全站儀與RTK在工程測量中的應(yīng)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(dǎo)航系統(tǒng)的投入應(yīng)用，隨著我國發(fā)射的北斗導(dǎo)航衛(wèi)星的增多，RTK的精度也逐年提高。測繪工作變得越來越簡單、精確、方便。RTK技術(shù)是在GPS的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。隨著測量技術(shù)的日新月異，現(xiàn)階段RTK的功能越來越全面，已深入到工程建設(shè)中的方方面面，大有替代全站儀一統(tǒng)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(shè)中的測繪工作呢？
我們知道，測繪工作在工程中主要的特點，就在于測繪定位的準確性、完整性、及時性，測繪的三維坐標的精度能夠及時準確地滿足工程建設(shè)的需要。隨著全球定位系統(tǒng)（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(yīng)用。RTK測量技術(shù)因其精度高、實時性、高效性，使得其在城市測繪中的應(yīng)用越來越廣泛。
根據(jù)其性能特點：RTK測量技術(shù)是以載波相位觀測量為根據(jù)的實時差分GPS測量技術(shù)。其基本思想是：在基準站設(shè)置一臺GPS接收機，對所有可見GPS衛(wèi)星進行連續(xù)地觀測，并將其觀測數(shù)據(jù)通過無線電傳輸設(shè)備，實時地發(fā)送給用戶觀測站。在用戶站上，GPS接收機在接收GPS衛(wèi)星信號的同時，通過無線電接收設(shè)備，接收基準站傳輸?shù)挠^測數(shù)據(jù)，然后根據(jù)相對定位原理。實時地解算整周模糊度未知數(shù)，并計算顯示用戶站的三維坐標及精度。通過實時計算的定位結(jié)果，使可監(jiān)測基準站與用戶站觀測成果的質(zhì)量和解算結(jié)果的收斂情況。實時地判斷結(jié)果是否成功，從而減少冗余觀測量，縮短觀測時間。
RTK測量系統(tǒng)一般由以下三部分組成：GPS接收設(shè)備，數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)由基準站的發(fā)射電臺與流動站的接收電臺組成。它是實現(xiàn)實時動態(tài)測量的`關(guān)鍵設(shè)備。軟件系統(tǒng)具有能夠?qū)崟r解算出流動站的三維坐標的功能。
動態(tài)狀態(tài)下定位測量，在寬闊無障礙物的情況下，速度快，精度高。廣泛適應(yīng)于開闊地域地形圖測量時的數(shù)據(jù)采集及地質(zhì)、勘探、井位定位等方面的工作。
全站儀八十年代開始使用。九十年代初，就在我國開始廣泛應(yīng)用。隨后國產(chǎn)全站儀也開始走向市場，國產(chǎn)全站儀價格低廉，性能經(jīng)過不斷完善，已在工程測量中廣泛使用。
現(xiàn)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(shè)方面；礦山勘探之類的測量主要分布在山區(qū)，面積也不是很大，一般是幾個平方公里。這些工程的特點是面積小，精度要求比較高等。RTK都能滿足這方面的精度要求。RTK能夠精確快速地提供工程建設(shè)需要的控制點，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(dǎo)線大多位于地面，隨著城市建設(shè)的飛速發(fā)展，這些點常被破壞。影響了工程測量和工程施工的進度。RTK可以快速精確地提供控制點，極大的提高工作效率。常規(guī)控制測量如導(dǎo)線測量，要求點間通視，而且觀測點高差過大會影響水平角的測量，進而影響平面位置點的精度，費時費工。且精度不均勻，誤差具有傳遞性累積性。GPS靜態(tài)測量，點間不需要通視且精度高。但須要事后進行數(shù)據(jù)處理。不能適時地知道定位結(jié)果。如內(nèi)業(yè)發(fā)現(xiàn)精度不符合要求時，則必須返工。應(yīng)用RTK技術(shù)將無論是作業(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(jù)多年的工作經(jīng)驗，覺得還是不能。因為還有許多因素影響制約著RTK測量的精度。這方面包括：
1）衛(wèi)星截止高度角要在15度以上，無大型遮擋物。
2）無電磁波干擾。（200米內(nèi)沒有微波站、雷達站、手機信號站等，50米內(nèi)無高壓線）
3）在用電臺作業(yè)時，位置要求要比較高�；鶞收镜揭苿诱局g最好無大型遮擋物，否則差分傳播距離迅速縮短，有效作業(yè)范圍大幅降低。
4）至少兩個已知點（最好為三個或三個以上，可以檢校已知點的正確性）這些方面限制了RTK的功能。在實際測量中，對于小范圍內(nèi)的測地形圖、測宗地，我們在建立基站后，一般利用動態(tài)移動站對工作范圍內(nèi)的地形、地物、地貌進行數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)，詳細測量。而對于采集數(shù)據(jù)的質(zhì)量、精度，一般根據(jù)手薄顯示的三維坐標誤差進行判斷、取舍。誤差超限的舍去，達到精度要求的予以儲存保留。城市內(nèi)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、浮動狀態(tài)，很難達到固定解狀態(tài)。加上城市內(nèi)電信電磁信號多，有時一步之隔，測量狀態(tài)就不一樣。在礦山測量中，洞內(nèi)由于完全無信號，RTK自然無法測量。當然對于各種隧道內(nèi)的測量，RTK基本上就沒有辦法，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(jié)構(gòu)復(fù)雜，樹木茂密，河流多，衛(wèi)星信號差，測量狀態(tài)處于無解、單點時候常有。這些情況決定了在現(xiàn)代工程測量中，還必需要使用全站儀，離不開全站儀。
全站儀的適應(yīng)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(xiàn)在下面幾個方面：
1）城市建設(shè)區(qū)和規(guī)劃區(qū)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。城市各級導(dǎo)線大多位于地面，由于城市建設(shè)的快速發(fā)展，這些點常被破壞，影響了工程測量的進度。利用RTK進行測量，兩點之間不需要通視。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）航測方面像控點測量。像控點測量是航空攝影測量外業(yè)方面主要工作之一。傳統(tǒng)方法要布設(shè)大量的導(dǎo)線來測量碎部點，由于航測一般面積比較大，或者地形復(fù)雜。布設(shè)導(dǎo)線工作量極大。全站儀使用起來人員多，很不方便。
利用RTK技術(shù)測量，只需要在測區(qū)內(nèi)或測區(qū)附近的高級控制點架設(shè)基準站。提高了工作效率。
3）線路中邊線放樣測量。RTK測量技術(shù)用于市政道路中線邊線放樣，也可進行電力的測量放樣。在架設(shè)好基站后，只要地形開闊，無其他障礙物等影響，基本上一個人就可以進行定位放線。使用全站儀放線，至少需要兩個人。
4）城市建筑規(guī)劃測量放線：城市建筑物樣，既要滿足城市規(guī)劃條件的各方面要求，又要滿足建筑物本身的設(shè)計要求，放樣精度高。使用RTK進行建筑物放樣時，需要對建筑物本身的幾何關(guān)系進行檢查。對于短邊，其相對關(guān)系較難滿足。在放樣的同時，如果點位收斂精度不高，測量狀態(tài)不佳，強制進行測量則有可能帶來比較大的點位誤差。這種情況下，我們使用全站儀對建筑物進行測量定位，得到了很好的效果。
5）在建設(shè)用地勘測中，RTK可實時地測定界址點的坐標，可實時的測量權(quán)屬界限。土地分類修測，可提高測量速度和精度。根據(jù)我們實際工作的經(jīng)驗，地形復(fù)雜困難的地方，還離不開全站儀的配合。
綜上所述，區(qū)域地區(qū)的工程測量，既需要首級控制點，也需要詳細精確的碎步測量（如地形圖測量采集碎部點）。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，方便引導(dǎo)加密測區(qū)首級控制。RTK首級控制的靈活性及空曠地區(qū)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(fù)雜地區(qū)的適應(yīng)性，如隧道、礦山、山林密集地區(qū)、城市建筑物密集地區(qū)都離不開全站儀。這種情況也決定了全站儀的無可替代性。我們只有把兩者結(jié)合起來，互為補充，才能圓滿地完成各項測繪工作。
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