全站儀與RTK在工程測量中的應用論文
全站儀與RTK在工程測量中的應用論文
由於科學技術的飛速發展，測繪技術和測繪手段不斷提高。特別是我國北斗導航系統的投入應用，隨著我國發射的北斗導航衛星的增多，RTK的精度也逐年提高。測繪工作變得越來越簡單、精確、方便。RTK技術是在GPS的基礎上發展起來的。隨著測量技術的日新月異，現階段RTK的功能越來越全面，已深入到工程建設中的方方面面，大有替代全站儀一統測繪行業的趨勢。但GPS能不能替代全站儀完成各項工程建設中的測繪工作呢？
我們知道，測繪工作在工程中主要的特點，就在於測繪定位的準確性、完整性、及時性，測繪的三維座標的精度能夠及時準確地滿足工程建設的需要。隨著全球定位系統（GPS）技術的快速發展，RTK（realtimekinematic）測量技術日益成熟，RTK測量技術逐步在測繪中得到廣泛的應用。RTK測量技術因其精度高、實時性、高效性，使得其在城市測繪中的應用越來越廣泛。
根據其效能特點：RTK測量技術是以載波相位觀測量為根據的實時差分GPS測量技術。其基本思想是：在基準站設定一臺GPS接收機，對所有可見GPS衛星進行連續地觀測，並將其觀測資料透過無線電傳輸裝置，實時地傳送給使用者觀測站。在使用者站上，GPS接收機在接收GPS衛星訊號的同時，透過無線電接收裝置，接收基準站傳輸的觀測資料，然後根據相對定位原理。實時地解算整週模糊度未知數，並計算顯示使用者站的三維座標及精度。透過實時計算的定位結果，使可監測基準站與使用者站觀測成果的質量和解算結果的收斂情況。實時地判斷結果是否成功，從而減少冗餘觀測量，縮短觀測時間。
RTK測量系統一般由以下三部分組成：GPS接收裝置，資料傳輸裝置，軟體系統資料傳輸系統由基準站的發射電臺與流動站的接收電臺組成。它是實現實時動態測量的`關鍵裝置。軟體系統具有能夠實時解算出流動站的三維座標的功能。
動態狀態下定位測量，在寬闊無障礙物的情況下，速度快，精度高。廣泛適應於開闊地域地形圖測量時的資料採集及地質、勘探、井位定位等方面的工作。
全站儀八十年代開始使用。九十年代初，就在我國開始廣泛應用。隨後國產全站儀也開始走向市場，國產全站儀價格低廉，效能經過不斷完善，已在工程測量中廣泛使用。
現代工程測量中，大面積控制測量已經比較少，代之而起的是中小型的工程測量。主要分佈在大、中、小城市的市政建設方面；礦山勘探之類的測量主要分佈在山區，面積也不是很大，一般是幾個平方公里。這些工程的特點是面積小，精度要求比較高等。RTK都能滿足這方面的精度要求。RTK能夠精確快速地提供工程建設需要的控制點，特別是城市控制網，面積大，精度高，使用頻繁。城市I、II、III級導線大多位於地面，隨著城市建設的飛速發展，這些點常被破壞。影響了工程測量和工程施工的進度。RTK可以快速精確地提供控制點，極大的提高工作效率。常規控制測量如導線測量，要求點間通視，而且觀測點高差過大會影響水平角的測量，進而影響平面位置點的精度，費時費工。且精度不均勻，誤差具有傳遞性累積性。GPS靜態測量，點間不需要通視且精度高。但須要事後進行資料處理。不能適時地知道定位結果。如內業發現精度不符合要求時，則必須返工。應用RTK技術將無論是作業精度還是作業效率上都具有明顯的優勢。
既然RTK這麼方便，是不是就可以代替全站儀呢？根據多年的工作經驗，覺得還是不能。因為還有許多因素影響制約著RTK測量的精度。這方面包括：
1）衛星截止高度角要在15度以上，無大型遮擋物。
2）無電磁波干擾。（200米內沒有微波站、雷達站、手機訊號站等，50米內無高壓線）
3）在用電臺作業時，位置要求要比較高。基準站到移動站之間最好無大型遮擋物，否則差分傳播距離迅速縮短，有效作業範圍大幅降低。
4）至少兩個已知點（最好為三個或三個以上，可以檢校已知點的正確性）這些方面限制了RTK的功能。在實際測量中，對於小範圍內的測地形圖、測宗地，我們在建立基站後，一般利用動態移動站對工作範圍內的地形、地物、地貌進行資料採集資料，詳細測量。而對於採集資料的質量、精度，一般根據手薄顯示的三維座標誤差進行判斷、取捨。誤差超限的捨去，達到精度要求的予以儲存保留。城市內房屋等各種建築物特多，而且多是高層建築，嚴重影響訊號質量，測量狀態處於單點、浮動狀態，很難達到固定解狀態。加上城市內電信電磁訊號多，有時一步之隔，測量狀態就不一樣。在礦山測量中，洞內由於完全無訊號，RTK自然無法測量。當然對於各種隧道內的測量，RTK基本上就沒有辦法，只有全站儀才能發揮其特有的優越性。就是在洞外，由於山體本身結構複雜，樹木茂密，河流多，衛星訊號差，測量狀態處於無解、單點時候常有。這些情況決定了在現代工程測量中，還必需要使用全站儀，離不開全站儀。
全站儀的適應性比較廣泛，它不受天氣環境的影響（有溫度氣壓、地球曲率方面的改正），也不受電磁波等各方面的影響。
在常用工程測量中，具體體現在下面幾個方面：
1）城市建設區和規劃區的控制測量。城市控制網控制面積大，精度高，使用頻繁等方面的特點。城市各級導線大多位於地面，由於城市建設的快速發展，這些點常被破壞，影響了工程測量的進度。利用RTK進行測量，兩點之間不需要通視。也不需要量測溫度、氣壓，作業效率高，比全站儀具有明顯的優勢。
2）航測方面像控點測量。像控點測量是航空攝影測量外業方面主要工作之一。傳統方法要佈設大量的導線來測量碎部點，由於航測一般面積比較大，或者地形複雜。佈設導線工作量極大。全站儀使用起來人員多，很不方便。
利用RTK技術測量，只需要在測區內或測區附近的高階控制點架設基準站。提高了工作效率。
3）線路中邊線放樣測量。RTK測量技術用於市政道路中線邊線放樣，也可進行電力的測量放樣。在架設好基站後，只要地形開闊，無其他障礙物等影響，基本上一個人就可以進行定位放線。使用全站儀放線，至少需要兩個人。
4）城市建築規劃測量放線：城市建築物樣，既要滿足城市規劃條件的各方面要求，又要滿足建築物本身的設計要求，放樣精度高。使用RTK進行建築物放樣時，需要對建築物本身的幾何關係進行檢查。對於短邊，其相對關係較難滿足。在放樣的同時，如果點位收斂精度不高，測量狀態不佳，強制進行測量則有可能帶來比較大的點位誤差。這種情況下，我們使用全站儀對建築物進行測量定位，得到了很好的效果。
5）在建設用地勘測中，RTK可實時地測定界址點的座標，可實時的測量權屬界限。土地分類修測，可提高測量速度和精度。根據我們實際工作的經驗，地形複雜困難的地方，還離不開全站儀的配合。
綜上所述，區域地區的工程測量，既需要首級控制點，也需要詳細精確的碎步測量（如地形圖測量採集碎部點）。RTK和全站儀各自的特性，決定了它們在工程測量中的相互關係。在特殊的地形環境下，互相補充，各顯其能。由於國家在各地縣都建有80國家控制點，方便引導加密測區首級控制。RTK首級控制的靈活性及空曠地區測量的有利性為我們的工作提供了極大的方便。而全站儀在複雜地區的適應性，如隧道、礦山、山林密集地區、城市建築物密集地區都離不開全站儀。這種情況也決定了全站儀的無可替代性。我們只有把兩者結合起來，互為補充，才能圓滿地完成各項測繪工作。