刘胜
中铁九局集团有限公司北京分公司 北京市 100000
摘要：随着我国科学技术的飞速发展，逐渐涌现出许多的高端技术，现今对于地形测量又出现了更新的测绘技术，使得地形测量数据更加精确。对地形测量的测绘技术自动化技术越来越趋于正规化，在学科理论、应用体系和技术探究等方面都有着相当大的进步，使得传统地形测量技术在不断地被完善。基于此，本文就对超站仪在地形测量中的应用展开详细的分析和探讨，希望可以提高地形测量工作的进步。
关键词：地形测量；超站仪；应用
引言
目前国内测绘生产单位全站仪（TPS）和GNSS已经基本得到了普及，但由于硬件和软件的原因，还都是作为2种不同的仪器分开使用，无法在全站仪测量的同时，用GNSS现场实时获得全站仪测站点在工程局部坐标系或城市坐标系下的坐标。在地形测量和工程放样中，通常的做法是：依据先控制后碎部，先整体后局部的测量原则。首先根据工程的范围布设GNSS控制网、进行GNSS外业观测、GNSS内业数据处理；然后利用全站仪（TPS）或RTK加密控制点；最后用TPS测量碎部点或工程放样等。如果将TPS与GPS集成在一起，并研制配套软件系统，则能取TPS与GPS各自之所长，优势互补，共同完成各自不能独立完成的许多测绘工作，可以克服外业内业交互进行、返工频繁、工期长等许多缺陷。为了充分发挥两种技术的优点和补偿各自的缺陷，超站仪也就随之产生。接下来，就对超站仪在地形测量中的应用展开详细的分析和探讨。
1超站仪功能及其定位技术
超站仪是GPS与全站仪的组合体，兼有二者的功能，且支持GNSS定位系统。主要由参考站、流动站、碎部点反射棱镜及其他一些附属部件构成，参考站和流动站将纯粹的GPS静态和快速静态定位功能相结合，按照椭球面及坐标系统的需要进行投影选择及其参数转换，根据相对定位的原理，实时地计算并显示用户观测站的三维坐标及精度。其他碎部点通过反射棱镜来获取，以此来完成地形测量、城市测量、导线的铺设、道路施测、工程建筑等测量工作。快速、灵活的操作方式节省时间，提高工作效率。如图1所示为超站仪组成及其定位功能示意图。
图1超站仪组成及其定位功能
2超站仪技术的功能分析
超站仪技术的主要功能有以下几个方面：首先，超站仪的结构。超站仪是结合了全站仪定位系统与全球定位系统技术于一体的测量仪器，其不但具有两种系统的全部功能，同时还弥补了两种系统各自的劣势所在，代表目前地面测量仪器中的最高水平。超站仪技术中的无加密控制的即用即测作业模式，也使得传统的测绘模式发生了巨大的变化，不但能够实现无控制点测量的功能，同时还能够对测量的目标进行快速地自动搜索，并且在测量数据的无线传输方面也都使用了最新型的技术控制。其次，超站仪无控制点模式进行地籍测量。在超站仪中所集成的全球定位系统能够随时提供设站点的平面位置和高程，这些操作也都可以通过全站仪的键盘来完成，并且，在测绘完成之后，超站仪还会将所测量出来的数据储存到统一的数据库当中，数据的处理主要是由全站仪的处理器来完成。这也使得在外测量的过程中，不需要任何的控制点便能够完成快速的测量。最后，超站仪无控制点测量精度分析。测量的精度是超站仪无控制点测量模式能否应用在地籍测量的关键所在，因此，对于超站仪精度的测试，可以通过与全站仪精密布网和RTK直接采集的方法来进行数据的对比。而经过科研人员的实践测试可以发现，超站仪无控制点测量模式与其他两者所测试出来的数值偏差均小于4cm，而测量点位的误差分别在0.018cm和0.016cm左右，这也就说明超站仪无控制点测量模式能够满足地籍测量的精度需求。
3超站仪技术在地形测量中的具体应用方式
3.1超站仪技术在地形测量中的技术流程
由于超站仪测量的自动化程度较高，在无控制点的情形下，能直接精确地测定观测站坐标，所以，使用超站仪技术工作流程较为简单。其基本流程如图2所示。
图2超站仪地形测量基本工作流程
3.2超站仪技术在控制测量中的应用
在进行复杂地形的控制测量之前，需要以测量的地点为主，基准站设置在地区的中部地段，并使其符合基准站的架设条件，与已知点的距离控制在2.0～3.0km。在布点时为了方便测图使用和便于超站仪测量等因素，需要尽量避开测量地区的高压线或是高大建筑物，防止其对于超站仪测量的影响，对于实在无法避免的地段，可以采用增加观测时间和增加观测次数来提高观测的精度。超站仪技术在控制测量的过程中，首先需要利用已知控制点来建立投影的局部归化参数，使用超站仪能够直接记录坐标和高程，并查看解算之后各个控制点的水平残差和垂直残差。而为了提高待测点的观测精准度，需要将天线设置在对点器之上，观测大约20s之后，再在不同时间段使用相同的方法来进行观测，采用不同的时间段2次观测数据的平均值，通常在机内精度指标预设为点位中误差±1.5cm，高程中误差为±2.0cm，在观测的过程中，取平面和高程中误差均小于±1.0cm时来进行记录。
3.3超站仪在数字测图中的应用
利用超站仪的功能技术特点，在复杂地形的测量中，可以进行地形的碎部测量来替代常规的数字测图。首先需要一台GPS基准站和其他的GPS接收机分别来进行碎部点的测量，对于地形点的测量可以在超站仪的数据采集功能下进行，也可以按照现场的实际情况来进行测量设定，在测量管道中心线或是道路边线的过程中，可以在仪器中人为地设定按照距离进行采集，而在匀速运动测量的过程中，也可以在仪器中人为地设定按照距离进行采集。在采集完成之后，需要将测量数据的格式转换为“点号、东坐标、北坐标、高程”的形式来进行保存，通过软件将其进行成图处理，并生成数字化的地形图。另外，在测量的过程中，也可以选择使用超站仪测量模式的优势所在，准确快速地建立图根控制点，并在图根控制点上由全站仪配合电子手簿来进行碎部点的数据采集。
结语
综上所述，超站仪技术是现阶段测绘工作中最为常见的一种测量仪器，与传统的测量方式相比，超站仪技术结合了全站仪定位系统与全球定位系统，在测量工作的各个方面都有所提升。而对于复杂地形的测量一直以来都是测绘工作的难点所在，因此，测量人员需要掌握超站仪在复杂地形测量中的技术流程、超站仪技术在控制测量中的应用，同时还需要了解超站仪在数字测图中的应用，只有这样才能够使超站仪技术在复杂地形中能够得到更好的应用。
参考文献
[1]傅为华，LOUHeng-pang.超站仪法基坑位移变形监测研究[J].北京测绘，2014（05）：74-77.
[2]王春博，冯仲科，吴斌，王永国.超站仪非固定测站法在变形监测中的应用[J].测绘与空间地理信息，2012，35（06）：38-41.
[3]何诚，冯仲科，刘柯珍，吴露露，袁进军.高精度低成本特种环境实时定位超站仪研制的关键技术[J].测绘科学，2010，35（S1）：129-131.
[4]刘洪涛，安洁，檀继猛，梁勇.超站仪在地籍测量中的应用分析[J].城市勘测，2009（06）：90-92.
论文作者:刘胜
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第35期
论文发表时间:2019/4/16
标签：测量论文; 地形论文; 技术论文; 功能论文; 全站仪论文; 坐标论文; 高程论文; 《建筑学研究前沿》2018年第35期论文;