GPS—RTK与全站仪组合在测量放线技术中的应用分析

欧阳兆聪

【摘要】在测量工作中，GPS-RTK技术可以准确、快速且及时地得出测站点厘米级的三维定位情况，且有较高的精度，然而，由于受到自然条件的影响，因而使得其测量范围受到限制。而全站仪是一种较为系统且自动化水平较高的测量设备，虽然其有较高的精度，且使用范围较广，然因为受到测距、通视条件等的影响，继而致使其测量工作受到限制。针对这一情况，文章将对这两种测量技术的工作原理进行分析，且将两者联合，并应用到实际工作中，以提升测量的工作效率。

【关键词】测量放线技术；全站仪；GPS-PTK

近些年来，伴随着GPS技术的日益发展与进步，该技术因作业快速、成本低、精度高等优势，因而得到了极为广泛的应用；而全站仪是一种自动化水平高，且能够完成一个测站上所有的工作。两种技术在测量放样工作中，有长处也有短处，对此，可将其联合使用，以扬长避短，获得更好的测量效果，这种方式被叫做无障碍测量[1]。以下本文将这两种方式的联合应用情况进行探讨。

1.GPS-PTK工作原理

GPS-PTK技术，是一种以载波相位观测量为依据的实时动态定位技术，其是一种集合多种技术的组合系统，例如数字通讯技术、计算机技术以及GPS技术等等[2]。该技术的出现，不但是GPS测量技术的一个进展，并且网络RTK技术的进步，也可有效的处理传统RTK中所存在的各种问题，如作业半径、基准站的设置等，操作者仅仅只要一个手持GPS接收器，即能够开展不同级别的实时快速定位，继而为测绘工作带来极大便利。

PTK的主要工作原理为：在基准站上放置一台接收机，在流动站（载体）上再放置一台及其以上的接收机，两站点（流动站、基准站）接收相同时间、相同GPS卫星所发出的信号，之后将基准站所接收到的观测值和已知位置的基本信息加以对比，以便得出GPS差分改正值。（见下图1所示）随后，经由无线电数据链电台，在第一时间内把该改正值传送至共视卫星的流动站，继而对其GPS观测值进行精细化处理，最终获得改正之后的流动站比较精准的所在位置。

2.全站儀的工作原理

全站仪，其是将若干个部分（如微处理机、测距以及测角等）有机连接在一起，继而构成一个整体，继而对测角、测距等进行自动控制，从而对高差、水平距离以及坐标增量等予以自动测量、计算的测绘设备[3]；在此过程中，该设备还能自动显示数据，且予以记录、存储以及传输等，正是因为其可以将一个测站上所有的工作都完成，因而最终得名“全站仪”。

该设备的平面定位测量，是经由极坐标法，得到测量点的坐标；而其工作原理具体为：将测量站点作为中心，通过测站上已经知晓的方向，对该方向与所需测定方向之间的角度及其距离进行测定，继而得出所需测量点的具体所在位置；其中，高程定位测量，是经由三角高程来明确的。在实际测量过程中，因为受到诸多因素的影响，例如通视条件、地形等，有一些测量点的位置无法通过全站仪来进行直接测量，所以，除采取极坐标法之外，还会采取一些其他的方式展开测量，例如两点前方交会、后方交会等[4]。

3.GPS-PTK与全站仪组合的实际运用

3.1地区情况

在对某地实施地籍测量过程中，采取了GPS-RTK和全站仪协同使用的方式。该地区的实际情况为：该地属于某集团1～5期用地，大约有五宗地，面积为500平方米。以往已经建成的厂区，其建筑物分布乱且密，而最近所建成的建筑物密度并不大，但是相对而言较为规则。从整体而言，该地区内并没有高压设备或者是楼层较高的建筑物，对GPS-RTK测量工作的开展极为不利。

3.2现有资料和作业根据

首先，在该区的周围有GPS四等点，分别是G047、ST以及ST4等，是2005年7月地区国土规划测量事务所测定，其精度与测量要求相符，因而其四等点能够直接用做本次测量的起点，采取GPS-RTK技术，对一级GPS点进行布设。

其次，本次测量作业的具体根据是：国家土地管理局所发布的《城镇地籍调查规程》；国家测绘局所发布的《地籍图图式》；国家测绘局所发布的《地籍测绘规范》；《全球定位系统（GPS）测量规范》CH2001-92；《1：500、1：1000、1：2000地形图数字化规范》GB/T1716-1997。

在测量过程中，所选用的全站仪型号为TOPCON GPT 7502，与Trimble 5800型接收器，以及灵锐S80一体化蓝牙GPS-RTK两台套，以及2台电脑。在测量前，均对所需仪器进行检测，结果其精度、性能皆满足测量要求。

3.3作业组织

依据所准备的设备，联系需测量地区的地形特点，然后开展作业分工，具体为：①先对GPS控制点进行布设，在点位密度设置上，需符合地籍细部测量的要求；②采用GPS-RTK技术，对所需测量地区的球场、管线、公路以及围墙等进行测量；③采用全站仪，对界址点、建筑物以及一些无法以RTK采集的地形等，进行测量、采集[5]。

3.4GPS-RTK的测量

将之前已经布设的GPS四等点，作为本次测量的起点，采用GPS-RTK技术进行一级GPS点的布设，共设25个点，其中任意一个点都必须和其2个附近的GPS通视，以便切实达到地籍细胞测量的需求。本次测量所采用的GPS-RTK，其平面标称精度是2cm±2×10-6D，这可达到一级导线精度的测量需求。

3.5地籍细部的测量

在采用GPS-RTK进行采点时，需确保净空状态，不可被遮挡住，从而确保设备可以接收到更高角度的卫星，且让卫星几何图PDOP大于6。所以，在新建厂区中，不包含建筑物在内的其他地方，大致上都能采取GPS-RTK对碎部点进行采；针对以前已经建成的老厂区，由于该区中的建筑物比较密集，所以采用全站仪进行碎部点的采集。

3.6处理内业数据

在完成外业数据的采集工作之后，把数据发送到电脑中，且采用软件（南方CASS5.1），开展地籍图的绘制工作，形成宗地图，对所测量面积加以计算，最终对全部数据进行汇总。

3.7精度分析

在结束内业与外业的全部工作之后，将所得样图打印出来，然后再到测量实地展开检查。最初，对精度的点位进行检验，采取GPS-RTK对准备检查点的实际坐标进行测定，之后和样图中的坐标相对比，点位误差在6cm以内，则满足相关检测精度的要求；随后，检查边长，采取钢尺量距，对边长进行测量，并且和反算边长相比较，差值同样需控制在6cm以内，这样方能满足相关精度的需求。之后，对实地的地物、地形等展开检验，针对之前测量过程中所遗漏的地物，需予以补充测量；在内业处理的过程中，将补充测量的坐标数据加入原地形图中，从而对地形图加以修正与补充。

在对界址点进行测量的过程中，对精度有一定的要求，即界址点对附近图根点点位中误差、邻近界址点间距中误差以及界址点与邻近地物点间距等，均需应当控制在正负5厘米以内。另外，地籍图对精度同样要求，即邻近两界址点之间的距离、界址点和邻近地物点之间的距离等，其误差必须控制在图上正负0.3毫米以内，宗地内部和界址边并不邻近的地物点，点位误差需控制在图上正负0.5毫米以内；另外，相互靠近的两地物点，其间距中误差应当控制在图上正负0.4毫米之内。

4.结束语

通过GPS-RTK和全站仪的聯合使用，大家可以发现其有优点，也有缺点。其中，优点表现为：集成化、自动化水平高。且测绘效果好，在GPS帮助之下，可较快的靠近放样点，快速完成放样作业；数据真实、可靠，且能够现场得出较为准确的结果；有较高的定位精度，数据准确，无误差累积，各个测点之间不需要进行通视；使用操作简单、方便，有较强的数据处理水平。缺点表现为：会受到卫星状态、天空环境以及高程等的影响，继而对其测量精度带来影响。对此，工作人员应对其继续展开研究与探索，以便将两种测量技术的效果充分展现出来。

【参考文献】

[1]张争鸣.GPS-RTK与全站仪联合作业在地形测量中的应用[J].甘肃冶金，2013，35（4）：88-91.

[2]宋铁军，赵志全.GPS（RTK）配合全站仪在公路施工放样中应用[J].价值工程，2014，（2）：104-105.

[3]季军.GPS-RTK与全站仪结合在测绘地形图中的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2014，（21）：1412-1412.

[4]刘金鹏，曹先密，曹玉凯等.GPS-RTK联合全站仪在道路施工勘察领域中的应用[J].交通科技与经济，2013，15（2）：114-116.

[5]王志强.GPS-RTK与全站仪联合使用在公路测量中的应用[J].山西建筑，2013，39（27）：187-188.