：在市区主要分布在车行道和各条道路的人行道上，比较集中，呈条状；郊区以输油、输水、电信等长距离输电线路为主，线路单一，距离远。考虑到上述情况，如果采用传统的测量方法，需要在测量区域沿线布置大量的交叉点，然后使用全站仪进行测量[6]。

3 GPS-RTK技术与全站仪在工程测绘中的应用

3.1 前期准备作业

技术学习过程中关键点多，各种操作过程极其复杂。目前为了获得准确的测量结果，需要深化GPS-RTK与全站仪技术的结合，提前做好准备，首先制定了标准化的GPS-RTK技术和全站仪测量流程，相关人员根据实际情况进行各项操作，并按照标准要求进行测量，测量过程包括数据收集、初级控制测量、现场数据收集和测绘结果。其次，调查开始时的动态调查，一般来说，调查工作涉及地理位置、调查区的经纬度、行政区划、地形等多方面的内容。根据基线调查数据制定可靠的调查计划，以保持计划的标准化。最后，在应用GPS-RTK和全站仪技术的过程中，调整和完善测绘仪器参数，设置平面坐标系和控制网络的布局[7]。

3.2 具体应用

在应用GPS-RTK和全站仪技术的过程中，如果接收到的卫星信号质量较差，将不利于后续工作的良好开展，影响测量数据的准确性。对于信号很弱的场地，可以使用全站仪进行测量，利用GPS-RTK技术创建满足精度要求的低级控制点，然后使用全站仪进行区域测量，解决缺乏的问题GPS-RTK技术测量过程中地形特征点的信息[8]。

针对管廊角点较多、设计坐标未明确的问题，做出了适当增加管廊放桩点数，使得放桩点数刚好能准确的定位出管廊的形状以及与埋设管线的相对位置。同时采用成熟的EPS平台进行变化建筑物线化图采集与入库，实现地形与管线图叠加，互通有无。

4 结语

综上所述，测绘领域的测绘技术要求非常严格，过去传统的全站仪测量不达标，随着时间的推移，GPSRTK逐渐取代了传统技术，但是目前的运行条件还存在一些不足，主要体现在接收信号的精度不高，映射精度下降等方面，因此为进一步提高测绘数据的精度，需要深化GPS-RTK与全站仪技术的结合，充分发挥各自优势，提高测绘质量，满足标准技术测绘要求。