学文网摘要：随着测绘技术的飞跃发展，全站仪和GPS在地形测量中的应用越来越广，本文从全站仪和GPS的测量特点出发，介绍全站仪和GPS结合在公路原始地形测量中的应用，总结在测量过程中应注意的问题和概述其未来的发展趋势。
关键词：全站仪GPS地形测量 发展趋势
一、引 言
RTK（Real Time Kinematic ）实时动态定位技术是一项以载波相位观测为基础的实时差分GPS测量技术，其测量精度可以满足常规公路测量的要求。而全站仪适用于地形碎部点的采集。因此，如果在公路测量中利用RTK配合全站仪进行测量，这两种测量技术优势互补，在保持精度的同时，将会使测量速度加倍，提高了工作效益。
二、公路原始地形测量的主要任务
公路的原始地形***是在勘测阶段完成的，其主要用途是为设计阶段提供必要的***纸资料。因此，勘测是公路建设的开始，在勘测的初步阶段主要就是地形***的收集和测量。初步测量应根据批复的工程可行性研究，初步拟定的路线起终点、中间控制点及路线基本走向，在地形***、数字地面模型或航测像片上进行研究，拟定路线方案。
三、GPS和全站仪的优缺点
3.1 GPS RTK测量的优点
实时动态（RTK）定位技术是以载波相位观测值为根据的实时差分GPS（RTDGPS）技术，它是GPS测量技术发展的一个新突破，在公路工程中有广阔的应用前景。它用于测量地形***的主要优点有以下几点：作业效率高、定位精度高、全天候作业、GPS RTK作业自动化、集成化程度高。
3.2 GPS RTK的缺点
虽然GPS技术有着常规仪器所不能比拟的优点，但经过多年的工程实践证明， GPS RTK技术存在以下几方面不足：受卫星状况限制、受电离层影响、受数据链电台传输距离影响、受对空通视环境影响、受高程异常问题影响、不能达到100%的可靠度。
3.3 全站仪的优点和缺点
相对于GPS测量，全站仪就不受卫星信号的影响，只要能通视的地方就可以进行测量工作，减少了大气层带来的误差处理，与测量坐标系相融合，减少坐标系转换带来的误差和麻烦。
全站仪的缺点主要是在通视不好的地区，需要进行大量的搬站工作，积累了误差，降低了效益，不能全天候作业，自动化程度比较低。
四、GPS RTK和全站仪结合测量公路原始地形***
在地形测量中，为了防止测量误差积累，必须遵循从整体到局部、先控制后碎部的原则， 即先在测区内建立测量控制网，然后根据控制网进行测量。在测区利用GPS布设一级导线网，根据已知点均匀布设GPS控制点，用四等或更高级的水准等级进行高程联测。一级GPS控制网严格按照规范要求进行布设和实测，并且尽量每个点位兼顾两个方向的通视，以便全站仪的测量。
GPS与全站仪联合作业的流程，由于GPS与全站仪的开发完全基于不同的思路，使得两者频繁的交互作业与数据交换复杂而低效。各种GPS测量技术如：静态、快速静态、走走停停或是动态测量， 本身有其配合的软件， 并且表现出不同的精度。而全站仪测量数据与GPS成果较差一般被忽略，实际上在距离较近时全站仪的测量数据尤其是测距精度是非常高，经过改正后测距精度可以达到10-6D级以上。在大型测区， 基本控制（ GPS测量） 和加密测量（ 全站仪测量） 往往是同步进行的，不等精度混合平差既可提高整网的精度和可靠性，又能统一原始数据的录入。基于上述问题， 一些厂商开发了能对全站仪和GPS数据进行综合管理， 可进行联合网平差等功能的软件。基本功能包括数据导入、可视化、转换、检核、处理、平差、报表生成、数据导出、坐标转换、GPS 后处理、数据处理等模块可以帮助用户取得更好的工作效率，工作流程如***所示。
4.1 GPS RTK的测量
在进行RTK测量时，需要建立基准站，基准站建立在视野比较开阔、稳固的地方，流动站是采集点，应根据实际情况设置。
（1）基准站设置。在选定的点位上架设好仪器后， 用手簿启动基准站接收机，设置基准站各项配置参数，并输入基准站的天线高。将基准站的坐标通过单点定位测量出来后存储于所建立的任务中，再进行无线电台的连接，当无线电连接上后，即可将手簿从基站接收机上分离，基站设置启动完成。
（2）流动站设置。连接好流动站接收机、天线、测杆后，用手簿开启接收机，先进行测量类型、电台的配置， 使其与基站无线电连接，输入流动站的天线高，输入观测时间、次数，设置机内精度，施测获得数据。
RTK接收机可以实时得到地形点在WGS―84坐标系下的三维坐标。测量人员在地形特征点上立测杆，输入点号，并同时输入特征编码保存数据，另一测量人员画草***。因为RTK测量缺少必要的检核条件，作业时如果操作失误或某些技术问题处理不当，都将会给测量成果带来严重影响，所以在使用RTK，进行数据采集时，要经常检核。测得的坐标与已知点的坐标分量不得超过规定的限差，否则应重测。
在采集地形点过程中， 遇到高大建筑物、高压线、高大树木时， GPS信号会受到干扰，影响测量精度， 需要用全站仪进行测量。
GPS RTK的工作原理及模式
4.2 全站仪测量
将全站仪置于***根导线点上设站、定向、检查。若附近没控制点，则需要从最近的GPS控制点进行联测，保证控制点的正确性。施测碎部点坐标和高程点， 利用全站仪内部存储器记录观测数据、野外绘制草***、记录观测点号和相应地物。在数据的联合采集过程中， 充分利用了RTK的优势又利用了全站仪的优势， 弥补了二者的不足。利用RTK进行道路， ***地物， 地类界以及高程点的测量，对于RTK 信号比较弱的地区，如高大建筑物、高压线，高大树木等，利用全站仪在首级GPS控制点和加密的***根点上进行测量。这样就避免了同一地方的返工问题， 而且还提高了测量效率和测***的质量。
五、内业处理
5.1 坐标转换参数求定
在测量工作中通常使用的是北京54坐标系、西安80国家坐标系和一些地方坐标系，而GPS卫星观测的坐标系统为WGS―84坐标系，因此需要和通常使用的坐标系进行转换。坐标转换的方法（常用七参数法） 有两种。一是使用已有的静态数据求出转换参数；二是采取现场采集的方法，通过键入一定数量控制点的地方坐标，然后在这些控制点上采集WGS―84坐标，通过点校正拟合出最佳转换参数，而坐标转换的精度取决于已知参考点与待测点的几何关系。坐标参数的转换一般用Bursa模型，通过Bursa模型，利用重合点的两套坐标值，采取平差的办法可以求得转换参数。求得转换参数后，再利用上述模型进行各点坐标（包括重合点和非重合点的坐标转换）。但是，在实际应用转换参数时，必需考虑转换参数的区域性、时间性以及完整性。
5.2 地形***绘制
完成外业点的采集，内业就是成***，用RTK软件把所测碎部点和全站仪记录的数据传输至计算机，将数据格式转换为CASS软件数据格式。并在CASS软件中结合草***数字化地形***。
六、结语
在地形***测绘中，尤其是公路原始地形测量时，由于地形比较复杂，单独使用GPS或全站仪效益都不高，精度也比较低，因此，合理的使用GPS RTK结合全站仪进行数据采集，可以发挥各自的优势，在一定程度上不但提高了作业效率，而且节省了大量的人力和物力。实践证明，用GPS RTK联合全站仪进行数据采集是值得推广的一种方法。当然，在GPS RTK测量时应注意基线的检查、外业成果的检核、平差条件等，尤其是坐标之间的转换问题和高程联测。总之，随着GPS测量方法的改进，其测量精度将越来越高，全站仪的发展也将促使两者的有机结合，无棱镜全站仪、测量机器人的深入研究，这都会为GPS和全站仪结合测量提供有利的条件，将会使测量工作高精度化、自动化、和数字化。
参考文献
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[4] 王彩霞，薛建成. GPS在公路测量中应注意的问题.交通标准化，2003（08）
作者简介：
张荣，男，王帅，男，主要从事水利水电工程测量。单位：溪洛渡工程建设部测量中心;
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