四川拓圖偉業(yè)測繪科技有限公司
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閱讀：1153發(fā)布時間：2021-9-23
GNSS(Global Navigation Satellite System)是導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)的英文縮寫，它是所有導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)及其增強(qiáng)系統(tǒng)的集合名詞，是利用的所有導(dǎo)航衛(wèi)星所建立的覆蓋的全天侯無線電導(dǎo)航系統(tǒng)。目前可供利用的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)有美國的GPS和俄羅斯的GLONASS以及未來歐洲的Galileo。RTK又叫實(shí)時動態(tài)差分測量，簡稱動態(tài)GPS，英文名全稱為Real-time kinematic。隨著RTK技術(shù)不斷地成熟和發(fā)展，RTK產(chǎn)品在我們測繪行業(yè)的應(yīng)用也越來越廣，在林業(yè)、農(nóng)業(yè)、電力、國土勘界等等其他行業(yè)也有非常廣泛的應(yīng)用。
全站儀就是經(jīng)緯儀的電子化、自動化，不光可以測量距離，還可以測量坐標(biāo)、高程。全站儀的工作原理分測角原理和測距原理。測角分模擬和數(shù)字編碼，測距分相位比較和脈沖法等。簡單的說，測量就是利用了數(shù)學(xué)的平面幾何、立體幾何，結(jié)合測距數(shù)據(jù)測算其它邊的距離、及相關(guān)角度。當(dāng)然，測角和測距程序內(nèi)部還應(yīng)用到微分和積分等知識。
GPS具有定位精度高、觀測時間短、測站間無須通視、可提供三維坐標(biāo)、操作簡便、全天候作業(yè)、功能多應(yīng)用廣、免費(fèi)等優(yōu)勢。
RTK測量的原理是基站和移動站之間進(jìn)行比較差分，獲得兩者之間的精確相對位置，他們之間的連線精度平面在1cm+1ppm×D，移動站所測量的每個點(diǎn)都是與基站數(shù)據(jù)進(jìn)行比較得出的結(jié)果，而基站的位置是固定不動的，因此移動站所測量的每個點(diǎn)的誤差都是相對于基站的，而不是全站儀那樣相鄰之間的兩個點(diǎn)，這樣一來，RTK就*傳播，也*累積了。RTK的兩臺主機(jī)不需要光學(xué)通視。RTK一套是由2臺主機(jī)組成的，一臺基站即架好后是固定不動的，一臺移動站即用流動站來工作，他們二者之間不需要光學(xué)通視，所謂不需要光學(xué)通視就是兩臺主機(jī)的連線上可以有障礙物。RTK兩臺主機(jī)之間需要通信使用無線電信號，是通過基站的外掛電臺來實(shí)現(xiàn)，使用的無線電頻率為450—470當(dāng)然還有低頻410—430，波長要比可見光長的多，基站使用的無線電波長為0.65米左右，從物理學(xué)可以知道，波長越長，無線電的衍射角度就越大，而且，電磁波也可以被反射，通過這個原理我們即可得知為什么兩臺主機(jī)之間可以存在障礙物了，所以只要二者之間的通訊存在，那么二者之間就可以依靠電磁波傳送的信息進(jìn)行坐標(biāo)計算，不通視也可以工作。RTK的測量距離一般都在10KM左右，所以在常規(guī)測量的時候，只需要基站架設(shè)一次就可以完成測量工作。
全站儀盡管廠家、型號繁多，其功能大同小異，但原始觀測數(shù)據(jù)只有傾斜距離（斜距）、水平方向值、天頂距；電子補(bǔ)器檢測的是儀器垂直傾斜在X軸（視準(zhǔn)軸方向）和Y軸（水平軸方向）上的分量，并通過程序計算自動改正由于垂直軸傾斜對水平角度和豎直角度的影響。所以全站儀的觀測數(shù)據(jù)為：水平角度、豎直角度、傾斜距離。其它測量方式實(shí)際上都是由這三個原始觀測數(shù)據(jù)通過內(nèi)置程序計算并顯示出來的。特別注意的是所有觀測數(shù)據(jù)和計算數(shù)據(jù)都只是半個測回的數(shù)據(jù)，因此在等級測量中不能用內(nèi)存功能，記錄水平角、天頂距、傾斜距離這三個原始數(shù)據(jù)是十分必要的。
使用全站儀工作必須滿足以下幾個條件：
（1）必須要有可見光，而且光線不能太弱，因?yàn)槿緝x雖然可以自動測量坐標(biāo)、高程和距離、角度。但是，它也是必須要人眼主動照準(zhǔn)目標(biāo)的，沒有光線或者光線太弱，人眼就很難發(fā)現(xiàn)觀測目標(biāo)。
（2）必須要光學(xué)通視，也就是說需要觀測的目標(biāo)和全站儀之間的連線上不能夠有任何的遮擋物，如果存在遮擋，要么造成人眼看不到，瞄不到目標(biāo)，要么全站儀因?yàn)橛^測條件差的原因測量不出數(shù)據(jù)。全站儀工作要使用紅外線或者激光來測量距離用于推算坐標(biāo)的，紅外和激光的波長非常短，用來測量直線距離，而且要反射回全站儀的測距頭，因此只能光學(xué)通視了才能工作。
以GPS和全站儀在礦山測量中為例，由于礦山的分布地區(qū)大部分都在山區(qū)丘陵區(qū)距離國家等級點(diǎn)較遠(yuǎn)，布設(shè)導(dǎo)線（網(wǎng)）受約束的條件多，如測距邊長和邊數(shù)受等級規(guī)范、地形條件、氣候條件、儀器測距精度、氣壓、人員技術(shù)等等的約束。使得外業(yè)工作量，人員儀器設(shè)備的配備都相應(yīng)地增加，當(dāng)測區(qū)面積較大時，必須做測區(qū)投影變形分析，控制點(diǎn)必須至少保證連續(xù)的三點(diǎn)相互通視，且每個礦界點(diǎn)附近必須保證有三個相互通視的導(dǎo)線控制點(diǎn)（礦界點(diǎn)相互之間距離較遠(yuǎn)很難相互通視）。全站儀屬于短距離測量，一般最長測距也就是1.5公里左右，再遠(yuǎn)的話人眼難以發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，而且返回信號太弱會導(dǎo)致不出數(shù)據(jù)，如果需要觀測的點(diǎn)距離已知點(diǎn)比較遠(yuǎn)，那么就需要多次搬站來完成測量工作。導(dǎo)線（網(wǎng)）由于變數(shù)多，作業(yè)時間長，往往最后的測量結(jié)果不盡如人意。GPS測量則不需要作測區(qū)投影變形分析，點(diǎn)與點(diǎn)之間也不一定非要相互通視，RTK測量的原理是基站和移動站之間進(jìn)行比較差分，獲得兩者之間的精確相對位置，他們之間的連線精度平面在1cm+1ppm×D，移動站所測量的每個點(diǎn)都是與基站數(shù)據(jù)進(jìn)行比較得出的結(jié)果，而基站的位置是固定不動的，因此移動站所測量的每個點(diǎn)的誤差都是相對于基站的，而不是全站儀那樣相鄰之間的兩個點(diǎn)，這樣一來，RTK就*傳播，也*累積了。GPS作業(yè)半徑也比全站儀大，全站儀屬于短距離測量，一般最長測距也就是1.5公里左右，再遠(yuǎn)的話人眼難以發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，而且返回信號太弱會導(dǎo)致不出數(shù)據(jù)，如果需要觀測的點(diǎn)距離已知點(diǎn)比較遠(yuǎn)，那么就需要多次搬站來完成測量工作。人員配合也要縮減1/3，在測圖的過程中，全站儀一般至少需要3個以上人員，一個人測量，一個人跑尺，還有一個人畫圖，需要3個人都要對測量有著比較深的理解。RTK現(xiàn)在暫時只需要3個人，一個人看基站，一個人測量，一個人畫草圖，只須要兩個人對測量有比較深的理解即可，看基站可以讓司機(jī)或者雇個民工，其實(shí)目前我們RTK就需要兩個人，我們測地通的地圖菜單里面會有測點(diǎn)的軌跡，外業(yè)完成后直接傳到電腦上，到時一個人就可以出去工作了。在放樣的時候，全站儀必須使用對講機(jī)，由操作全站儀的人對棱鏡進(jìn)行指揮，放樣效率低。而RTK的手簿顯示方向、距離差和高差，同時參照手簿托架上的指北針，一個人按照指示即可完成放樣工作，由于有了距離方位的指示，放樣效率要比全站儀高的多。GPS靜態(tài)測量與實(shí)時動態(tài)技術(shù)相結(jié)合可以很大程度上提高工作效率和降低生產(chǎn)成本。
隨之時代的發(fā)展，GPS新的技術(shù)也在不斷創(chuàng)新。新的偽衛(wèi)星概念及其硬件技術(shù)不斷的涌現(xiàn)和發(fā)展，偽衛(wèi)星系統(tǒng)已在室內(nèi)、地下、飛行導(dǎo)航至火星探測等方面都進(jìn)行了一些應(yīng)用，利用偽衛(wèi)星增強(qiáng)GPS定位技術(shù)也成為提高GPS定位精度的有效途徑之一。同步偽衛(wèi)星不用從零開始合成并發(fā)確定時的GPS信號，而是轉(zhuǎn)發(fā)與衛(wèi)星信號相關(guān)的復(fù)制信號，這時同步偽衛(wèi)星的功能就像一面鏡子，從地面上的一個已知點(diǎn)將衛(wèi)星信號反射給用戶接收機(jī)。偽衛(wèi)星可以與GPS以多種模式組成系統(tǒng)進(jìn)行導(dǎo)航和定位，甚至偽衛(wèi)星可以*取代全站儀進(jìn)行定位測量。比較典型的就是在深層地下礦井、隧道和室內(nèi)等*接收不到GPS衛(wèi)星信號的特殊場合，容易實(shí)現(xiàn)室內(nèi)到室外導(dǎo)航定位的無縫鏈接技術(shù)。
通過以上GPS與全站儀的對比分析結(jié)合各項(xiàng)工程的特點(diǎn)來看，GPS能夠克服地形天氣等對測量的影響，能夠完成傳統(tǒng)測量手段難以完成或者無法完成的工作。從某種意義上GPS已經(jīng)替代了全站儀的作用，相比之下更好。
信息標(biāo)題：關(guān)于GPS“取代"全站儀的探討
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