全站仪与GPS RTK放样测量对比研究

【摘 要】目前放样测量一般使用全站仪和gps rtk。介绍了全站仪和GPS RTK放样测量的基本流程，分析了全站仪和GPS RTK测量的误差来源及减小误差的措施，并分别介绍了两者的优缺点。由于两者放样测量均有一定的局限性，在实际放样测量中，常使用全站仪和GPS RTK相结合的方法进行放样测量，可以明显降低劳动强度，提高工作效率。

【关键词】全站仪；GPS RTK；放样测量；误差来源；精度分析

施工放样是工程施工过程中，按照技术设计及施工需要，用一定的测量仪器和方法把设计的建筑物或构筑物的平面位置、高程测设到实地的测量工作。目前施工放样常用的仪器有全站仪和GPS RTK，两种方法放样流程完全不同。在全站仪放样时，首先需要布设控制点，在控制测量的基础上才能进行放样测量，需要的测量人员较多，过程繁琐，测量效率较低。GPS RTK受建筑物遮挡、测量误差等因素的影响，在施工放样中也存在一定的局限性。分析全站仪与GPS RTK放样测量的工作流程、研究其误差来源，总结两者的优缺点，对于以后的测量工作，具有一定的意义。

1 全站仪和GPS RTK放样测量对比分析

1.1 全站仪和GPS RTK放样测量的工作流程

全站仪放样利用全站仪的测角、测距功能，根据已知控制点坐标及放样点位数据，使用极坐标测量法、交会法等将设计坐标测设到实地的过程。该方法要求测站点需要与放样点通视，且在放样前需要进行控制测量工作。放样点位精度会随着全站立支站次数及放样距离的增加而降低。

在进行工地校正及精度检核后，将放样点的坐标数据输入到GPS RTK手簿中，使用GPS RTK的点放样功能，按照位置提示即可完成放样工作。由于仪器操作方便，一般1-2人即可完成放样工作。GPS RTK的测量范围较大，作业半径可以达到10km，且各放样点之间点位独立，没有累计误差。

1.2 全站仪和GPS RTK放样测量误差分析

不考虑控制点的精度影响，在放样过程中，均存在一定的误差。全站仪测量受到测角精度及测距精度的影响，GPS RTK受电离层和对流层传播延迟误差、接收机钟差、多路径效应、外部无线电干扰等因素的影响。

根据全站仪的测量原理可以得知，全站仪的放样误差主要存在两个方面，即测角误差与测距误差，两者均对放样精度存在一定的影响，全站仪无论是测角精度还是测距精度，都会随着距离的增加而降低；GPS RTK误差主要来源于电离层和对流层传播延迟误差、接收机钟差、多路径效应、外部无线电干扰等因素的影响，且精度也会随着流动站到基准站距离的增大而降低。

1.3 全站仪和GPS RTK放样测量优缺点分析

1.3.1 全站仪放样测量优缺点分析

全站仪可以方便精确的测量出角度、距离以及点的平面坐标和高程，在施工测量中应用较多，根据全站仪放样的原理，其放样点位之间的相对精度较高。如果放样测量区域通视条件差，地面高程起伏变化大，则放样难度较大；若测区没有控制网，则需要布设控制网；且放样过程中需要来回移动目标，需要2-3人相互配合才能完成，降低了劳动效率。

1.3.2 GPS RTK放样测量优缺点分析

根据GPS RTK测量的特点，GPS RTK可以进行大范围的测量工作，且在放样过程中，位置提示可以实时在手簿上显示，不需要多人配合测量，大幅度减少了测量作业人员，降低了劳动强度，提高了工作效率。但是受到电离层和对流层传播延迟误差、接收机钟差、多路径效应、外部无线电干扰等因素的影响，GPS RTK测量存在一定的误差，且缺乏必要的检核条件；同时GPS RTK不适合在建筑密集、上空遮挡较多的区域测量，具有一定的局限性。

2 全站仪和GPS RTK结合放样的工作流程

在实际放样测量中，可以使用GPS RTK与全站仪相结合的方法。满足GPS RTK测量要求时，直接使用GPS RTK放样，不能满足GPS RTK测量要求或放样精度较低时，使用全站仪放样。这样既解决了GPS RTK在放样测量中的局限性，又解决了常规的全站仪放样测量效率低下的问题。

2.1 测区概况

在某项目放样测量中，既有地形平坦、满足GPS RTK测量要求的区域，又有建筑密集区，测区概况见图1。

图1 测区概况示意图

如图1所示，A区建筑物密集，无法满足GPS RTK测量要求，需要使用全站仪放样；B区放样点点位分散，使用全站仪放样效率低且误差较大，适合使用GPS RTK进行放样。

2.2 放样的工作流程

A区放样时，使用GPS RTK测量图根控制点作为全站仪放样的起算点，图根控制点点位选择时需要满足GPS RTK的测量要求。由于GPS RTK可以大范围测量，B区可以满足GPS RTK测量要求，可以直接使用GPS RTK放样，无需布设控制点。GPS RTK结合全站仪放样测量的工作流程见图2。

图2 GPS RTK结合全站仪放样工作流程图

2.3 放样精度

根据工程实践经验及精度检核结果，采取严格的质量控制措施，GPS RTK与全站仪均能满足放样的精度要求。由于两者不用的特点，适用范围也不相同，GPS RTK适用于测量范围较大、点位之间相对精度要求较低的放样测量，全站仪适用于测量范围较小、点位之间相对精度较高的放样测量。

3 结 论

在工程放样中，全站仪和GPS RTK均存在一定的误差和局限性。全站仪测量主要受到测角精度及测距精度的影响，GPS RTK受电离层和对流层传播延迟误差、接收机钟差、多路径效应、外部无线电干扰等因素的影响较大。全站仪在通视条件差、大范围放样时有一定的局限性，在建筑密集区、卫星信号不好的区域GPS RTK无法进行测量。GPS RTK与全站仪结合放样，既解决了GPS RTK在放样测量中的局限性，又解决了常规的全站仪放样测量效率低下的问题。同时，由于两者不用的特点，适用范围也不相同，GPS RTK适用于测量范围较大、点位之间相对精度要求较低的放样测量，全站仪适用于测量范围较小、点位之间相对精度较高的放样测量。在实际工作中，应该根据现场特点及要求，选择合适的放样方法，保证测量精度。

参考文献：

[1]GB/T 50228-2011.工程测量基本术语标准[S].

[2]陈学娣，李全海，谷川.全站仪配合 RTK放样方法应用及精度分析[J].铁道勘察，2009（4）.