GPS及全站仪外业数据传输在公路测设中的应用

王永清

【摘 要】GPS测量仪器可高精度的确定测点的三维位置，在目前工程测量中广泛应用。全站仪是由机械、光学、电子元件组合而成的测量仪器，可以同时进行角度（水平角、竖直角）测量、距离（斜距、平距、高差）测量和数据处理。利用计算机与GPS及全站仪之间进行数据传输和处理，减少了室内手工输入数据易错、漏点的缺点，使工作效率成倍提高。传统的、常规的全站仪测量外业，手工输入内业的作业方式必将被现代的一体化的计算机及全站仪外业数据应用所代替。本文通过对GPS及全站仪数据传输应用的介绍，阐述GPS及全站仪与计算机结合进行数据传输，在公路测量中广泛应用的使用技巧。

【关键词】GPS 全站仪 数据传输 应用

随着高等级公路的迅速发展，对勘测技术提出了更高的要求，公路测设初期由于线路长，已知点少，用常规测量手段不仅布网困难，而且难以满足高精度的要求。利用GPS接收机的快速静态定位功能施测线路的全部初测导线，快速、高精度的建立数百公里的高速公路首级控制网，然后用常规方法布设导线加密，实践证明在几十公里范围内的点位误差很小，达到了常规方法难以实现的精度，取得了良好的效果。GPS接收机在道路工程中主要是用于建立各种道路工程控制网及测设点控制等。GPS接收机测量技术无需通视，减少了常规方法的中间环节，测设速度快、精度高，具有明显的社会和经济效益，同时对检测常规测量的控制点也非常有效。在道路、特大桥、隧道测量中具有广泛的应用前景。GPS是由美国国防部研制建立的一种具有全方位、全天候、全时段、高精度的卫星导航系统，能为全球用户提供低成本、高精度的三维位置、速度和精确定时等导航信息，极大地提高了地球社会的信息化水平，有力地推动了数字经济的发展。全站仪是由机械、光学、电子元件组合而成的测量仪器，可以同时进行角度（水平角、竖直角）测量、距离（斜距、平距、高差）测量和数据处理。

1 工作原理

首先用常规方法建立高精度测量控制三角网，然后利用GPS接收机对该网进行观测，GPS接收机观测网达到毫米级精度。GPS测量仪器与手簿相连接，手薄就是一个小型的掌上电脑。GPS静态测量数据记录后可以利用专用测量软件进行解算。原始观测数据的读入在进行基线解算时，首先需要读取原始的GPS观测值数据。各接收机厂商随接收机一起提供的数据处理软件都可以直接处理从接收机中传输出来的GPS原始观测值数据，而由第三方所开发的数据处理软件则不一定能对各接收机的原始观测数据进行处理，要处理这些数据，首先需要进行格式转换。已有外业数据时，在读入了GPS接收机观测值数据后，就需要对观测数据进行必要的检查，检查的项目包括：测站名、点号、测站坐标、天线高等。对这些项目进行检查的目的，是为了避免外业操作时的误操作。

不同的GPS接收机提供的数据记录格式不同。例如观测时刻这个记录，可能采用接收机参考历元，也可能是经过改正归算至GPS标准时间。在进行平差（基线向量的解算）之前，观测值文件必须规格化、标准化。

全站仪的数据记录与传输，观测数据的记录，随仪器的结构不同有三种方式：（1）一种是通过电缆，将仪器的数据传输接口和外接的记录器连接起来，数据直接存储在外接的记录器中；（2）另一种是仪器同部有一个大容量的内存，用于记录数据；（3）还有的仪器是采用插入数据记录卡。

利用计算机解算使测量控制点的精度更高，通过对外业数据的解算加密将计算机与仪器的结合减少常规环节中易错及漏点的缺陷。全站仪与GPS的结合，它是集成GPS接收机的高性能的特点。使用GPS接收机确定该点的准确位置，然后就可以使用全站仪进行测量、放样。这样就可以得到高精度的外业控制点，在桥梁和隧道中应用及为广泛，特别是隧道工程中，GPS的卫星接收信号差或无信号的情况下，全站仪的优点就进一步显示出来，当然也离不开数据传输的应用。

2操作方法

（1）已有基本外业数据的操作方法，这种方法在公路施工中较常应用，已知导线或交点坐标数据，利用测量软件将数据计算后可获取所有的导线数据及逐桩（逐点）坐标，将数据格式转换为txt文本格式，一般为点号、坐标。根据GPS及全站仪所需的文件格式进行数据转换，目前测量仪器的文件格式通常为“txt”格式。

（2）无外业数据的操作方法，在公路工程设计中应用较多，可利用部分外业数据进行试算，当试算弯道半径及曲线符合要求路线设计规范要求时利用测量软件计算所有逐桩坐标或交点的坐标，有利于提高外业数据计算的准确性，在实际操作中将计算机和测量仪器结合，将计算好的数据传输的测量仪器中，提高工作效率，减少误差。

3数据传输

以尼康DTM—352型全站仪数据为例，全站仪数据传输通常在测量中所讲的通讯下载数据或上传数据，即计算机与全站仪建立连接，选择全站仪的型号。数据的格式一般是文本格式（txt）输入即NIKON/SDR2X/SDR33，载入数据内容和顺序为PT（点号），E，N，Z，CD和空格；如果不设Z坐标顺序为PT，E，N的形式。计算机通过软件输出可以是电子表格的形式转换为文本格式V2.00，利用数据线连接到尼康DTM—352型全站仪的UP为载入点，MP为手工输入点。为避免手工输入的错误或漏输采用计算机传输，将全站仪和计算机连接通过载入点传输数据。

首先在全站仪上设置通讯参数，计算机上设置相同的通讯参数，计算机进入接受状态，全站仪发送数据；或全站仪进入接受状态，计算机发送数据（1）在全站仪上选择程序/菜单/通讯/下载/OK，选定需要下载的作业文件名；（2）在计算机上设置通讯口[COM]、通讯参数：9600（波特率）奇偶检验（NONE）、数据位8、停止位1；（3）在全站仪上进入接收或发送文件状态。（4） 在计算机上运行[Comm]（通讯）软件，按快捷键将显示通讯参数设置，设为与全站仪相同的通讯参数及正确的串口后，按[REC]键，进入接收等待状态；上传坐标数据X，Y，Z。用RS—232数据线连接并在计算机上启动终端程序。按[OK]或[ENT]键仪器处于“接收列表文件”模式。

例：原来数据：1，UB，30.000，20.000，L1

定义格式：PT/N/E/CD

上传数据：PT=1，N=30.000，E=20.000，CD=L1

“PT”表示点号，“30.000”表示X坐标，“20.000”表示X坐标，L1表示表示点的高程。坐标数据文件可以用文本格式进行编辑。在一般外业测设由于精度的要求，主要采用的数据为PT，N，E。数据转换及传输就采用该格式。

注意在通讯程序中，数据流必须设为“Xon/Xoff”；由于每个点均被仪器所接受，“Record”（记录）数在增加；当代码的字符超过16个字符时，系统会将其截去；格式不能接受复制的数据，PT，E，N，Z和CD都必须在一个格式中只用一次；如果在原始文件中要中止一些项，只要在忽视的栏中输入“空白”即可；串口的设置必须与计算机的设置一样；上传列表代码会代替原来的代码列表。最大可以存储254个代码或PT列表中的点名。

通过数据传输计算机与GPS及全站仪建立连接，更大的提高工作效率，减少室内输入的时间和人工手工输入的错误和漏点。目前测量技术方法和手段都在向计算机和和办公自动化发展，测量仪器也向着多元化、数字化的转变。有效的利用测量软件和测量仪器的结合，既能确保外业放线的准确度，又可以大大提高测设效率，同时可以进行逐桩或部分桩点的距离加密测设。

4 GPS及全站仪外业数据传输的优点

（1）GPS测量由于无需通视，可构成较强的三角测量网，作为外业控制点由GPS观测的点位具有较高的精度，通过计算机解算应用传输的数据可进一步提高控制点位的精度。

（2）计算机测量软件内业计算，避免计算误差，提高常规观测测量的三角网的精度。

（3）减少手工输入错误和易漏点出错的缺点，节约工作时间，提高了工作效率。

（4）内业计算的精准度的进一步提高，数据传输的应用可减少中间环节的误差。同时可保证外业控制点的精度。在公路外业测设及施工过程中避免某些测量仪器的缺陷，就有必要进行数据间的传输及转换。

5结语

利用计算机和GPS及全站仪进行数据传输减少了数据输入作业时间和手工输入的错误和漏点，提高了生产效率，节约了测设成本，提高了测设作业精度，随着测量仪器技术发展，计算机和GPS及全站仪的结合应用必将成为时代的先驱，并在日益发展的科技工作中起到更大作用和普及使用。

参考文献：

[1]《公路路线设计规范》（JTG D20—2006）.人民交通出版社.

[2]《全站仪使用说明书》.

[3]《公路勘测规范》（JTG C10—2007）.人民交通出版社.

[4]《公路勘测细则》（JTG/T C10—2007）.人民交通出版社.