全站仪与RTK技术在工程测绘中的应用
殷开武
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殷开武,. 全站仪与RTK技术在工程测绘中的应用[J]. 测绘科学与技术,2021.8. DOI:10.12721/ccn.2021.157071.
摘要: 在工程测量中,使用传统的全站仪进行测量,已经无法满足当今工程测绘的需求,而RTK技术具有高效率、高精度的优点,将全站仪与RTK技术相结合,不仅能够弥补全站仪测绘中存在的不足,又可以将全站仪测绘的优势用于RTK技术中,因此将全站仪和RTK技术进行协调配合使用,对工程测绘的发展具有非常广阔的发展前景。
关键词: 全站仪;RTK技术;工程测绘
DOI:10.12721/ccn.2021.157071
基金资助:

随着社会的进步,科技水平的提升,工程测绘的相关设备和测绘技术也在不断提升,为了弥补传统工程测绘中存在的缺陷,将全站仪与RTK技术结合使用,能够弥补两者之间的缺陷,提升工程测绘的准确性和效率。

1.全站仪与RTK技术的概述

1.1全站仪的概述

全站仪是一种集光、机和电为一体的测量设备,同时也是将水平角、垂直角、距离以及高差测量功能位于一体的测绘仪器。使用全站仪进行工程测绘,能够完成全部相关的测量工作,可以避免读数误差的产生,然而全站仪测量中,由于定位不准确,导致测量的数据精度并不高,这是全站仪存在的缺陷。

1.2RTK技术的概述

RTK技术主要利用载波相位的方式进行观测,而RTK设备的主要组成部分由基准站接收器、流动站、数据传输电台等组成[1]。因此RTK技术在工作中,根据已知点安装设备接收器作为工程测绘的基准站,并由卫星展开连续观测后,能够更好地观测到数据与测站的相关信息,并将这些信息发送到对应的流动站上,最终计算出对应的三维坐标误差情况。

2.RTK测量技术的优势

2.1具有高精度的优点

使用RTK技术对数据进行采集时,由于相临点之间的误差互不会出现积累和传播性,为了有效避免人为因素造成的误差。RTK技术在对平面精度和高程精度进行测量时,测量的精准程度都能达到厘米级,这也是RTK技术相比于其他工程测绘的优势所在。

2.2具有测绘效率高的优点

RTK技术相比于传统的测绘技术,具有更高的测绘效率和精准度,这是因为RTK技术针对复杂的特殊地形也能做到有效测量,而传统的测绘技术因为受到设备的限制,无法对特殊地形进行测量。在工程测绘中,RTK技术能够一次性测量半径为5km的区域,具有较广的测量范围,同时使用RTK技术进行测绘时,也不需要消耗大量的人力和物力,只需要1-2人即可完成相关的测绘操作。因此使用RTK技术进行工程测绘,不仅能够大力节约人力的消耗,同时也能够提升测量效率。

2.3具有作业条件要求低的优点

RTK技术在工程测绘中能够满足电磁波通视的需求,在实际工程测绘中一般也不需要两点之间具有通视性。然而和传统的全站仪测量方法相比,RTK技术因为不会受到环境因素的影响,所以使用RTK技术能够做到全天候工作[2]。除此之外,RTK技术具有较高的自动化程度,借助计算机系统软件可以实现智能信息化的处理,使人工操作误差降低,最终能够提升测绘结果的准确性。

3.RTK技术在常规测量中的应用

3.1控制测量

RTK技术的工作原理是利用卫星信号进行定位测量,所以RTK技术对观测站通视的要求比较低,当得到相关参数后,就能够满足工程测绘的需求。因此在使用RTK技术进行测绘时,必须要做好相关的定位准确性,同时选择良好的观测站位置,防止周围的障碍物而影响观测结果。除此之外,为了避免在接收卫星信号时受到电磁波的干扰,需要排除周围的电磁波信号,才能保证接收信号的精准度和绘测结果的准确性。而在对数据进行采集的过程中,需要对RTK技术流动站的控制器建立起数据文件,只有选择与之相匹配的基准站,才能在RTK技术进行测绘时对周围8Km以内的数据进行采集,使测量的准确度和精准度得以满足。当数据采集完毕后,技术人员需要根据三角函数等计算原理,将采集的数据进行解算,计算出方位角、距离、偏角等元素,从而为以后数据的处理程序编制出借鉴依据。

3.2数字化地形图测量

在进行数字化地形图的测量过程中,RTK技术具有十分明显的优势,除了对控制点的要求较少外,还能有效克服工程测绘中存在的不足之处。而在实际的RTK技术应用中,将采集点的相关数据信息导入到计算机数字化软件中,可以有效生成需要的地形图,利用这种方式能够大幅度减少对人力的需求,从而减少人为误差。在工程测绘中,如果遇到一些地形比较复杂的区域,传统的全站仪测绘很难做到测绘,而使用RTK技术,就能够很好地实现直接测量,并最终满足测量精度的有效需求。

3.3施工放样测量

在传统的施工放样测量中,通常都是采用全站仪实现测量的,但全站仪测量技术需要确保点位之间具有足够的通视性,因此会受到外界较大的因素影响,导致实际测量的精度值较低[3]。使用RTK技术则不需要考虑点位的通视性,在实际测量中受外界因素的影响也比较小,所以在实际施工放样的测量中具有非常良好的效果。在施工放样测量中,事先将做好的点、线等参数输入到手薄中,能够实现自动生成数据的目的,对相关里程、偏移距离等参数直接显现出来,最终提高了放样测量的工作效率和数据准确性。

4.全站仪和RTK技术在工程测绘中的应用

4.1前期准备

将全站仪和RTK技术配合使用,在前期测绘时,由于测绘涉及到的内容比较多,且测绘的过程又比较复杂,想要更好地提升测绘的准确性,就必须做好前期的准备工作。在前期准备工作中,首先需要充分掌握RTK技术,并结合全站仪测量的流程以及根据现场的实际情况制定出科学合理的测绘流程,有利于使后续的工作得以有效开展,如图1所示。在测量过程中,需要做好资料的收集、图根控制、外业数据采集等工作,才能使工作有效开展。其次是在测量前做好现场实际勘察,在勘察中对测量地区的位置、经纬度、面积、地貌等情况制定出测量方案,有利于确保最终的制定方案科学合理。最后在工程测绘开展前,需要对使用的测绘仪器参数进行调控,同时做好对平面坐标的调控,有利于更好地实现对高层测量网的控制。

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图1:全站仪和RTK技术在工程测绘中的流程

4.2控制测量

在工程测绘中,将全站仪与RTK技术配合测量,可以为工程建设、管理与维护提供足够的科学数据支撑,同时也能确保其他测量工作质量的有效提升。这是因为将RTK技术应用其中,能够有效提高控制测量的速度和精度,而在实际工程馆中将基准站设置好后,如果流动站台上有卫星信号接收以及固定情况下,一般只需要数十秒的时间就可以实现对厘米级与毫米级之间的高度定位。为了确保对工程测绘质量的有效控制,在使用RTK技术时,必须做到每三点为一组的方式,进行定向校准,而对于卫星盲区进行信号接收时,需要对该区域的外围采集RTK所需的控制点,实现最终的控制与测量。

4.3大比例地形图测绘

在进行大比例地形图的测绘中,使用传统的方式进行大比例地形图的测绘,需要建立良好的控制点,随后展开碎部测量。而在测量的过程中,需要对测量两点做好通视,有利于防止误差过度而形成的积累情况,然而测绘工程量比较庞大,同时耗时耗力。因此如果直接使用RTK技术进行测绘,很难对各级点进行控制,因此只需将基准点安装好就可以实现对参数的转换而确保流动站的有效开展。在整个测量过程中,不需要通视,那么测量的作业效率就会大幅度提升,而对于RTK信号的接收盲区,可以使用全站仪进行测量。

4.4放样测量

全站仪和RTK技术配合进行工程测绘中,采取放样测量的方式时,需要相关设计人员完成定点或者定线工作要求,同时测量人员必须掌握测绘仪器的实际测量方法。使用RTK技术进行放样时,当完成基准站的架设工作后,只需要1-2名技术人员就能够完成流动站的操作[4]。在操作的过程中,首先需要将线路的起点坐标、终点坐标、曲线转角以及半径等参数输入到手薄中,RTK系统根据这些数据资料,能够实现自动计算,并对流动站和实际测绘点的位差值直接显示出来。其次是根据仪器手薄的显示数据,对测绘线路中的任何一点进行整理时,能够获得点位高程数据,因此可以大幅度减少平面测量的相关工作。最后在放样时,需要按照桩号以及坐标进行放样测量,由于该方法比较灵活,所以能够随时进行互换操作。

5.全站仪和RTK技术在工程测绘中的注意事项

5.1需要选择视野开阔的区域

在工程测绘中,选择基站的位置最好是在视野开阔的区域,以免被树木和山川遮挡而影响测绘工作,使测绘的数据不够精准。尤其是针对高压线和无线电信号等位置,由于存在较强的磁场,所以为了避免对测绘设备性能造成的影响,就需要选择那些信号良好的区域,有利于工程测绘具有良好的通视控制点。而对每一个控制点进行观测时,需要对这些观测点做到两次以上的有效观测,最后对所有的观测数据取其平均值即可。

5.2需要选择合适的方法控制测量精度

为了确保测量结果具有足够的精度,就必须综合使用相关测量方法对其测量数据进行控制。在使用RTK和全站仪设备时,如果设备需要进行初始化,那么当初始化完成后,必须对原有测量过的位置再次进行测量,以确保设备初始化后测量的数据具有足够的精准性。对已知点进行比较时,对已经知道的高级控制点采用RTK技术测量对应的坐标,一旦发现测量时出现问题,那么就应该及时找到问题的原因,可以针对性地对这些问题进行有效改正。

6.结语

在工程测绘中,无论是全站仪测绘还是RTK技术测绘,都有各自的优缺点,因此为了确保工程测绘的精准度,就需要在工程测绘中将全站仪和RTK技术结合使用,有利于发挥全站仪和RTK技术各自的优势,使工程测绘的效率和精准度得到有效提升。

参考文献:

[1]王天孝. 试析GPS-RTK技术与全站仪在工程测绘中的应用[J]. 工程建设与设计, 2020, 000(004):271-272.

[2]陈振宇. RTK结合全站仪在矿山测量工程中的应用[J]. 科学与财富, 2019, 000(011):101.

[3]韩瑞庆, 马庆原. GPS―RTK与全站仪在工程测绘中的应用[J]. 环球市场, 2020, 000(006):354.

[4]张晖, 张好贤, 陈志勇. GPS-RTK技术与全站仪测量技术在房产测量精度中的对比分析[J]. 技术与市场, 2020, v.27;No.318(06):9-11.

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