RTK与全站仪联合作业在道路网线测量中的应用①

2012-07-18詹家民周金山樊小美

全球定位系统 2012年1期

詹家民，周金山，樊小美

（1.徐州师范大学，江苏徐州221116；2.江苏省基础测绘设施技术保障中心，江苏南京210013；3.江苏省金威测绘服务中心，江苏南京210013）

0 引言

道路网线测量，传统的方法是用经纬仪给定道路的中线，用水准仪加皮尺或使用横断面仪或经纬仪视距法等测量道路的纵横断面［1]。随着全站仪和GPS的出现，传统的测量的方法已逐步被淘汰。随之而来的是利用RTK与全站仪的放样功能进行道路的中线测量，利用RTK与全站仪的数据采集（实时测定地物点的三维坐标）功能测量道路的纵横断面。对于开阔的地段直接采用GPS－RTK进行测量。而树木较多或道路上有建筑物、构筑物的地方采用RTK测定图根控制点，利用全站仪的数据采集功能进行道路的中线和纵横断面的野外数据采集。

在盐碱瘠薄地使用中国农业大学提供新型盐碱地高效改良剂和989控久丰控释肥氮磷钾25∶13∶10（总养分≥48%），食用向日葵品种选用JK601。向日葵采取覆膜种植，先覆膜后播种，大小行种植，不同品种密度不同，大行距80 cm，小行距40 cm，株距52cm，试验田面积为0.42 hm2，理论株数32 055株/hm2。2017年5月25日种植，7月下旬开花，9月中下旬收获。

五沟镇受五沟煤矿开采的影响，镇区周围已出现了塌陷，镇区也即将塌陷，因此，五沟镇决定将镇区迁移到煤矿开采影响范围之外，要建设新镇区，首先，要对新镇区的道路网线进行规划设计。新镇区设计规划了8纵8横共16条道路，组成了镇区道路网线。先期进行6条道路的设计与施工，我单位受设计部门的委托，承担了这六条道路（它们分别是：经3、经5、经6，纬4、纬5和纬6，道路总长度15km）的测量工作。

新镇区位于原五沟镇西侧的淮六路以西，宿涡路、白油河以北，新规划的新镇区内村庄、树林较少，大部分为农田，地势开阔，地面平均高程在27 m左右，适应GPS－RTK作业。

道路网线测量主要是道路的中线测量和道路的纵横断面测量。设计人员根据纵横断面测量的成果来设计道路的坡度和路面的标高，计算道路在施工过程中需要填挖的土石方量，预算工程造价。因此，道路网线测量对设计人员和道路施工来说十分重要。

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现以五沟镇区道路网线为例说明GPS－RTK与全站仪联合作业进行道路网线测量的过程。

1 道路中线测量

道路中线测量就是根据道路中线控制桩和道路线型控制网点（如导线网、线性锁、GPS控制网等）将设计图纸上的道路及其建筑（构筑）物（如桥梁、船闸）的中线放样到实地，其方法就是利用中线点与控制点之间的坐标关系放样测量中线点。可采用全站仪、GPS－RTK或GPS－RTK与全站仪联合作业进行道路的中线测量。

1.1 利用RTK进行道路的中线测量［2]

在测区附近或测区中央较高的地方（如楼房的房顶）架设GPS－RTK基准站，并对基站、流动站进行设置，设置好后到测区外围的三个已知控制点上测得他们的 WGS－84坐标，然后进行点校正。点校正完成后就可以进行道路放样和测量了。

现有的变压器直流磁通检测方法[4-8]均是通过测量变压器偏磁后的变化量间接检测直流磁通。其中文献[6]与文献[7]所述的方法测量的是变压器的声振动而不是直接测量直流磁通。因为大多数情况下测量量与直流磁通之间不存在唯一性,故而这种测量方法容易被其他因素影响。文献[8]提出基于C型传感器的主磁芯动态磁通量的实时检测方法,但检测基于辅助磁芯的电感量变化,并且结果准确度高度依赖温度变化。

当道路经过有较宽的水域时，其纵横断面测量，应该在船上用GPS－RTK进行实时定位测定其平面位置和水面的高程，用测深仪测量水的深度，当道路经过较小的河流和沟渠时，可用GPS－RTK测定河流（或沟渠）两边基本等高的某点的平面位置和高程（也可测定两边水崖线的平面位置和高程），然后用一根较长的绳子横跨河流或沟渠，在长绳上每隔一定的距离栓上一根较短的绳子（短绳的长度根据水深确定），在短的绳子上每隔0.5m用不同的颜色作好标记，在短的绳子的底部栓上重锤，然后放入水中，根据长绳子确定断面的距离，根据短绳子与水面的距离确定断面的高程。这种方法操作简单，需要设备少（不需要船只和测深仪），经济实用而且速度较快。五沟镇道路网线经过了白油河和胡沟等河流和沟渠，由于白油河和胡沟等河流和沟渠的水面较窄（在10～20m之间），水深较浅（在0.8～3m之间），因此，在测量方法上选择了长短绳配合RTK法，取得了较好的效果。

利用GPS－RTK的放样功能对道路进行纵横断面测量。先把道路设计的纵横断面里程桩的坐标通过Excel编辑成固定的格式，保存为放样文件，然后，导入到GPS－RTK的手薄中，在放样模式下，打开放样文件，分别对每个断面进行放样，并在放样该断面线的时候进行断面数据的采集（采集断面的三维坐标）。进行道路纵横断面测量，每组配置3台移动站为最佳，每台移动站只需一人操作。在施测过程中，一台移动站沿道路的中线方向放样并测定纵横断面交点的里程桩，另外二台以道路中线为边界，在垂直中线方向上的两边由二边向中央或由中央向两边直接测定坡度变化点的三维坐标。这样分工明确，相互合作，速度快、效率高。

用RTK去放样一条道路，应根据元素法先定义一条道路。也可以选择以前定义好的道路进行编辑，具体定义道路的方法如下：【键入 →道路】输入新建道路名称或使用默认的Road0002→接受。如图1创建道路所示。然后选中水平定线，点编辑，再点新建，进入道路编辑界面，如图2新建道路所示。可根据提示填写道路已知元素来创建道路起始点及桩号，桩号可根据所要放样的里程输入；如0＋0.000，方法有键入坐标和选择点两种：键入坐标法则只需在起始北和起始东的文本框里输入道路的起始坐标即可；选择点法可以选择已经采集过的或键入过的点，桩号间隔则根据工程需要自行设定，一般为20m或30m.设置好并检查无误后选择存储，这只是定义一条道路的起点。一条完整的道路由直线→缓和曲线→圆曲线→缓和曲线→直线组成的，道路的桩号根据所创建元素长度自动累加，为方便起见我们仅定义道路的直线部分，道路的直缓、圆曲线和缓直部分从略。

1.3.1 普通外科。1）食道支架：进口支架均为镍钛合金类，植入后行MRI检查是安全的。部分国产品牌支架的材质为不锈钢，是否在强磁场下发生移位、发热、甚至抛射不清楚，对产品说明书未注明与MRI兼容的支架，通常禁行MRI检查。

第二阶段为依赖阶段，企业己建立较完整的安全条件和纪律约束，员工需要遵守安全规范要求，安全管理不只是安全管理人员的职责，其它员工也有义务参与。

定义道路的直线部分有两种方法，一是两点法，二是从一点的方向－距离法，一般采用二点法。在新建道路元素列表框里选择直线，在方法表框里选两点（或从一点的方向－距离）法，如图3所示：

在起始点和结束点列表框中输入起始点和结束点的点号，在方位角列表框中输入直线的方位角，在起始桩号列表框中输入起始桩号，如0＋0.000，在桩间隔列表框中输入各桩间隔的距离，如20m或30m，然后点保存，这样就定义好了道路的直线部分。

传统的方法是使用水准仪加皮尺或经纬仪视距法进行纵横断面测量，使用水准仪加皮尺法进行道路的纵横断面测量，它会受地形起伏的限制，其缺点会使视距缩短，转点、测站增多，误差积累较大而且使用人员多（4人），速度慢、效率低；虽然经纬仪的视距测量不受地形的限制，但精度较低、需要专人记录和计算，计算工作量大，这二者都会直接影响工程进度。使用RTK和全站仪进行道路断面测量即不受地形起伏的限制，又不需要进行计算，需要人员少（RTK只需一人操作，全站仪是一人操作仪器，二人跑棱镜（两岸各一人）即可，不用记录、计算人员，只要两点间通视，就可直接测量出坡度变化点的三维坐标。），效率高。由此可见，RTK和全站仪法是一种比较理想的纵横断面的测量方法。

在道路测量中采用GPS－RTK与全站仪联合作业具有以下优点：

1.2 利用全站仪进行道路的中线测量

当道路经过村庄时，RTK接收卫星和无线电的信号就会变差，RTK很难获得固定解，此时，应该利用全站仪的坐标放样功能进行道路的中线测量。

全站仪中线测量，它是根据极坐标原理设计了一套放样模式。只要输入测站点、后视点和放样点（道路设计的中桩点或中线点）的坐标，仪器就能自动地算出到该待定中线点的角度偏差值和距离偏差值，迅速定出中线点［3]。其方法步骤如下（以尼康DTM－350全站仪为例）：

在全站仪内建立一个文件，文件名可用日期命名也可用字母命名也可用字母加数字命名。文件建好后应对测站和后视方向进行设置，主要是输入测站点和后视点的点名和坐标以及仪器高和目标高，其目的就是确定定向边的方位角。当测站和后视信息输入完成后，仪器的控制面板上会提示：Sight BS（瞄准后视）按MSR或ENT键。此时不能先回车再瞄准后视点，一定要先精确瞄准后视点，然后按回车键（否则，结果是错误的），接下来就可以进行放样测量了。其具体方法是：在全站仪的控制面版上按9即S－O放样键→选择2（坐标放样）→输入放样点点号PT→回车→输入放样点坐标→回车→显示出放样点方向误差dHA，及水平距离HD，调节仪器的水平制、微动螺旋，使dHA为0.指挥持镜人在全站仪方向线上距全站仪的距离大致等于HD的地方，立好棱镜，此时，司仪人瞄准目标，按下1键即测量键，则显示出当前立镜点与所要放样点之间的距离关系，如dHA→0°00′01″，L→0.805m 或 R←0.001m，IN↓0.034m或OUT↑0.006m，（L→0.805m的意思是向左移动0.805m，R←0.001m是向右移动0.001m，IN↓0.034是向内即向全站仪方向移动0.034m，OUT↑0.006m是向外移动0.006m），指挥立镜人前后左右移动棱镜，当dHA→、L→、R←、IN↓、OUT↑都接近0时，棱镜的位置就是待放样点的位置。当放样完成后，应对放出的中桩点进行实地测量，此时，只要用全站仪精确瞄准棱镜中心，按测量键1或TRK跟踪测量键3，即可完成中桩点的坐标测量，测完后按回车键进行存储。最后把放样后实测的中桩点的坐标和设计坐标进行比较，就可以看出道路的中线是否符合要求。重复以上操作，放出其它各中桩点，把放出的中桩点连起来就是道路的中线。

2 道路纵横断面测量

道路纵断面测量就是沿着道路的中线方向每隔一定的距离测定它的高程点，在坡度变化的地方加测高程点；道路横断面测量是沿着垂直道路的中线方向上的坡度变化的地方测量高程点。其实质就是道路的高程测量。

2）道路中线放样测量

2.1 利用全站仪进行道路纵横断面测量

全站仪根据三角高程的测量原理设计制造了一套直接测定两点间高差的模式，只要将仪器照准棱镜，按下测距键，即可测出棱镜和仪器的高差Δh，在测量过程中，只要在仪器内输入仪器高和棱镜高，就可以直接测出任意点的高程。为了提高观测速度，减少输入棱镜高的次数，将棱镜安在带有刻度的对中杆上而且高度保持不变，这样可以大大提高工作效率。在实际工作中，利用全站仪进行道路纵横断面测量，不只是测量坡度变化点的高程，而是利用全站仪的数据采集功能测定它的三维坐标。这样高程点的位置和平面位置完全吻合，由此可以看出利用全站仪进行道路纵横断面测量操作简单，需要设备人员少、进度快、效率高、精度完全能够满足道路纵横断面测量的精度要求。

黑龙江垦区现已拥有产供销、贸工农一体的独立产业体系。在全面落实国家强农惠农政策的同时，扎实推进土地整理复垦和标准良田建设，截至2011年末已改造中低产田2.95万hm2，建设高标准农田1.09万hm2。同时，强化农产品质量安全监管，农产品质量追溯创建单位达到58家。龙头企业拉动地方种植基地266.67万hm2，全省1/3左右的毗邻农户纳入垦地共建产业体系。

2.2 利用GPS－RTK进行道路纵横断面测量

1）创建一条道路

GPS－RTK的放样功能有点放样、直线放样、曲线放样和道路放样，这几种放样功能在道路中线测量中均可以利用，若采用点放样，就要从设计图纸上把道路上的所有中桩点的坐标提取出来，通过电子表格（Excel）和记事本编辑成固定的数据格式再通过数据传输电缆导入到RTK的手簿中；若采用直线放样、曲线放样和道路放样测量，就要在手簿中定义直线、曲线和道路，然后才能进行放样测量。以道路放样为例，说明道路中线放样的方法。

3 RTK与全站仪联合作业进行道路测量的优点［4－5]

从主菜单中点测量→放样→道路放样→双击已创建好的道路或选中后→确定，放样有五种模式。一到道路：放样所有在道路上的点；二到道路上的桩号：根据输入桩号放样道路上的点；三到道路上的桩号和偏移量：根据桩号放样相对设计道路固定距离的点，输入的偏移量据正负来区分左右；四到施工坐标：相对于道路来放样某点；五到最近的拐点：放样离当前位置最近的拐点位置。一般采用放样到道路和放样到道路上的桩号，当采用放样到道路上的桩号时，只要按“加桩号”或“减桩号”或直接输入桩号即可，然后选择确定进入道路放样界面如图4所示。左上角双箭头指示的方向为正北方向，黑色箭头指示的方向为道路方向，表示移动站的位置，表示待放样点位置，当流动站移动时，移动站的符号会变成尖部指向运动方向的三角形（注：以道路为参照物，以道路方向为正方向），同时左上角双色箭头的右侧会出现一个红色箭头实时指出到待放样点的正确运动方向，并且右边有数字提示，示，根据右边数字的提示，前后左右移动流动站，当移动至待放样点2m以内时会出现目标位置放大图（如图4（a）所示），进入放大图后再离开目标3m时，又将恢复道路放样示意图。当移动站的位置移动到待放样点的位置时，符号会重合成一点，即变成符号（如图4（a）所示），此时点击测量，手簿屏幕上会显示出放样点与设计桩号点的坐标差值（如图4（b）所示），根据差值的大小确定是否需要重新放样该桩。重复以上步骤放出道路上的所有桩号。

1）不需要建立图根控制，RTK可以根据全站仪设站的需要，随时随地测定图根点的坐标从而节省大量的人力、物力和财力及时间。

与此同时，校企合作模式还有利于企业更好的选用优秀人才，通过参与到学校的教育教学过程当中，挖掘隐藏在学校内部的优质人才资源，优先选拔和聘用该类人才可以为企业节约大量的人才资源吸引和培养成本。企业还可以通过学校这个平台来宣传企业的文化和理念，提升企业的品牌效应，吸引更多的客户和合作者。

2）全站仪与GPS－RTK联合作业能适应各种作业环境，实现优劣互补。

3）全站仪与GPS－RTK联合作业，能大大降低测量外业的工作强度，缩短野外工作时间。人员少、速度快、效率高。

4）精度高，用RTK进行野外数据采集、其点位误差不积累、不传播。RTK和全站仪的平面和高程精度均可达到厘米级。因此，采集得到的数据安全可靠。

众所周知，以1972年斯德哥摩尔国际环境会议为标志，人类社会跨越了工业文明时代进入生态文明新时代。这是一个全新的时代，面临着众多的挑战和机遇。一定的理论观念是一定时代的产物，同样一定的理论观念也反映了一定的时代，生态美学是时代的产物，是新时代的审美观念。在众多研究学者中，曾繁仁已然成为中国生态美学研究的领军人物，建成了自己的生态美学体系，“其核心就是让美学跨出学院书斋，超越形而上的抽象，并落实到对人类的终极关怀上，以实现人类的诗意化和审美化生存”①。