现代化测量技术应用过程中应注意的问题

1、现代化测量技术应用过程中应注意的问题作者： 胡勤涛 谢振磊 薛海梁来源：科技创新导报 2013 年第 8 期胡勤涛 1 谢振磊 1 薛海梁 2（1. 河南省水利勘测有限公司河南郑州 450000 ；2. 洛阳业丰建设工程服务有限公司河南洛阳 471000 ）摘?要：现代化测量技术在提高测绘作业的精度及作业效率的同时，在其应用过程中也存在 许多问题。全站仪和 GPS-RTK是现代化测量技术中应用较为广泛的测量技术，该文就其应用过 程中的问题进行了浅要探讨，同时就这些问题提出了一些建设性的意见。关键词：现代化测量技术 全站仪 GPS-RTK 应用问题中图分类号： P228文献标识码： A文章编号：

2、 1674-098X （2013）03（ b）-0-02全站仪是一种利用机械、光学、电子的高科技元件组合而成，可以同时进行角度测量和距 离测量的测量仪器。GPS-RTK定位技术就是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，全站仪 和GPS-RTK技术的普及，极大地提高了测绘行业的作业效率，减少了外业工作量，但由于全站 仪和RTK技术自身的一些不完善及技术特点，在实际应用当中，要想取得理想的定位精度，还 有很多需要注意的问题。1 全站仪测量技术介绍及操作过程中应注意的问题1.1 全站仪测量技术介绍全站仪是集测水平角、垂直角、距离、放样等功能于一体的高新技术测量仪器，在一次安 装仪器之后能完成其通视范

3、围内的所有工作。同时，全站仪能够实现与计算机的数据通讯，方 便对数据的采取、存储以及处理，对地形图的测量、数据计算、绘图等工作实现了半自动化与 自动化。在处理空间三维坐标功能上具有精度高、速度快、省时省工等特点，在地形图测量、 公路桥梁的施工测量、变形测量等工作过程中获得了非常广泛的应用。另外，其在控制测量 （三角网控制、导线控制）、碎步测量中的应用能够打破传统单纯光学仪器测距精度不高的缺 点，能够实现高精度测角、测距。随着测量技术的进一步发展，测量机器人也已经问世，在加 上相对应测量软件的不断更新与应用，为全站仪测量技术的广泛应用打下了良好的基础。1.2 操作过程中应注意的问题1.2.1 使

4、用前的仪器检验（1 ）照准部水准轴与竖轴垂直的检验。在该步骤检验过程中，应先将仪器大致调平，支好 三脚架之后，通过调整三脚架使水准泡居中。然后旋转照准部，使水准管与任意两个螺旋按钮 平行，调整螺旋使气泡居中，然后旋转照准部180?°，若气泡仍然居中，则说明已经校正。校正的目的是使水准轴和竖轴垂直，用校正针波动水准管一端的校正螺钉，使气泡向中间位置退 回一半，之后再旋转螺旋按钮使气泡居中，此项工作应反复进行，直到满足条件为止。122十字丝垂直于横轴的检验在校正过程中，用十字丝瞄准一个清晰点，上下移动望远镜，如果点始终在十字丝竖丝上 移动，说明无需校正。在校正时，需要松开四个压环螺钉，转

5、动目镜使点始终在十字丝竖丝上 移动，在校正之后旋紧压环螺钉。1.2.3视准轴垂直于横轴的检验在进行校正时选择一个水平位置目标，分别用盘左与盘右检测，分别读取它们的读数，即 得到2倍的e， e=。1.3 使用时全站仪的参数设置在使用全站仪来测量距离时，应选用与全站仪相配套的反光棱镜，并且分别对仪器与仪器 站对中整平。在具体测量工作开始之前，应对棱镜类型、气象改正、测距模式等参数进行设置， 之后才能进行距离的测量。现就这几种参数的设置进行以下探讨。1.3.1 气象改正。对于红外线而言，在大气中传播过程中随大气折射率的不同而发生变化，而大气折射率与气压、温度等因素有关。当仪器设置T为15?C，气压为

6、标准大气压时，气象改正参数为0。在普通精度要求测量时，应键入相应的温度、湿度以及气压等参数，同时将这 些参数记录下来，并根据仪器中的改正公式对测后气象进行改正。1.3.2 棱镜常数改正。对于全站仪的反射棱镜而言，能将发射岀的调制光按照原路返回。 对于棱镜常数而言，即为棱镜光学中心相对于机械中心的距离，在设计过程中均为固定值。如对于拓普康的仪器而言，多为0,莱卡的仪器多为-34.4?mm。但就实际情况而言，单看棱镜常数是存在系统误差的，有的甚至能够达到4?mm甚至更多。而我们通常所检定的常数反应的是系统的整体误。因此，在测量过程中棱镜是否配套，将直接决定测量准确性。选择配套棱镜的 另外一个理由是

7、：全站仪只设置了测距常数的修改程序，而不能直接对加常数进行修正。1.3.3 仪器加常数改正。该常数是因为仪器机械中心和光电中心不重合所引起的，在岀厂 时已调试为0，根据测定结果进行改正。1.4在全站仪操作使用过程中应注意的问题在全站仪操作使用过程中，应注意以下几个问题。(1 )在强光照射条件下进行观测时，应给仪器撑闪遮挡，并带上遮阳罩，以免影响测量精 度。在复杂地形下进行测量作业时，应由专人对仪器进行看管，防止仪器丢失。在光滑地面架 设仪器时，应采取相应措施，防止仪器滑倒。(2 )在仪器假设时，应尽可能选择木质三脚架，在使用金属三脚架时很容易产生振动，从 而影响测量精度。(3 )测站之间距离较

8、远而需要搬站时，需将仪器卸下装箱背走，并检查仪器箱是否锁好。 测站间距离较近时，可将仪器与三脚架一起扛在肩上，但是要注意仪器应直立放置，并防止在 搬站过程中发生晃动。(4 )当仪器发生故障而不能使用时，应立即对其检修，否则会影响仪器的后续使用，并且 会造成测量过程中出现粗差。(5 )光学元件需保持清洁，防止用手直接触摸仪器的光学元件，在沾染灰尘时，应用柔软 的清洁布进行擦拭。(6 )在潮湿环境中作业时，应将仪器表面的灰尘、水分擦拭干净后装箱，在回到仪器室后， 将仪器取出，放在干燥处，在彻底晾干后装箱。1.5 全站仪电池的使用与维护电池作为全站仪最重要的部件之一，在应用过程中应加强对它的保护工作

9、，外业作业时间 长短取决于电池的电量以及质量的好坏。为此，在电池的应用过程中应注意以下几个方面。(1 )在电源打开期间取出电池很可能会造成数据的丢失，因此必须在关闭电源后再将电池 装入或取出。(2 )不要进行连续充电或放电，不然可能会造成电池的损坏。(3 )充电电池可以反复使用，但应尽量避免在有剩余电量的情况下充电，不然会缩短电池 的使用寿命。2 GPS-RTK 作业原理与操作过程中常见问题2.1 GPS-RTK 测量定位的基本原理GPS-RTK 是一种基于高精度载波相位的实时动态差分定位技术，由流动站进行信号接收并 根据所提供的差分信息进行改正，从而获得高精度的测量结果。另外，由一台或多台接

10、收机设 置为流动站，能够实时获取本站的坐标数据以及测量精度，并且能够随时与预测精度指标进行 比对，能有效提升坐标、高程精度。该种技术的出现为测绘领域带来了一次根本性的变革，在 现阶段的工程测量中得到了较为广泛的应用。同时，GPS-RTK技术具有精度高、速度快、操作简便的等特点，除了应用于一般的工程测量外，在高精度的桥梁工程、海峡工程、安装工程、 隧道贯通以及管道工程等各类工程建设中得到了较为广泛的应用。如对在贯通控制测量方面的 应用而言，能利用联测所建立起的基准方向来对隧道开挖方向进行控制，从而确保隧道贯通测 量的精度与准确性。2.2 GPS-RTK 作业中常见的问题及建议2.2.1 基准站的

11、选择。在确定基准点时，应首先在图上进行设计，对数据点的有效覆盖半 径进行分析。基准点设置不需要通视，而且网的图形结构也相对比较灵活，所以选点工作相对 而言比较方便。但在设置过程中，还应注意以下几点。(1 )将点位设置在易于设备安装、视野开阔的较高点上；(2 )点位目标应明显，其竖直方向 15o 以上不得存在障碍物，以免遮挡物影响信号的吸收。(3 )点位应尽可能远离大功率电磁波辐射源，将其距离控制在 200?m 以上，以免电磁波对 GPS言号所造成的干扰。(4 )点位附近应尽量避免存在水域或其他影响信号接收的物体，以降低多路径效应对测量 精度所造成的影响。而当测区内不存在合适控制点来进行基准站设

12、置时，也可以基准站任意摆 放的形式进行设置。2.2.2 观测时间的选择。当卫星系统对于美国位置而言，是最佳位置的时候，世界上部分国家不能够很好地被卫星覆盖，这时卫星信号较弱，用GPS-RTK测量技术很难获得固定解。同时，受到电离层的影响，每天的中午时分是电离层影响最为显著的时刻，这时用GPS-RTK测量技术也很难获得固定解，因此在具体的测量过程中应尽量避开这些时间段。2.2.3 设置天线时应注意的问题在天线的设置过程中，应注意以下几种问题：( 1)对于正常点位而言，天线应架设在三脚架上，且天线基座上的圆水准泡必须整平。(2 )对于特殊点位而言，当天线需要设置在觇标等设施上时，应先将觇标顶部拆除

13、，以避 免其对GPS信号的遮挡。(3 )天线架设不宜过低，通常应控制在离地面 1?m 以上。在架设好天线之后，应在距离圆 盘天线间隔120?°的三个方向分别两区仪器高，确保三次的测量差在3?mm以内，并取三次的平均值记录在手簿上。2.2.4 对转换参数的求解。对于转换参数的准确性而言，和控制点数量、点位分布关系等因素有着非常密切的关系，因此在控制点选择过程中应尽可能地确保控制点均匀分布，并且覆 盖整个测区。同时，对于不同的基准点而言，应采取不同的匹配方案，也可选择不同的计算方 法来获取转换参数，并选择精度高、残差较好的一组使用。同时，对于转换参数而言，具有一 定的区域性，因此求解出的

14、参数不能应用于其他测区。通常情况而言，相似变换法是较为严密 的方法。在区域相对较小的情况下，也可采用三参数，即X 平移， Y 平移， Z 平移，而将其他几种参数变化视为 0，这只是七参数的一种特例。2.2.5 与已知坐标的检核。使用GPS-RTK技术在正式开始测量工作之前，需在其他控制点上测出其坐标以及高程，并进行相应的检核，在出现问题时应及时采取相应的改正措施。226 GPS-RTK数据链的有效半径。在 GPS-RTK测量过程中，受到定位精度要求与信号传播的限制，基准站与流动站之间的距离应尽量控制在10?km 以内，避免因距离太远，信号在传播过程中受到山体、高大建筑、强磁场等设施的阻碍而产生

15、衰减，从而降低测量精度。因此， 在实测过程中，GPS-RTK测量作业的实际半径多控制在4?km以内。在条件允许情况下，也可在基准站与流动站之间选择GPRS网络连接，能有效提升二者之间的有效半径。2.2.7 开机观测过程中应注意的问题在设置好天线之后，在外业操作过程中，还应注意以下几点事项。(1 )在开机后，接收机显示正常并进行相应的自检之后，方能输入有关测站与时段信息。(2 )在接收机开始工作后，应注意查看卫星数量、信号质量、相位测量残差、实时定位结 果以及存储介质记录情况等。(3 )对于同一个观测时段而言，不允许关闭电源后重新启动操作，并且不允许存在改变卫 星高度角、改变数据采样间隔、改变天

16、线位置、按动关闭文件与删除文件等功能。2.2.8 高程精度。对于我国现有的高程异常分布而言，存在着较为明显的区域差异，甚至部分地区还是空白，这使得GPS大地高程转化成海拔高程工作的开展比较困难，精度分布也极为不均匀。因此，对于GPS-RTK作业模式而言，高程转换必须明确，在具体的转换过程中应选用高程 精度较好的已知点参与计算。在条件允许的情况下，可选择较高精度的水准点来对基准点的高 程进行单独计算，而此时至少需要选用 4 个以上的已知水准点来参与计算。2.2.9 无数据与伪距解问题。在GPS-RTK作业过程中，流动站在遇到树林边缘、大型反射源、磁场等设施时，很容易出现此问题，这时可选择升高天线

17、、将接收机移动到开阔位置，待 数据稳定后移回待定点，通常情况下就可将此问题解决。2.2.10 地形因素对 GPS-RTK乍业的影响我国的地形地貌相对比较复杂。在具体的工程测量 过程中，为了提升作业精度并获取完整的数据，操作人员应根据卫星星历与天气预报，选择最 佳的观测时段。同时，卫星的几何分布情况越好，定位精度也就越高，用compass 平差软件等能够观察卫星分布的多项指标，为此可根据预测结果来对工作计划作出合理地安排，以满足特殊工作环境 与工作地形的要求。3 结语综上所述，现代化测量技术的应用大大提高了测绘行业的作业效率。经过多年的实践和理 论研究，全站仪和 GPS-RTK测量技术在测绘行业中均表现岀诸多优越性，不仅可以节约工作时 间，提高了工作效率，而且可以保证测量的精度高，操作简便，减少了操作人员的工作难度。同时，在今后的工作过程中，还应加强