全站仪与GPS RTK 相结合在地形测量中的应用

蒙镇

【摘要】基于工作经验，对地形测量中结合应用GPS RTK与全站仪的特点及优越性。全站仪与GPS RTK两者的结合能够从根本上降低生产成本，并将工作效率提升。结合全站仪与GPS RTK的前提下，实现了对诸多测量工作的应用，两者的结合不仅从很大程度上增强了灵活性，而且能够将全站仪和GPS RTK之间的不足互相弥补。

【关键词】地形测量；GPS；精准度；全站仪

在经历了从广电测距仪与电子经纬仪的组合后，全站仪得到显著发展。电子全站仪由键盘、显示屏、通讯接口、数据处理部分、测距系统、测角系统、电源部分等构成，几乎在所有测量领域都可应用全站仪。GPS测量中的动态测量、快速静态、静态等想要获得厘米级精度需要进行解算，但是应用RTK的时差分定位则能够将厘米级定位精度实时获得。测量中借助GPS定位功能为测量提供可靠依据，并且结合RTK技术，可获得完整、领先的高精度测量方案。

一、GPS RTK工作原理

在载波相位观测量值基础上建立了GPS RTK测量技术，该技术能够实现灵活、快速、全天候对需要测量点进行测量的目的，是实时动态定位系统。不仅如此，GPS RTK测量技术还能够达到厘米级精度控制，将实时定位结果反映出来。基准站在RTK工作模式下，向流动站通过数据链传送测站坐标信息及观测值，通过数据链，流动站既要采集GPS观测数据，还接受来自基准站的数据，最后组成差分观测值在系统内进行实时处理。流动站的状态既可以是运动的，也可以是静止的。数据传输技术和数据处理技术是RTK技术的关键所在。全球定位系统，英文简称GPS，GPS 导航系统卫星部分能够实现不断的发生导航电文的作用。但是，卫星星载时钟不可能同步用户接收机使用时钟，因此，除了利用3维坐标，还必须要接受到五个以上的卫星信号。在地形測量中应用GPS 定位基本的原理是根据卫星瞬间的高速运动，并以此为起算数据，为了将待测点确定，可以应用空间距离后方交会的方法。二十四颗卫星组成了GPS 空间部分。在全球的任何时间和任何地方都能够观测到四颗以上的卫星，随着不断推移的时间变化，GPS 卫星导航的精度因大气摩擦的问题会逐渐降低。GPS 的组成由用户设备部分、地面控制系统、以及空间部分。

二、全站仪

全站仪几乎在所有测量领域都可应用，集电、机、光为一体，是新型的测角测距仪器，应用科避免产生读数误差。全站仪诞生于角度测量自动化的过程中，在各种测绘工作中，各类电子经纬仪作用巨大。在经历了从广电测距仪与电子经纬仪的组合后，全站仪得到显著发展。电子全站仪由键盘、显示屏、通讯接口、数据处理部分、测距系统、测角系统、电源部分等构成。全站仪中所使用的，同轴望远镜功能包括同轴化接受光轴、发射测距光波、视准轴等。望远镜在同轴性的帮助下实现了一次瞄准，该技术使全站仪的运用极为方便，具有同时测定斜距，垂直角、水平角等基础测量要素，功能十分强大。双轴自动补偿系统可监控纵轴的倾斜度，并通过该倾斜的解译误差，自动计算出修正数值。除此之外，构成全站仪的还有通讯接口及存储器，通讯接口实现双向信息传输，即计算机与全站仪之间数据的相互传输。而存储器则存储实时采集的测量数据，存储卡和内存储器为全站仪存储器的两种形式。

三、控制测量精度

控制测量是确保地形图精确度的基础，根据国家点V382、V381、V584、A082精准度等级高的特点，将四个D级GPS点布设于待测区内，并作为该测区的核心控制。作为图根加密控制，将48个RTK穿插其中，并作为全站仪测图备用。采用3台双频接收机进行GPS测量观测，解算采用随机软件，每个时段观测时间为60min，将各点基线向量求算出来。平差结果应与GPS测量规范相符。GPS网进度要求D级最弱边中误差在1/80000，平均距离为5；E级最弱边中误差1/45000，平均距离为2.在获得坐标系中无约束平差后，高程控制可采用GPS拟合高程。基本等高距是一米，高程可采用国家高程系统，以西安坐标系为成果平面。

四、测图方法

此次采用的仪器设备为国产RTK仪器，该仪器的主要任务是采集碎部点与布设图根控制点：除此之外还有1台国产免棱镜、2台瑞士莱佧，全站仪主要用于测量碎部，均为2秒级；为采集与处理数据，还配备了2部安装了绘图软件的手提电脑，经过省监测中心的检验，上述设备的精度和性能均为合格。本次地形测量以GPS RTK全站仪取代小平板仪。将测量工作分成三个组配合完成，两人一组，组内一个负责内业绘图并跑尺，另一个人在全站仪进行观测并作编码记录。碎部点的采集可选用RTK。先进行检核与初始化，以PGRS网为基准进行RTK测量的选择。如果被测区是山区，则因茂密的植被，有可能会出现信号有盲区或不稳定的区域。对此，可将信号稳定的电台模式应用其中。架设电台模式的方法如下，在相对较高的小山头上放置仪器，两次测量控制点后，取平均值，以正常高度及西安坐标系作为坐标，之后用RTK对静态时所测坐标与新坐标相对比，将误差显示出来，并且该值英语测图指标相符合。为不使工作重复，可在该工程目录中存纯初始化效果，用户还可以使用电子手薄中的提取功能。之后是对碎部点的采集，根据地形测图规程的标准，当完成初始化工作后进行碎部点的采集作业。在每日进行工作前，流动站为了确保RTK测量点的精度，必须对一个已知点进行重测，除此之处，为了确保能够正确采集数据，交叉互检可在全仪站支点上进行测量。在对RTK碎部点进行采集过程中，会出现RTK无法测量的情况，如遇到山谷。密林等遮蔽卫生信号的地带。对此，在卫星信号佳的地方设置流动站，并对两通视点的坐标测出，不仅如此，作为检核条件，最好还应有第三点通视。

在进行图根控制点的测设过程中，作为技术成熟的测量仪器，全站仪具有免棱镜、双轴补偿、稳定、快速等优势，全站仪在碎总测量方面发挥着主导、核心的作用。全站仪测图可依靠RTK每做好通视两点实现，为全站仪随时提供控制点。可用免棱镜擦剂如陡峭地貌、遮蔽地物等地形。将RTK野外采集数据以及全站仪才具数据导出至笔记本电脑，并以统一数据格式进行转换，将多余进行删除。在绘图软件中，电极展野外测点、绘图处理，实现地形的精度检查以及装饰。

五、评述精度

为了对RTK测量精度进行检核，对比了与静态GPS测量成果，真值可以核心GPS控制网的高程值和平面点进行比较与分析。RTK测量了核心GPS控制点。与此同时，为了对地形的成图精度进一步开展检查，在实地测量高程点以及地物点，并对地形图的数学精度和高程精度差、共测外业点，从而达到RTK控制测量技术规范的测图精度。测量全站仪碎部可以利用测图要控制点，用该方法不会累积误差，且可得到分布均匀的误差，精度与测图需要完成符合。为了能够确保RTK测量具有一定的可靠性，初始化时间、精度，除了对限制作业和基准站进行合理设置、以及对坐标转化参数进行正确求解之外，还有如下几点需要注意：每一，尽可能规避强干扰电磁场，与大面积水域、高压线等保持够远的距离；必须复核观测成果；为了防止出现误输已知数据、重测、漏洞等情况，作业人员的必须具备极强的责任性；通常情况下，应确保足够高的卫星图形强度，如果要进行RTK的测量，并且PDOP应小于6，卫星数也应控制与保持在五颗以上。

六、结束语

在结合全站仪与GPS RTK的基础上实现了对诸多测量工作的应用，将两者结合的方法不仅从很大程度上增加了灵活性，而且能够将全站仪和GPS RTK之间的不足相互弥补。常规仪器在GPS RTK的替代下，完美的完成了测量控制部分的任务，并且更加适宜应用于全站仪中。GPS RTK作业检验依据同时也是全站仪测量值。全站仪与GPS RTK两者的结合能够从根本上降低生产成本，并将工作效率提升。可以说，将RTK和全站仪在实际地形测量中协调使用解决了实际中所存在的难题。

参考文献

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