RTK及全站仪联合作业在高速路征地项目中的综合应用
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随着测绘技术的不断进步，全站仪和rtk两种高效的数字测量技术，在数字化测图中发挥着举足轻重的作用。但因各自存在的不足，使得采用单一设备作业的方式，从成本管理、质量控制等方面而言，还存在着很大的提升空间。RTK及全站仪联合作业，扬长避短，各取所长，就能在测绘作业中，更好地提高效率、控制成本、减少误差。因此，研究RTK与常规测绘仪器在工程实践中的协调配合使用具有理论研究价值和实践应用的现实意义。
一、RTK协同全站仪联合作业必要性分析
目前，数字测图野外数据采集主流设备为全站仪与RTK，两种测量方法单独使用，存在以下不足：
全站仪，即全站型电子速测仪（Electronic Total Station）。是一种集光、机、电为一体的高技术测量仪器，是集水平角、垂直角、距离(斜距、平距)、高差测量功能于一体的测绘仪器系统。全站仪因其能够方便精确地测量出角度(水平角和垂直角)、距离(平距和斜距)以及点的平面坐标和高程,在施工测量放样中已经被广泛应用。采用全站仪进行数字测图，设站灵活，操作简单，自动记录，自动计算，直接获取地面点三维坐标，成为勘测、设计、施工和管理不可或缺的测量工具。其缺点是通视要求高，受地形和人为因素影响大；建网程序繁琐，作业量大，人员投入大，外业时间较长；
RTK（Real Time Kinematic）又叫实时动态差分测量，简称动态GPS。它采用了载波相位动态实时差分方法，使用户能够实时得到厘米级定位精度。RTK技术因其观测时间短、误差不积累、人员投入少、作业效率高等特点，广泛应用于工程测量、数字化测图等领域。但RTK的工作原理决定了在野外测量时，其作业范围、初始化能力、测量精度等都取决于卫星信号的强弱。因而，出现穹顶卫星数不够、云层过厚、多路径效应干扰、电离层干扰大、作业半径超限、障碍物过高等情况时，RTK可能无法测量或测量精度、稳定性不高；同时，RTK高程测量需预先对大地水准面进行精化，转换要求高。
因为单一使用RTK或全站仪所存在的缺陷，使得在测量实务中，综合使用两种仪器联合测图，即对空旷地区的地形和部分地物用RTK测量，对村庄、城市内的建筑物、构筑物用RTK实时给出图根点的三维坐标，然后用全站仪进行碎部测量，这样可以大大加快测量速度、提高工作效率。下面，笔者将通过实例对RTK及全站仪协同作业模式进行介绍。
二、RTK协同全站仪联合作业方式实例研究
（一）、测区概况
笔者所在单位承担了某高速路征地勘测定界测量任务，该项目在本市境内跨越19个行政单位，全长约34Km，为带状图测绘放样。测区属丘陵地，地形起伏、高低不平。北部地势较为平坦，多为农田和山坡地；南部多为山地，树木茂密且交通不便；全路段地形复杂，测量难度大。综合以上情况，通过认真讨论、试验和分析，决定对于该项目采用RTK联合全站仪作业的方式开展工作。
（二）、RTK协同全站仪联合作业模式简介
1、控制测量
采用静态GPS观测方式，在GPS-B、C、D、E级控制点下直接加密5″控制点。5″控制点按每公里约3个点的密度进行布设，根据线路长度，布设5″控制点约为89个。控制点高程可利用已知的三、四等水准联测的高程控制点和沿线附近已有的四等水准资料拟合求得各控制点的1985国家高程基准成果。
1）、控制点选点应交通方便、视野开阔、地基稳定、便于操作、远离各种干扰源（如电视台、电台、微波站、高压输电线、大型建筑物、水面等），有利于其他测量手段扩展和联测。
2）、控制点应至少有一个以上通视方向（可以不同等级点之间的通视）。应保证点位既能满足GPS的观测条件，又方便于常规控制测量的使用。
3）、GPS外业观测精度要求：
a）、GPS控制网相邻点间弦长精度应按下式计算确定：
σ=
（式中：σ-弦长标准差，a-固定误差，b-比例误差，d-相邻点间的距离）
GPS控制网的主要技术指标
4）、GPS测量数据处理
基线解算采用厂家提供的随机软件在微机上进行。基线解算可采用单基线模式解算，也可以只选择独立基线按多基线处理模式统一解算。基线解算应合理的选择剔除基线，同一时间段观测基线的数据剔除率宜小于10％。
由独立基线组成的独立环的坐标分量闭合差和全长闭合差应满足：Wx≤ σ，Wy≤ σ，Wz≤ σ，W≤ σ
（式中： ，σ- 弦长标准差（mm），n-同步环中的边数）
同一条边任意两个时段的成果互差（复测基线），应小于GPS接收机标称精度的 倍。
5）、GPS网平差计算
GPS内业数据处理采用武汉大学GPS工程研究中心PowerADJ平差软件（或SupperADJ）进行平差计算。所有采用的基线均应为整周固定解。同步环和异步环均应按规范中要求进行检核。当各项要求符合标准后，应以有效观测最长的一个重合点的WGS-84系三维坐标作为起算数据，进行GPS网的无约束平差。基线向量的改正数（VΔx，VΔy，VΔz）应不大于3σ。
在无约束平差确定的有效观测基础上，进行三维约束平差。约束平差中，基线向量的改正数与剔除粗差后无约束平差结果的同名基线相应改正数的较差（dVΔx，dVΔy，dVΔz）应不大于2σ。
否则应调整起算点联测方案，剔除不兼容的起算点。
2、图根点及碎部点数据采集
在上空开阔的地区(主要是田野、公路、河流、沟、渠、塘等)，完全可以用RTK作业模式测量碎部点；遇到一些对卫星信号有遮蔽的地带（密林、山谷、村庄等），无法使用RTK测量时，可用RTK实时测定图根点，再利用全站仪采集地形、地物等特征点。其具体操作方法如下：
首先在较开阔的地方分别布设四、五个图根点，布设时要求这些点至少相邻两点通视；然后直接利用RTK测定其坐标，把测量结果交给全站仪组，全站仪组把这些点作为已知控制点，在其上架设仪器进行碎部测量，全站仪组在施测前必须对测站和定向点的距离(或坐标差)与高差进行检核，防止出现粗差，如果需要，该图根点必须重测。
在采集地形地物特征点时，采用全站仪内存记录碎部点坐标和现场绘制草图的方法实测。可直接采用RTK流动站进行碎部点数据采集时，其操作步骤是：流动站在初始化完成后，利用附近3个已知的控制点求坐标转换参数和高程异常，然后进行碎部点的施测，每点观测2s，观测数据存入内存，同时，现场画草图，等到内业进行数据编辑。
在作业过程中，应遵循以下精度控制要求：（1）、利用RTK测定图根控制点。在测设图根控制点时，必须正确输入求解的坐标转换参数，并在已知高级点上测量并进行坐标和高程较核，确保无误后，方可正式进行图根点测量。测量时，宜采用小三角布设的方式，且要均匀检测30%数量的控制点（重复测量30%控制点），检测方法可采用同精度检测，也可采用高精度检测。其精度应满足“图根点相对图根起算点的点位中误差不得大于图上0.1mm，高程中误差不得大于测图基本等高距的1/10”。
（2）使用全站仪进行测量。使用全站仪在图根点上设站、定向、检查，误差在±5以内时，在实测碎部点坐标和高程处，利用全站仪记录该地形点的相关数据，并输入每个地物点的特征编码和绘制工作草图，以备内业修图使用并检查编码输入的正确性。
三、结语
本文在已有的GPS-RTK及全站仪的研究资料和应用成果的基础上，重点研究了GPS-RTK与全站仪联合作业的作业方式，探讨了两者联合作业的可行性及具体方法。通过上面的实际运用我们了解到，RTK与全站仪联合作业，可发挥各自的优势，减少作业工序，简化控制网建网选点、观测、计算过程，增进界址点、特征点数据采集效率，减少误差，提高效率，加快进度，保证质量，节省投入有着非常显著的效果。
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