２０１２年第７期 西部探矿工程 １８３ 关于全站仪配合ＲＴＫ放样方法的应用与精度分析 马 震 ，王文彬 （地矿测绘院，乌鲁木齐８３００１７） 摘要：全站仪作为一种较为先进的测量仪器，具有自动化程度高、精度高以及应用广的特点，但实际 的使用中免不了受到测量距离以及通视条件的；ＲＴＫ技术同样作为近年来兴起并逐渐改善的测 绘技术，具有精度高以及速度快的特点。将二者有机的结合起来使用在理论上有提高放样速度的可 能，从而实现了优势的互补。基于此思想，进行了理论推导，从而得到了相关的精度计算公式，从而证 明了二者的结合确实可以满足提高精度的要求。 关键词：全站仪；ＲＴＫ；应用；精度 中图分类号：Ｐ２８４ 文献标识码：Ｂ文章编号：１００４—５７１６（２０１２）Ｏ７一Ｏ１８３一Ｏ３ 尽管全站仪在实际的测绘中有着极大的应用价值， 但是当出现通视条件较差的复杂环境、起伏较大的地面 时，此方法就会面临极大的困难。而ＲＴＫ技术的出现 恰好弥补了这一缺点，避免了建立施工控制点，从而大 大降低了劳动的强度，提高了测量的效率、节约了经费。 当然在对通视条件较困难的特殊地段由于ＲＴＫ技术 失锁严重，致使放样的效果受限，因此一般用于较为宽 阔地带的放样。这样既避免了ＲＴＫ测量在某些条件 下的不足，又避免了常规的全站仪放样低效。从而使得 全站仪按照不同的分类标准可以进行不同的分类： 按其结构分，可以分为积木型、整体型。顾名思义 前者是可以将电子经纬仪、记录器以及测速仪分离使 用，而后者则通过现代化的手段将各部分整合到一块， 提高了设备的精度。 按全站仪的｝贝４量功能可以分为以下４类：经典型全 站仪、机动型全站仪、无合作目标型全站仪以及智能型 全站仪。其中机动型全站仪可以实现对于望远镜以及 照准部的自动驱动，无合作型全站仪在不便于安装发射 棱镜的条件下有着较为明显的优势，而智能型全站仪则 更为的先进，可以称得上是测量机器人，可以在软件的 控制下完成多个目标的测定。 按照全站仪的测距可分为３类：短距离测距全站仪 （测程小于３ｋｍ）、中程测距全站仪（测程在３～１５ｋｍ） 以及长程测距全站仪（大于１５ｋｉｎ）。 １．２ ＲＴＫ综述 两种仪器在实际的测量中相得益彰，有效地提高作业效 率。 １全站仪、ＲＴＫ综述和对比 １．１全站仪的分类概述 全站仪也叫做全站型电子速测仪，在设计中采用了 光技术、机电技术等高科技手段，可以实现对于垂直角、 水平角以及距离、高差的精确测量。仪器由电源部分、 测距系统、通讯接口、显示屏、数据处理部分、测角系统、 键盘等部分构成。全站仪几乎可以用在所有的测量领 域。电子全站仪由电源部分、测角系统、测距系统、数据 处理部分、通讯接口及显示屏、键盘等组成。 之所以叫做全站仪是因为通过一次性的安装就可 以实现该站全部测量工作，因此被广泛地应用于地下隧 道施工以及大型的建筑，甚至变形监测领域。全站仪作 为光学经纬仪的升级换代产品，使用光电扫描度盘替代 光学度盘，实现了数据的自动显示以及记录，极大地简 化了测角的操作步骤，同时避免了期间误差的出现。 ＊收稿日期：２０１２－０５—０８ ＲＴＫ即实时动态差分方法，是一种较为先进、常用 的测量辅助手段。由于之前的测量数据都要经过后续 的解算才可以得到较理想的精度，因此有很大的使用弊 端。而ＲＴＫ技术采用了载波相位动态实时差分的方 法，可以在实际的测量中实时地获得厘米级的精度，极 大地提高了作业效率。 １．３ ＲＴＫ与全站仪的比较 １．３．１使用条件 全站仪的使用必须有充足的可见光，因为在实现了 自动测量后仍旧需要人眼进行目标的瞄准，如果光线较 第一作者简介：马震（１９８３一），男（回旅），乌鲁木齐人，助理工程师，现从事测绘生产技术质量管理工作。 １８４ 西部探矿工程 ２０１２年第７期 弱就影响了对目标的观测；其次还要有光学通视，也就 是在目标物与观测仪之间不能有遮挡物，以防止瞄不准 目标或者测量不出数据。 ＲＴＫ技术不需要很强的光线，但是要求对天的光 学通视，因为此技术要利用人造卫星的信号，而此信号 又比较弱。因此要求在开阔的天空下进行；ＲＴＫ各主 机之间不需要光学通视，即固定不动的主机以及流动站 的主机不必光学通视，因为连接使用的是无线电信号。 由于实际中对天的通视要比光学的通视更易于实 现，所以ＲＴＫ技术应用的更为广泛。 １．３．２测量的距离 一般的全站仪可以说是短距离测量工具，因为其最 长的测距也就１５００ｍ，再远的话人眼就会难以辨认目 标；而ＲＴＫ技术的一般测量距离在１００００ｍ左右，因此 在实际的测量中可以一次性地完成测量任务。 １．３．３测量的误差 正如上面提到的测量距离问题，由于全站仪要在实 际的测量中搬站，在此过程中会产生误差，毕竟每个站 点都不是绝对的精确，这一理论叫做误差传播理论 即 搬站的次数越多，累积的误差值也就越大。 由于ＲＴＫ技术在测量过程中得到的每一点的误 差都是相对于基准站而言的，不会像全站仪那样出现误 差传播的问题，更不会有误差累积的后果。 １．３．４引点问题 无论在发达的城市还是在落后的乡镇，控制点的数 目都不足够。此时使用全站仪不可避免地产生误差的 累积效应；而使用ＲＴＫ技术就不必担心控制点的问 题。 １．３．５人员问题 全站仪实施测图至少要３个人，且都是专业人士； 而ＲＴＫ只需要一个专业人士，此外放样的效率也是极 大的优于全站仪。 ２全站仪配合ＲＴＫ放样的方法 如图１所示，点Ａ、Ｂ位于较为宽阔的地带，可以由 ＲＴＫ实施放样；而Ｃ点处于对天通视困难区域，致使 卫星的信号严重的失锁，使用ＲＴＫ放样达不到要求的 精度。因此可以首先使用ＲＴＫ放样的Ａ、Ｂ两点作为 全站仪坐标的已知测量控制点，通过安装在Ａ点的全 站仪以及向Ｂ点的后视定向，从而可以通过移动棱镜 达到放样点Ｃ点的目的。 ３精度分析 对于通视困难地区全站仪配合ＲＴＫ放样与传统 的全站仪放样有着本质的不同，即定向点Ａ、Ｂ并非已 知，只是经过ＲＴＫ放样的点，也就不可避免的存在误 Ａ 图１全站仪配合ＲＴＫ放样 差。因此得到的Ｃ点的误差就不仅与全站仪的精度有 关，还与定向点Ａ、Ｂ有着极为严密的关系。由图１可 以得到以下关系式： ｃ＝３７Ａ＋Ｄａｃｃｏｓａ￣ ｙ ＝ＹＡ４－ＤＡｃｓｉｎ￣ａｃ 式中：３２ ＇——Ｃ点Ｘ坐标； ——Ｃ点ｙ坐标； Ｄ＾ｃ——Ａ点到Ｃ点的距离。 一 ＡＢ一８ 经过对以上两式的全微分处理以及应用误差传播 定理可推出： ２：ＣＯＳ２口＾ｃ ；＋ 确＋ 二 垒 丝± ｚ Ｄ … 幔一ｓｉｎ２口＾ｃｍ；＋ 砩＋ ２ 一２ ＾ｃ缸ＡＢ＋Ｄ ， 一—— ——一ｍ 式中：ｍ ——全站仪的测距误差； 脚——全站仪的测角误差； 一ＲＴＫ放样误差； ｐ＝２０６２６５ ； ｃ、△ ——ＡＣ边的坐标差值； △ ＡＢ、△ ——ＡＢ边的坐标差值。 当利用等影响原理时，可以假设ＲＴＫ放样点Ａ、Ｂ 在ｚ、Ｙ两个方向上的位差相等，即 一豫一 。而Ｃ 点的放样误差可以写为： ７ 一ｍ ２一 ； 整理以上各式可以得到Ｃ点的点位误差为： 一 ＋ 硝＋２［ 十（ ）。一 ｃ。 考虑到常用的全站仪标称测距精度为±（２＋２× １Ｏ Ｄ）ｍｍ，平均的测距长度在施工放样时取值为 ２００ｍ。因此根据测角测距的匹配原则，与之对应的标 称测角角度适宜取为２ 。同时在参照了导线的测量技 ２０１２年第７期 西部探矿工程 １８５ 术要求以及其它的因素的情况下，设定ｍ 一３．５ｒａｍ， 一的坐标的误差仅为０．００８。总之，通过全站仪与ＲＴＫ １１ 。由实际的测量经验知道，ＲＴＫ平面的定位误差 在距离基准站５ｋｉｎ左右处不大于２０ｒａｍ，相应的位差 技术的配合完全可以满足工程对于放样精度的要求，同 时也要注意已知点本身存在的误差对于测量结果的影 响。 ５全站仪应用前景 ｙｙ／，￣－－－１０√２ｍＩＴＩ，ＤＡＣ—ＤＡＢ＝２００ｍ， 一１８０。。将以上各项 带人上面式子得后一项为１２００ｒａｍ ，前两项之和为 １２６ｒａｍ ，得到７ 为３６．５ｍｍ。由此计算也可见，全站 仪本身对于待放样点的影响远小于ＲＴＫ放样已知点， 近年来随着计算机技术的迅猛发展以及工业技术 的成熟，并且在用户对于测量手段精度、便捷性的需求， 因此在进行全站仪配合ＲＴＫ放样时要首先确保ＲＴＫ 的放样精度，在此基础之上才能使得二者的结合得到较 为理想的结果。 ４实例分析 此实例分析的目的是检验ＲＴＫ与全站仪配合放 样的精确度是否满足了放样点的精度要求，方法是通过 已知的控制点进行试验。设定Ｄ 、Ｄ２为已知的控制 点，通过这两点与ＲＴＫ放样点Ａ、Ｂ结合起来，实现对 于Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ点的放样。具体的实验步骤如下： （１）首先利用基准点Ｄ 、Ｄ２，通过ＲＴＫ技术放样Ａ 点与Ｂ点； （２）将全站仪放置于Ａ点，另一个作为后视定向 点，实现对于Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ点的放样； （３）以Ｄ 、Ｄ２为基础通过全站仪实现对于Ａ、Ｂ、Ｅ、 Ｆ、Ｇ、Ｈ各点的坐标的测量； （４）最后将实际测的坐标与待放样点的设计坐标对 比，以检验其放样的精度。 表１一个实例的误差情况 从表１的两组数据的对比可以明显地看到，Ｅ、Ｆ、 Ｇ、Ｈ各点的点位坐标与设计坐标的差值仅为０．０１２， 而经过ＲＴＫ直接放样的两点的设计坐标与实际测量 促使了测量技术不断的发展，现今全站仪已经出现了防 水型、自带内存型以及防爆型、电脑型等更能满足特定 用户需求的设计类型。 当今世界上精度最高的全站仪可以在测角上达到 ０．５２ ，相应的测距的精度在ｌｍｍ＋ｌｐｐｍ，并且在自动 目标识别的帮助下可以实现全天候的工作，既可以选择 自动操作，也可以手动操作；既可以远距离地遥控操作， 也可以进行机载应用程序控制。 同时数据记录器的存在使得计算机与全站仪的连 接更为方便，实现了野外测量的自动化、高效化以及精 确化。全站仪作为一种常规的测量仪器，特别是在与相 应的技术配合使用的情况下无疑会使得测绘工作更为 轻松、精确、高效，在日后的工作中也必将发挥越来越大 的作用。 ６结束语 总之，ＲＴＫ尤其在那些透视条件差、地形复杂的环 境下有着更为高效的特征，比全站仪效率至少高２倍； 但是当ＲＴＫ失锁严重或者放样的精度受限的情况下 全站仪又有着自身的巨大优势。因此二者的配合可以 实现高效放样的目的。同时以上的计算分析也表明二 者的配合可以得到满意的放样结果，并且有理由相信， 随着技术的发展，其精度、效率会更高。 参考文献： ［１］刘文亮．全站仪施工放样测量的精度探讨ＥＪ］．山西焦煤科 技，２ｏｏ８（５）：３０－３２． Ｅ２３顾孝烈，鲍峰，程效军．测量学［Ｍ］．２版．上海：同济大学出 版社，２００６． ［３］马书英，刘晓宁．新仪器、新方法在工程放样中的应用［Ｊ］． 北京测绘，２００８（２）：６０－６２． ［４］左淑红，左凤呜，郑丽娜．相对差分ＧＰＳ精度分析Ｉ－ｊ－￣．测绘 空间与地理信息，２００７，３０（２）：４２—４５． ［５］郭建东，冒爱全，殷忠．ＲＴＫ测量的方法与精度实验ＥＪ３．测 绘科学，２００６，３１（３）：５９—６１． ［６］包民先，高玉良，陆建雄．提高ＲＴＫ平面控制测量精度与 可靠性试验研究［Ｊ］．北京测绘，２０１０，９（４）：６５—６７．
