全站仪与RTK曲线测设在困难地段中应用的比较

摘要:随着测量仪器的不断更新和计算机的普及,使得测绘工作在困难地段曲线测设方法上有了多样化发展。文章论述了全站仪自由设站法测设曲线工作原理、测设程序及计算方法和RTK测设原理及测设要点,并对两种测设方法进行了分析比较。

关键词:RTK;全站仪;自由设站;曲线测设

中图分类号:U412文献标识码:A文章编号:1009-2374(2010)04-0032-02

随着测量仪器的不断更新和计算机的普及,使得测绘工作在困难地段曲线测设方法上有了多样化发展。例如在山区公路工程曲线测设中,经常会遇到交点转角大、外距长、外距和切线丈量有困难等问题。本文将针对困难地段曲线测设的常见情况,做出相应的解决方案,对原理进行论证分析,给出测设方法。

一、全站仪自由设站法测设曲线

(一)测设原理

自由设站测设曲线法是在一些已知点上安置棱镜并自由架设全站仪,通过棱镜的观测进行全站仪设站,然后以当前的全站仪为站点观测待定点,之后通过计算获得带测点的坐标,使用全站仪测量测站点坐标后,并测设线路曲线桩位点,在条件许可时利用控制点直接放线。无论采取何种方法设置桩位点均应保证自由测站距离被测曲线上各点距离较近且方便,设定好后应及时在自由测站设置木桩或标石等标志物,同时为了避免重复设站而节省作业时间而采取在待测的自由测站上安置仪器,并采用侧边交会或边角联合交会等方法待获得观测数据之后对测站坐标进行计算,在根据计算结果进行放点。

(二)测设程序

室内计算。根据提供的设计及勘测资料在室内计算出曲线起点、中点以及终点等特征点的坐标,之后根据施工设计及施工方案中带测点间距要求计算出桩位点坐标及相关数据。

现场选点。到施工现场实地选择能够直接测定曲线上各待测桩位点的位置的测站点,即所谓自由设站点,并与该点架设全站仪,采用线交会或边角联合交会法测量出自由站设点坐标。

测量计算。对曲线上各带测点测量,并根据测量结果反算出自由测站点到曲线上各点的方位角及边长。

确定位置。根据反算出的方位角及边长在实地确定曲线上各点的实地位置。

(三)曲线上带测点坐标计算

特征点坐标计算。特征点坐标计算应根据设计资料提供的交点坐标及切线长来计算起点、终点坐标,之后由转角和外距计算中点坐标。

其余各点坐标计算。对于曲线上其余各点坐标计算多采用偏角法,计算公式为:

其中:β――偏角;L――弧长;C――弦长;R――曲线半径。

其计算过程为以曲线起点为极坐标起算点,用求出的偏角值和相应弦长计算各桩位点坐标,即采用弦长定距离的弦偏角法,若采用偏角定方向之后用丈量一定距离短弧来进行放点的方法则被称为弧偏角法;之外还有先用曲线起点、终点或交点求出圆心坐标,再取曲线圆心为已知点,弧长所对应的圆心角为方向角,半径为边长,按照极坐标方法计算出曲线上桩点坐标的方法。

二、RTK测设曲线

(一)测设原理

RTK测设技术即采用实时动态载波相位差分技术,该方法具有观测速度快、无积累误差、自动化程度高等优点,整个测设过程由一台基准站和多台流动站组成一个有机整体,基准站将接收到的伪距、载波相位观测值及其坐标等数据通过数据链传送到流动站,流动站在接收到该观测数据及接收到的卫星数据后首先完成初始化,之后将接收到的基准站信息传输到控制器内,并将基准站载波信号与本身接收到的观测信号进行差分处理和校正得到GPS坐标系统与地面控制测量坐标系统间的转换参数,继而求得测点坐标。

(二)测设要点

1.数据的导入和导出。利用相关软件将计算的曲线点坐标导入新建项目中,即可在项目中形成曲线点坐标的展点图,之后将该文件以动态数据文件格式用Trimble Data Transfer传输软件将其发送到手薄为放样所用。

2.站点设置。基准站应设置在已知点附近并要保证站点安全、地势平坦、视野开阔;流动站设置用已知点的WGS-84坐标及对应的网格坐标来求得本地区转换参数,并将该参数输入到手薄当中,并对其中多个已知点进行检查,同时应注意电台和参考站频率一致。

3.缓和曲线测设。根据导入的放样相关数据寻求最近点,之后根据手薄提示移动RTK流动站来找到缓和曲线开始里程点,将所用仪器气泡居中并将杆对中后可以根据仪器数据记录开始里程点,并可以据此对其它站点类推。曲线中点的放样坐标和理论坐标较差横向和纵向分别为3和2cm,而常规仪器对应值则均为4cm,由此可知该种测量方法满足缓和曲线的要求。

三、RTK测设与全站仪测设的比较与分析

目前公路勘测中虽已广泛采用全站仪等先进仪器设备,但常规测量方法受通视情况、天气情况和作业条件的限制,作业强度大,人为因素造成的误差明显,且效率低,勘测设计周期长。利用RTK测量能克服上述缺陷,并提高作业的效率,减轻劳动强度,保证公路勘测设计质量。

(一)RTK测量特点

观测时间短。采用RTK实时动态方式测量,可在5秒以内求得测点坐标。

操作简便。RTK测量的自动化程度很高,目前GPS接收机已趋小型化和操作简单化,观测人员只需将天线对中、整平,量取天线高打开电源即可进行自动观测,利用数据处理软件对数据进行处理即求得静态站测点三维坐标。而其它观测工作如卫星的捕获,跟踪观测等均由仪器自动完成。

全天候作业。RTK施测可在任何地点,任何时间连续地进行,一般不受天气和时间的影响。缺点基准站应安置在视野空阔的已知点上,周围无强大的电磁波辐射源;流动站应避免天空遮挡。

(二)全站仪测量特点

测站灵活,不受视野空阔电磁波辐射源等因素限制,但是当曲线较长或中间有障碍物影响时,工作进度缓慢。

四、结论

综上所述,对比两种测设方法,各自都有其优缺点。在目前的曲线测设中,极坐标法是比较理想的工作方法,与RTK测量技术对比各有千秋,而RTK施测也会受到一些因素的限制,在实际工作中我们常采用全站仪与RTK联合测绘来互补。可见每一种方法的选用都应根据施测的实际情况而定,因地制宜地选择合适的方法,才能有效地解决困难地段的曲线测设,顺利地完成工程任务。在这里,我也希望随着科技的发展,会涌现出更多高性能的测绘仪器,使得测量方法趋于多样化、便捷化;测量成果高精度化使我们能够有效地解决困难地段的曲线测设问题。

参考文献

[1]徐绍铨,等.GPS测量原理及应用[M].武汉测绘科技大学出版社,1998.

[2]李延山.全站仪自由设站坐标解求和精度分析[J].工程建没与档案,2003,(3).

[3]游祖吉.测量平差与教程[M].北京:测绘出版社,1991.

[4]常小林,王德佳,凌成,等.RTK技术在铁路曲线定测中的应用[J].煤炭工程,2007,(10).

作者简介:罗铁良(1957-),男,北京人,河北中色测绘有限公司工程师,研究方向:工程测量、地籍测绘、摄影测量与遥感;刘洪德(1957-),男,陕西城固人,河北中色测绘有限公司工程师,研究方向:工程测量、地籍测绘、摄影测量与遥感;贾云生(1958-),男,山东人,河北中色测绘有限公司工程师,研究方向:工程测量、地籍测绘、摄影测量与遥感。