全站仪及RTK在西藏水利工程中的运用

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(西藏大学农牧学院， 西藏 林芝 860000)

全站仪及RTK在西藏水利工程中的运用

王海凌，达娃，刘宝艳

(西藏大学农牧学院， 西藏 林芝 860000)

本文主要阐述了全站仪和实时动态差分法(RTK)在西藏水利工程中的应用及其优缺点，并介绍了CASS软件的基本功能、绘图的过程及其原理，包括三角网的处理和形成、使用CASS软件测量及后期处理的重要性。

全站仪； 实时动态差分法； CASS软件； 三角网； 内插

1 概 述

1.1 全站仪

全站仪也叫电子经纬仪，是一种能够测量坐标、角度、距离等的测量仪器。它比经纬仪、水准仪更实用，性价比高，比遥感测量和摄影测量更经济，一般的勘察设计单位，甚至是个人都可以购买使用。它的工作原理是通过已知点的坐标和高程，差值计算待测点的高程和坐标。

1.2 RTK

RTK(Real-time Kinematinc)，也就是人们常说的GPS，是一种利用卫星及数据传输组成的测量技术。它主要由两部分组成：一部分是基站，也就是常说的主机。另一部分就是流动站，是测量人员用以测量点的分机。它的工作原理就是基站利用卫星建立一个坐标系，把信号发射出去，流动站在收到基站的信号后采用差分的方法处理待测点，获取该点的高程、坐标等数据，并等待测量人员通过观察手簿是否达到精度要求进行记录[1]。RTK在测量工程中得到了广泛的运用。

2 全站仪和RTK的优缺点

2.1 全站仪的优缺点分析

全站仪是一种电子经纬仪，通过电子计算机自动计算待测点的高程和坐标。随着科学技术的进步，全站仪主要分为带棱镜和免棱镜两种。全站仪在测量大面积工程时是一种非常实用的测量工具，在西藏测量农业综合开发的项目、灌区的项目时，选择使用全站仪非常高效。由于农业综合开发和灌区都需要进行大面积测量，用RTK进行测量就显得非常耗时。全站仪在测量时只需要手持花杆的人员根据需要的地形图比例站成一线，如：需要1∶10000 的地形图，人与人之间的距离最少要100m以上。全站仪同时不受电磁波、电线杆等信号的干扰。可以直接在通视的条件下测量。

但是全站仪也有不尽如人意的地方：ⓐ在通视条件差的情况下，全站仪就不能良好地发挥其作用，在测量带状图、植被茂密的山区、地面起伏较大的地方等，全站仪需要经过多次转站测量，有些情况下转移一站甚至只能测量一个点。像在林芝地区、亚东县、樟木口岸等地测量，由于植被较多，通视条件差，因此，使用全站仪测量会很吃力；ⓑ全站仪在人员安排上比RTK要多，基本上仪器操作及记录人员两名，手持花杆的人员根据花杆的数量需要确定人手，基本是10人左右，其余就是需要做控制点和转点的人员，这样下来，测量就需要13人左右才能开展工作；ⓒ全站仪精度的准确性完全取决于手持花杆和仪器操作人员的素质，手持花杆的人不能将花杆上部的水准管对中，否则将导致测量的结果有误差，而且误差会随之增大，严重影响测量数据的准确性，仪器操作人员是否熟悉仪器的使用也是关系准确性的重要因素之一，如果使用过程中十字丝对准不精确也会导致测量出现错误，如：有些测量人员在测量中未将水平粗准螺旋上紧，直接就开始读数，这是测量中的一个很严重的、普遍的错误操作。

2.2 RTK优缺点分析

RTK可以架设在已知坐标的精确点上，也可以架设在未知点或任何适宜的地方，建立自己的坐标系统，但是RTK在基站架设时应尽量架设在地势开阔而且平坦的地方，如果附近有通信信号塔、电视台等信号建筑物，RTK应架设在距这些建筑物300m以上的位置，以免信号的干扰。RTK不像全站仪一样在人数上需要很多，它只需手簿人手一部，加上基站看管人员一位，而且测量精度较高。测量人员只需等待卫星信号的精度达到误差范围之内即可。在一般的地形条件下，RTK不像全站仪，需要搬站重建站开始测量，对于RTK来说，在信号范围内，可以一次建站完成所需测量面积，野外作业速度较快，劳动力强度低，节省了野外作业的开支和时间，同时提高了劳动效率。RTK的精度相对全站仪来说也很精确，只要在一定误差范围内基本是厘米的误差单位[2]。最重要的就是RTK的数据传递是通过“电磁波”的形式传递的，不会受到气候、季节、能见度等影响。RTK在建立基站的时候可以进行设置，可以边走边获得测量坐标而不进行坐标放样。数据的输入、存储、处理转换和输出能力强，能方便快捷地与计算机和其他测量仪器通信。

但RTK也不是万能的，当受到卫星信号的干扰时，容易造成测量数据不精确。另外在像林芝、樟木等森林密集或隧洞等区域，卫星信号长时间被遮挡，使工作无法开展。这时可以用多颗卫星预报，查出卫星分布图，根据卫星分布选择最佳作业时间来解决。同时RTK的数据传输也会受到高大山体、建筑物和各种信号频率的干扰和限制。解决此类问题的方法是把基站架设在测量范围内高而且尽量中心的位置上。从RTK成本来说，一般设计单位都是一挂四的组合，而且购买费用较高，在进行类似于农业综合开发大面积的工程测量的时候，仪器是非常慢的。而全站仪在这方面却有很大优势。因此，在进行野外测量前一定要事先了解测量任务和范围，以免带来时间和经济上的损失。

3 CASS在测量中的应用

3.1 成图原理及方法

野外地形测量完毕，接下来的工作是地形图的处理和修饰。现在有很多软件可以用来处理地形图，本文介绍CASS成图系统，以全站仪来说明。

a.将仪器与PC链接，并在“我的电脑”的属性里面设置USB端口，并将仪器和PC端口设置为一致，否则将无法链接。

b.打开CASS(检查软件狗是否链接)，在菜单栏中点击数据链接，设置频率、时间步长、数据位数(注意：一般全站仪最多只能显示9位数，因此在测量时设置的坐标不能太大，否则无法识别)，然后在仪器中设置测量数据转化，先点击仪器传送，再在PC上点击确定按钮。

c.当听到仪器一声响后，再从PC中点击绘图处理—展高程点和点号，将会发现测量的点号和高程一一展现出来，此时先关闭展点号图层，然后连接三角网，三角网连接后就是处理三角网[3]。

d.处理三角网。三角网是PC以每三个点作为三角形的顶点进行连接而成的，在PC连接好三角网后观察三角网的连接是否有异处，对于三角网连接有异处的地方应将该三角网删除。

e.处理好三角网后就采用显示等高线设置等高距，一般为1m，然后PC会显示最大高程和最低高程，确定后，这时出现了红、黄相间的等高线，观察等高线是否平滑、是否有相交的地方，主要观察地形较陡，类似于坎、崖等落差较大的地带，如果有相交的地方进行手动处理，这样地形图展开基本完成。

f.根据水利工程符号的标示，将相应的符号标在对应的位置，以便区分和理解。

3.2 三角网的处理

CASS三角网的连接一般是先连接两点，然后连接在两点之间范围的第三个点来连接三角形，再通过三角网中三角形每条边的两个顶点的高程进行直线内插，求算相同高程在三角网中的平面位置，再连接相同高程的点形成等高线。可见，等高线的正确与否和三角网的正确与否有直接关系。但是遇到地形起伏较大，陡、坎之类的地方需要进行的就是增加地性线，因为高程是根据两点计算的，假设一个陡坎断面的顶部测量了两个点，坎低测量了两个点，坎外坡脚测量了两个点，在进行内插计算的时候，坎脚点的高程很有可能通过坎顶高程和坎外坡脚的高程内插计算得到，因此，需要手动加入地性线来解决问题，然后计算土方开挖量等比较准确[4]。

4 结 语

在西藏水利工程中要根据工程的具体勘测要求和设计要求选择工程测量工具，在西藏现有地形条件下，测量类似于农业综合开发的项目，用全站仪来测量更加方便、快捷。而对于引水渠道、水塘等小面积和带状图的测量，采用RTK测量，不仅减少了工程开支，而且效率也大大提高。全站仪和RTK也可以结合使用。

[1] 刘欣.RTK地形图测量技术研究[J].科技咨询，2012(27)：27-29.

[2] 陈小川.RTK技术在水利工程测量中的应运与研究[J].新疆电力技术，2012(2)：48-49.

[3] 王俊福，孙占成，梁宝.全站仪+CASS7.0在地形图测量中的应用[J]，同煤科技，2012(9):35-36.

[4] 林伟明，林青海.南方CASS成图软件中三角网对工程量计算的探讨[J].四川水利发电，2012(12)：92-94.

Application of Total Station and RTK in Tibet Water Conservancy Project

WANG Hai-ling, Dawa, LIU Bao-yan

(Agriculture and Animal Husbandry College of Tibet University, Linzhi 860000, China)

In the paper, application of total station and RTK in Tibet water conservancy project as well as advantages and disadvantages thereof are mainly described. Basic functions, mapping process and principles of CASS software are introduced, including triangulation network processing and formation, and importance of using CASS software measurement and post-processing.

total station; RTK; CASS software; triangulation network; interpolation

TV53

A

1005-4774(2014)12-0048-03