現(xiàn)代化測(cè)量技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題

1、現(xiàn)代化測(cè)量技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題作者： 胡勤濤 謝振磊 薛海梁來(lái)源：科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào) 2013 年第 8 期胡勤濤 1 謝振磊 1 薛海梁 2（1. 河南省水利勘測(cè)有限公司河南鄭州 450000 ；2. 洛陽(yáng)業(yè)豐建設(shè)工程服務(wù)有限公司河南洛陽(yáng) 471000 ）摘?要：現(xiàn)代化測(cè)量技術(shù)在提高測(cè)繪作業(yè)的精度及作業(yè)效率的同時(shí)，在其應(yīng)用過(guò)程中也存在 許多問(wèn)題。全站儀和 GPS-RTK是現(xiàn)代化測(cè)量技術(shù)中應(yīng)用較為廣泛的測(cè)量技術(shù)，該文就其應(yīng)用過(guò) 程中的問(wèn)題進(jìn)行了淺要探討，同時(shí)就這些問(wèn)題提出了一些建設(shè)性的意見(jiàn)。關(guān)鍵詞：現(xiàn)代化測(cè)量技術(shù) 全站儀 GPS-RTK 應(yīng)用問(wèn)題中圖分類(lèi)號(hào)： P228文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)：

2、 1674-098X （2013）03（ b）-0-02全站儀是一種利用機(jī)械、光學(xué)、電子的高科技元件組合而成，可以同時(shí)進(jìn)行角度測(cè)量和距 離測(cè)量的測(cè)量?jī)x器。GPS-RTK定位技術(shù)就是基于載波相位觀測(cè)值的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)，全站儀 和GPS-RTK技術(shù)的普及，極大地提高了測(cè)繪行業(yè)的作業(yè)效率，減少了外業(yè)工作量，但由于全站 儀和RTK技術(shù)自身的一些不完善及技術(shù)特點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，要想取得理想的定位精度，還 有很多需要注意的問(wèn)題。1 全站儀測(cè)量技術(shù)介紹及操作過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題1.1 全站儀測(cè)量技術(shù)介紹全站儀是集測(cè)水平角、垂直角、距離、放樣等功能于一體的高新技術(shù)測(cè)量?jī)x器，在一次安 裝儀器之后能完成其通視范

3、圍內(nèi)的所有工作。同時(shí)，全站儀能夠?qū)崿F(xiàn)與計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)通訊，方 便對(duì)數(shù)據(jù)的采取、存儲(chǔ)以及處理，對(duì)地形圖的測(cè)量、數(shù)據(jù)計(jì)算、繪圖等工作實(shí)現(xiàn)了半自動(dòng)化與 自動(dòng)化。在處理空間三維坐標(biāo)功能上具有精度高、速度快、省時(shí)省工等特點(diǎn)，在地形圖測(cè)量、 公路橋梁的施工測(cè)量、變形測(cè)量等工作過(guò)程中獲得了非常廣泛的應(yīng)用。另外，其在控制測(cè)量 （三角網(wǎng)控制、導(dǎo)線控制）、碎步測(cè)量中的應(yīng)用能夠打破傳統(tǒng)單純光學(xué)儀器測(cè)距精度不高的缺 點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度測(cè)角、測(cè)距。隨著測(cè)量技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，測(cè)量機(jī)器人也已經(jīng)問(wèn)世，在加 上相對(duì)應(yīng)測(cè)量軟件的不斷更新與應(yīng)用，為全站儀測(cè)量技術(shù)的廣泛應(yīng)用打下了良好的基礎(chǔ)。1.2 操作過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題1.2.1 使

4、用前的儀器檢驗(yàn)（1 ）照準(zhǔn)部水準(zhǔn)軸與豎軸垂直的檢驗(yàn)。在該步驟檢驗(yàn)過(guò)程中，應(yīng)先將儀器大致調(diào)平，支好 三腳架之后，通過(guò)調(diào)整三腳架使水準(zhǔn)泡居中。然后旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部，使水準(zhǔn)管與任意兩個(gè)螺旋按鈕 平行，調(diào)整螺旋使氣泡居中，然后旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部180?°，若氣泡仍然居中，則說(shuō)明已經(jīng)校正。校正的目的是使水準(zhǔn)軸和豎軸垂直，用校正針波動(dòng)水準(zhǔn)管一端的校正螺釘，使氣泡向中間位置退 回一半，之后再旋轉(zhuǎn)螺旋按鈕使氣泡居中，此項(xiàng)工作應(yīng)反復(fù)進(jìn)行，直到滿(mǎn)足條件為止。122十字絲垂直于橫軸的檢驗(yàn)在校正過(guò)程中，用十字絲瞄準(zhǔn)一個(gè)清晰點(diǎn)，上下移動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，如果點(diǎn)始終在十字絲豎絲上 移動(dòng)，說(shuō)明無(wú)需校正。在校正時(shí)，需要松開(kāi)四個(gè)壓環(huán)螺釘，轉(zhuǎn)

5、動(dòng)目鏡使點(diǎn)始終在十字絲豎絲上 移動(dòng)，在校正之后旋緊壓環(huán)螺釘。1.2.3視準(zhǔn)軸垂直于橫軸的檢驗(yàn)在進(jìn)行校正時(shí)選擇一個(gè)水平位置目標(biāo)，分別用盤(pán)左與盤(pán)右檢測(cè)，分別讀取它們的讀數(shù)，即 得到2倍的e， e=。1.3 使用時(shí)全站儀的參數(shù)設(shè)置在使用全站儀來(lái)測(cè)量距離時(shí)，應(yīng)選用與全站儀相配套的反光棱鏡，并且分別對(duì)儀器與儀器 站對(duì)中整平。在具體測(cè)量工作開(kāi)始之前，應(yīng)對(duì)棱鏡類(lèi)型、氣象改正、測(cè)距模式等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置， 之后才能進(jìn)行距離的測(cè)量?，F(xiàn)就這幾種參數(shù)的設(shè)置進(jìn)行以下探討。1.3.1 氣象改正。對(duì)于紅外線而言，在大氣中傳播過(guò)程中隨大氣折射率的不同而發(fā)生變化，而大氣折射率與氣壓、溫度等因素有關(guān)。當(dāng)儀器設(shè)置T為15?C，氣壓為

6、標(biāo)準(zhǔn)大氣壓時(shí)，氣象改正參數(shù)為0。在普通精度要求測(cè)量時(shí)，應(yīng)鍵入相應(yīng)的溫度、濕度以及氣壓等參數(shù)，同時(shí)將這 些參數(shù)記錄下來(lái)，并根據(jù)儀器中的改正公式對(duì)測(cè)后氣象進(jìn)行改正。1.3.2 棱鏡常數(shù)改正。對(duì)于全站儀的反射棱鏡而言，能將發(fā)射岀的調(diào)制光按照原路返回。 對(duì)于棱鏡常數(shù)而言，即為棱鏡光學(xué)中心相對(duì)于機(jī)械中心的距離，在設(shè)計(jì)過(guò)程中均為固定值。如對(duì)于拓普康的儀器而言，多為0,萊卡的儀器多為-34.4?mm。但就實(shí)際情況而言，單看棱鏡常數(shù)是存在系統(tǒng)誤差的，有的甚至能夠達(dá)到4?mm甚至更多。而我們通常所檢定的常數(shù)反應(yīng)的是系統(tǒng)的整體誤。因此，在測(cè)量過(guò)程中棱鏡是否配套，將直接決定測(cè)量準(zhǔn)確性。選擇配套棱鏡的 另外一個(gè)理由是

7、：全站儀只設(shè)置了測(cè)距常數(shù)的修改程序，而不能直接對(duì)加常數(shù)進(jìn)行修正。1.3.3 儀器加常數(shù)改正。該常數(shù)是因?yàn)閮x器機(jī)械中心和光電中心不重合所引起的，在岀廠 時(shí)已調(diào)試為0，根據(jù)測(cè)定結(jié)果進(jìn)行改正。1.4在全站儀操作使用過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題在全站儀操作使用過(guò)程中，應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題。(1 )在強(qiáng)光照射條件下進(jìn)行觀測(cè)時(shí)，應(yīng)給儀器撐閃遮擋，并帶上遮陽(yáng)罩，以免影響測(cè)量精 度。在復(fù)雜地形下進(jìn)行測(cè)量作業(yè)時(shí)，應(yīng)由專(zhuān)人對(duì)儀器進(jìn)行看管，防止儀器丟失。在光滑地面架 設(shè)儀器時(shí)，應(yīng)采取相應(yīng)措施，防止儀器滑倒。(2 )在儀器假設(shè)時(shí)，應(yīng)盡可能選擇木質(zhì)三腳架，在使用金屬三腳架時(shí)很容易產(chǎn)生振動(dòng)，從 而影響測(cè)量精度。(3 )測(cè)站之間距離較

8、遠(yuǎn)而需要搬站時(shí)，需將儀器卸下裝箱背走，并檢查儀器箱是否鎖好。 測(cè)站間距離較近時(shí)，可將儀器與三腳架一起扛在肩上，但是要注意儀器應(yīng)直立放置，并防止在 搬站過(guò)程中發(fā)生晃動(dòng)。(4 )當(dāng)儀器發(fā)生故障而不能使用時(shí)，應(yīng)立即對(duì)其檢修，否則會(huì)影響儀器的后續(xù)使用，并且 會(huì)造成測(cè)量過(guò)程中出現(xiàn)粗差。(5 )光學(xué)元件需保持清潔，防止用手直接觸摸儀器的光學(xué)元件，在沾染灰塵時(shí)，應(yīng)用柔軟 的清潔布進(jìn)行擦拭。(6 )在潮濕環(huán)境中作業(yè)時(shí)，應(yīng)將儀器表面的灰塵、水分擦拭干凈后裝箱，在回到儀器室后， 將儀器取出，放在干燥處，在徹底晾干后裝箱。1.5 全站儀電池的使用與維護(hù)電池作為全站儀最重要的部件之一，在應(yīng)用過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)它的保護(hù)工作

9、，外業(yè)作業(yè)時(shí)間 長(zhǎng)短取決于電池的電量以及質(zhì)量的好壞。為此，在電池的應(yīng)用過(guò)程中應(yīng)注意以下幾個(gè)方面。(1 )在電源打開(kāi)期間取出電池很可能會(huì)造成數(shù)據(jù)的丟失，因此必須在關(guān)閉電源后再將電池 裝入或取出。(2 )不要進(jìn)行連續(xù)充電或放電，不然可能會(huì)造成電池的損壞。(3 )充電電池可以反復(fù)使用，但應(yīng)盡量避免在有剩余電量的情況下充電，不然會(huì)縮短電池 的使用壽命。2 GPS-RTK 作業(yè)原理與操作過(guò)程中常見(jiàn)問(wèn)題2.1 GPS-RTK 測(cè)量定位的基本原理GPS-RTK 是一種基于高精度載波相位的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分定位技術(shù)，由流動(dòng)站進(jìn)行信號(hào)接收并 根據(jù)所提供的差分信息進(jìn)行改正，從而獲得高精度的測(cè)量結(jié)果。另外，由一臺(tái)或多臺(tái)接

10、收機(jī)設(shè) 置為流動(dòng)站，能夠?qū)崟r(shí)獲取本站的坐標(biāo)數(shù)據(jù)以及測(cè)量精度，并且能夠隨時(shí)與預(yù)測(cè)精度指標(biāo)進(jìn)行 比對(duì)，能有效提升坐標(biāo)、高程精度。該種技術(shù)的出現(xiàn)為測(cè)繪領(lǐng)域帶來(lái)了一次根本性的變革，在 現(xiàn)階段的工程測(cè)量中得到了較為廣泛的應(yīng)用。同時(shí)，GPS-RTK技術(shù)具有精度高、速度快、操作簡(jiǎn)便的等特點(diǎn)，除了應(yīng)用于一般的工程測(cè)量外，在高精度的橋梁工程、海峽工程、安裝工程、 隧道貫通以及管道工程等各類(lèi)工程建設(shè)中得到了較為廣泛的應(yīng)用。如對(duì)在貫通控制測(cè)量方面的 應(yīng)用而言，能利用聯(lián)測(cè)所建立起的基準(zhǔn)方向來(lái)對(duì)隧道開(kāi)挖方向進(jìn)行控制，從而確保隧道貫通測(cè) 量的精度與準(zhǔn)確性。2.2 GPS-RTK 作業(yè)中常見(jiàn)的問(wèn)題及建議2.2.1 基準(zhǔn)站的

11、選擇。在確定基準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)，應(yīng)首先在圖上進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)數(shù)據(jù)點(diǎn)的有效覆蓋半 徑進(jìn)行分析。基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)置不需要通視，而且網(wǎng)的圖形結(jié)構(gòu)也相對(duì)比較靈活，所以選點(diǎn)工作相對(duì) 而言比較方便。但在設(shè)置過(guò)程中，還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。(1 )將點(diǎn)位設(shè)置在易于設(shè)備安裝、視野開(kāi)闊的較高點(diǎn)上；(2 )點(diǎn)位目標(biāo)應(yīng)明顯，其豎直方向 15o 以上不得存在障礙物，以免遮擋物影響信號(hào)的吸收。(3 )點(diǎn)位應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離大功率電磁波輻射源，將其距離控制在 200?m 以上，以免電磁波對(duì) GPS言號(hào)所造成的干擾。(4 )點(diǎn)位附近應(yīng)盡量避免存在水域或其他影響信號(hào)接收的物體，以降低多路徑效應(yīng)對(duì)測(cè)量 精度所造成的影響。而當(dāng)測(cè)區(qū)內(nèi)不存在合適控制點(diǎn)來(lái)進(jìn)行基準(zhǔn)站設(shè)

12、置時(shí)，也可以基準(zhǔn)站任意擺 放的形式進(jìn)行設(shè)置。2.2.2 觀測(cè)時(shí)間的選擇。當(dāng)衛(wèi)星系統(tǒng)對(duì)于美國(guó)位置而言，是最佳位置的時(shí)候，世界上部分國(guó)家不能夠很好地被衛(wèi)星覆蓋，這時(shí)衛(wèi)星信號(hào)較弱，用GPS-RTK測(cè)量技術(shù)很難獲得固定解。同時(shí)，受到電離層的影響，每天的中午時(shí)分是電離層影響最為顯著的時(shí)刻，這時(shí)用GPS-RTK測(cè)量技術(shù)也很難獲得固定解，因此在具體的測(cè)量過(guò)程中應(yīng)盡量避開(kāi)這些時(shí)間段。2.2.3 設(shè)置天線時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題在天線的設(shè)置過(guò)程中，應(yīng)注意以下幾種問(wèn)題：( 1)對(duì)于正常點(diǎn)位而言，天線應(yīng)架設(shè)在三腳架上，且天線基座上的圓水準(zhǔn)泡必須整平。(2 )對(duì)于特殊點(diǎn)位而言，當(dāng)天線需要設(shè)置在覘標(biāo)等設(shè)施上時(shí)，應(yīng)先將覘標(biāo)頂部拆除

13、，以避 免其對(duì)GPS信號(hào)的遮擋。(3 )天線架設(shè)不宜過(guò)低，通常應(yīng)控制在離地面 1?m 以上。在架設(shè)好天線之后，應(yīng)在距離圓 盤(pán)天線間隔120?°的三個(gè)方向分別兩區(qū)儀器高，確保三次的測(cè)量差在3?mm以?xún)?nèi)，并取三次的平均值記錄在手簿上。2.2.4 對(duì)轉(zhuǎn)換參數(shù)的求解。對(duì)于轉(zhuǎn)換參數(shù)的準(zhǔn)確性而言，和控制點(diǎn)數(shù)量、點(diǎn)位分布關(guān)系等因素有著非常密切的關(guān)系，因此在控制點(diǎn)選擇過(guò)程中應(yīng)盡可能地確保控制點(diǎn)均勻分布，并且覆 蓋整個(gè)測(cè)區(qū)。同時(shí)，對(duì)于不同的基準(zhǔn)點(diǎn)而言，應(yīng)采取不同的匹配方案，也可選擇不同的計(jì)算方 法來(lái)獲取轉(zhuǎn)換參數(shù)，并選擇精度高、殘差較好的一組使用。同時(shí)，對(duì)于轉(zhuǎn)換參數(shù)而言，具有一 定的區(qū)域性，因此求解出的

14、參數(shù)不能應(yīng)用于其他測(cè)區(qū)。通常情況而言，相似變換法是較為嚴(yán)密 的方法。在區(qū)域相對(duì)較小的情況下，也可采用三參數(shù)，即X 平移， Y 平移， Z 平移，而將其他幾種參數(shù)變化視為 0，這只是七參數(shù)的一種特例。2.2.5 與已知坐標(biāo)的檢核。使用GPS-RTK技術(shù)在正式開(kāi)始測(cè)量工作之前，需在其他控制點(diǎn)上測(cè)出其坐標(biāo)以及高程，并進(jìn)行相應(yīng)的檢核，在出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)應(yīng)及時(shí)采取相應(yīng)的改正措施。226 GPS-RTK數(shù)據(jù)鏈的有效半徑。在 GPS-RTK測(cè)量過(guò)程中，受到定位精度要求與信號(hào)傳播的限制，基準(zhǔn)站與流動(dòng)站之間的距離應(yīng)盡量控制在10?km 以?xún)?nèi)，避免因距離太遠(yuǎn)，信號(hào)在傳播過(guò)程中受到山體、高大建筑、強(qiáng)磁場(chǎng)等設(shè)施的阻礙而產(chǎn)生

15、衰減，從而降低測(cè)量精度。因此， 在實(shí)測(cè)過(guò)程中，GPS-RTK測(cè)量作業(yè)的實(shí)際半徑多控制在4?km以?xún)?nèi)。在條件允許情況下，也可在基準(zhǔn)站與流動(dòng)站之間選擇GPRS網(wǎng)絡(luò)連接，能有效提升二者之間的有效半徑。2.2.7 開(kāi)機(jī)觀測(cè)過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題在設(shè)置好天線之后，在外業(yè)操作過(guò)程中，還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)事項(xiàng)。(1 )在開(kāi)機(jī)后，接收機(jī)顯示正常并進(jìn)行相應(yīng)的自檢之后，方能輸入有關(guān)測(cè)站與時(shí)段信息。(2 )在接收機(jī)開(kāi)始工作后，應(yīng)注意查看衛(wèi)星數(shù)量、信號(hào)質(zhì)量、相位測(cè)量殘差、實(shí)時(shí)定位結(jié) 果以及存儲(chǔ)介質(zhì)記錄情況等。(3 )對(duì)于同一個(gè)觀測(cè)時(shí)段而言，不允許關(guān)閉電源后重新啟動(dòng)操作，并且不允許存在改變衛(wèi) 星高度角、改變數(shù)據(jù)采樣間隔、改變天

16、線位置、按動(dòng)關(guān)閉文件與刪除文件等功能。2.2.8 高程精度。對(duì)于我國(guó)現(xiàn)有的高程異常分布而言，存在著較為明顯的區(qū)域差異，甚至部分地區(qū)還是空白，這使得GPS大地高程轉(zhuǎn)化成海拔高程工作的開(kāi)展比較困難，精度分布也極為不均勻。因此，對(duì)于GPS-RTK作業(yè)模式而言，高程轉(zhuǎn)換必須明確，在具體的轉(zhuǎn)換過(guò)程中應(yīng)選用高程 精度較好的已知點(diǎn)參與計(jì)算。在條件允許的情況下，可選擇較高精度的水準(zhǔn)點(diǎn)來(lái)對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)的高 程進(jìn)行單獨(dú)計(jì)算，而此時(shí)至少需要選用 4 個(gè)以上的已知水準(zhǔn)點(diǎn)來(lái)參與計(jì)算。2.2.9 無(wú)數(shù)據(jù)與偽距解問(wèn)題。在GPS-RTK作業(yè)過(guò)程中，流動(dòng)站在遇到樹(shù)林邊緣、大型反射源、磁場(chǎng)等設(shè)施時(shí)，很容易出現(xiàn)此問(wèn)題，這時(shí)可選擇升高天線

17、、將接收機(jī)移動(dòng)到開(kāi)闊位置，待 數(shù)據(jù)穩(wěn)定后移回待定點(diǎn)，通常情況下就可將此問(wèn)題解決。2.2.10 地形因素對(duì) GPS-RTK乍業(yè)的影響我國(guó)的地形地貌相對(duì)比較復(fù)雜。在具體的工程測(cè)量 過(guò)程中，為了提升作業(yè)精度并獲取完整的數(shù)據(jù)，操作人員應(yīng)根據(jù)衛(wèi)星星歷與天氣預(yù)報(bào)，選擇最 佳的觀測(cè)時(shí)段。同時(shí)，衛(wèi)星的幾何分布情況越好，定位精度也就越高，用compass 平差軟件等能夠觀察衛(wèi)星分布的多項(xiàng)指標(biāo)，為此可根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果來(lái)對(duì)工作計(jì)劃作出合理地安排，以滿(mǎn)足特殊工作環(huán)境 與工作地形的要求。3 結(jié)語(yǔ)綜上所述，現(xiàn)代化測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用大大提高了測(cè)繪行業(yè)的作業(yè)效率。經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐和理 論研究，全站儀和 GPS-RTK測(cè)量技術(shù)在測(cè)繪行業(yè)中均表現(xiàn)岀諸多優(yōu)越性，不僅可以節(jié)約工作時(shí) 間，提高了工作效率，而且可以保證測(cè)量的精度高，操作簡(jiǎn)便，減少了操作人員的工作難度。同時(shí)，在今后的工作過(guò)程中，還應(yīng)加強(qiáng)