向延義

【摘要】傳統(tǒng)的測量作業(yè)技術雖然發(fā)展到今天取得重大的發(fā)展，但是仍然不能滿足各種工程對測量的需要，所有的測量作業(yè)都離不開控制網的束縛。全站儀作業(yè)模式勞動強度大，效率低，易受障礙物視線和視距的影響；GPS技術存在上部必須通視的弱點，并且要求必須在已知點設立基準站，作業(yè)半徑受限制的影響。為此，為了擺脫傳統(tǒng)測量作業(yè)模式不足和弊端，采用超站儀作業(yè)模式是非常必要的。

【關鍵詞】超站儀（smart station）；測量作業(yè)；技術；應用

1、概述

目前測繪技術的發(fā)展和測繪儀器的更新?lián)Q代的頻率是越來越快，各測繪單位也在不斷地改進本單位的測量設備、引進測繪新技術，不斷提高本單位的測量技術水平，以達到提高測量工作效率、減輕勞動強度、提高測量放樣精度的目的。

再就是目前測繪市場對測量的技術服務要求愈來愈高，為此尋求一種高效率的作業(yè)方法以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的作業(yè)方法，已成為各測繪單位迫切的任務，超站儀（smart station）作業(yè)模式就是在這一種背景下產生的，并且是今后各測繪單位發(fā)展的必然趨勢。

采用

2、水電施工測量技術發(fā)展史回顧

水電施工測量放樣工作大致分經歷四個階段，具體如下；

2.1經緯儀（電子經緯儀）測量作業(yè)

早期水電施工測量放樣大都采用光學經緯儀放樣，無論進口和國產。作業(yè)方式是先用高精度經緯儀進行控制布網布點（測角、測邊、邊角、導線、交會等），然后再在控制點上采用極坐標或者直角法進行碎部測量作業(yè)，后來雖然出現(xiàn)電子經緯儀，但放樣方法還是基本沒有發(fā)生實質性變化，只不過是實現(xiàn)了角度讀數電子化，減少人為讀數出錯機會。全部測量數據采用計算器計算資料成果。

2.2測距儀（半站儀）測量作業(yè)

測距儀的出現(xiàn)減輕了繁瑣的距離測量，測距儀配合經緯儀放樣，就是把測距頭安置在光學或者電子經緯儀上，角度觀測仍采用經緯儀，距離采用測距儀測距，代替了在測量作業(yè)過程中的鋼尺量距，直接采用測距儀測距，然后采用手工計算其測量成果。采用半站儀的優(yōu)點就是隨時可以布設施工控制點，但放樣方法仍同經緯儀一樣。

2.3全站儀測量作業(yè)

后來出現(xiàn)全站儀，取代測距儀和經緯儀（半站儀），徹底改變極坐標放樣模式，可以說是測量史上的一次大的革命，測量作業(yè)直接采用坐標法進行碎部點作業(yè)放樣，不但簡單、方便，而且放樣精度高，作業(yè)效率高。所有觀測數據均采用電子化，測量計算成果采用機載測量程序計算。

2.4.GPS測量作業(yè)

目前全球定位（GPS）技術在工程測量的廣泛應用，雖然使傳統(tǒng)的控制測量方法產生了根本性的變革，但仍未改變傳統(tǒng)的測量模式，“先做控制，然后碎部測量”，而且GPS技術尚有要求測站上空必須通視的致命弱點，即使使用GPS—RTK和GPS—RTD作業(yè)方法。在這種模式下，測量作業(yè)需要的設備多、工期長、成本高。

3、傳統(tǒng)測量作業(yè)模式分析

3.1. 傳統(tǒng)測量作業(yè)程序

一般測量模式有兩種方式：一是采用全站儀常規(guī)方式布設作業(yè)范圍內施工控制點，然后在已知控制點上采用全站儀進行常規(guī)測量放樣作業(yè)；二是采用標準的GPS設備測定遍布整個測區(qū)（工作區(qū)域）的若干控制點（含部分加密控制點），將控制點坐標導入全站儀，然后在控制點上安置全站儀，以另外一控制點作為定向點，并進行測量放樣作業(yè)。

3.2.傳統(tǒng)測量模式缺陷

采用傳統(tǒng)測量作業(yè)模式，需要在已知控制點上至少安置兩次儀器，一次是施測控制網時需要在待測控制點上安置測量設備，即安置全站儀或者GPS接收機。而且必須是提前選好的控制點位置。然后在已知控制點上再次安置全站儀，進行碎部測量作業(yè)。如在控制點周圍存在諸多障礙物時（臨時影響，未預先考慮），還需再次布設支導線或者臨時支點，進行測量作業(yè)。過多的儀器遷站不但增加了測量作業(yè)量，而且降低了測量放樣點位精度。

即使目前采用采用GPS作業(yè)模式無論靜態(tài)（一般指控制點作業(yè)）還是RTK（放樣點）作業(yè)模式 ，對選取的點位要求是很嚴格的，其中最主要就是能實時接收到GPS衛(wèi)星信號， 并且要求選取點周圍無障礙物，雖然不要求通視條件，但是根據現(xiàn)場放樣點實際情況，至少應考慮到有一個通視，以便于碎部放樣，因此也有一定的局限性。特別是在水利水電施工工地，大量的建筑構件需要就位，周圍雖然有參考站、控制點，但是由于受多種因素影響，比如建筑材料堆放，機械碰撞、點位上空各種電纜電線等，使其無法接收到衛(wèi)星信號。即使使用RTK也無法作業(yè)，只能依靠全站儀來布設到支導線或者輔助點進行作業(yè)，而對于施工隧洞更是無能為力。

若按照傳統(tǒng)測量作業(yè)模式施工，至少需要兩組設備，甚至兩組作業(yè)人員。按照以上作業(yè)程序，必須事先在施工區(qū)域附近選擇合適位置布設控制點，由于無法對后期作業(yè)區(qū)域進行作業(yè)前預測，導致個別控制點不能正常使用，（施工原因引起損壞、人為破壞和附近障礙物影響）。因而，預先制定的測量作業(yè)計劃無法正常實施，只好根據施工現(xiàn)場情況進行作業(yè)修改，測量作業(yè)效率放慢，工作進度受到影響，最終延誤工程工期。

4、超站儀的建立

4.1.超站儀的概念及組成

超站儀，其英文為Smartstation，其意為聰明的駐地（站），就是將SmartAntenna安裝于TPS1200/1200+全站儀上，Smartstation操作員可以全方位的操縱進行測量作業(yè)。其坐標位置可由RTK測定，放樣點由全站儀作業(yè)，操作簡單，使用方便，可以安置到任何便利的地方（只要對天視就行）。如下圖

4.2.超站儀的突出性能分析

擺脫了傳統(tǒng)的測量作業(yè)方式，可以于任何時間、在任何地區(qū)以精密動態(tài)單點定位的方法進行施工測量，而不需做測量控制點，也不需要基準點或參考站。克服了GPS要求測站上空必須通視的弱點，可以在施工區(qū)域便利的地方照常進行測繪作業(yè)。只需觀測1～2秒鐘即可獲得測站點在全國統(tǒng)一坐標系下當地高斯平面直角坐標系的坐標值和水準高程值。在一般觀測條件下，觀測1～2秒鐘的點位中誤差不大于±30cm，高程中誤差不大于±45cm；在比較適宜的條件下，觀測1～2秒鐘的點位中誤差不大于±20cm，高程中誤差不大于±30cm。 觀測10分鐘以上，點位中誤差不大于±10cm，高程中誤差不大于±15cm，隨機軟件豐富，自動記錄，直接解算高斯平面坐標和高程，也不需要用全站儀把這些點連接起來。僅需少量作業(yè)人員，在smartstation站自動重新計算，作業(yè)效率高，作業(yè)精度高，干擾少，快速、靈活、方便，可以節(jié)省大量的作業(yè)時間，避免繁瑣的導線測量，更快、更好的為工程施工服務。

1.超站儀的適用范圍

超站儀的使用范圍包括水利水電工程各等級控制測量，江河湖海水域測量，地形地籍測量、地質物探，資源災害等測量。

2.使用超站儀必須的條件

雖然超站儀操作方便，效率高，但是也有一定的局限性，任何新技術的出現(xiàn)都有一定的不足之處，因此安置超站儀（smartstation）的地方，必須“對天通視），并且周圍附近無影響接收衛(wèi)星信號的設施，這一點特別強調一下。再就是作業(yè)區(qū)域以外必須設有參考站。

5、超站儀作業(yè)流程

6、超站儀的作業(yè)方法

在需要的位置架設SmartStation，按下GPS鍵并保持平穩(wěn)，在基線50km的范圍內只需很短時間即可得到厘米級精度的RTK位置信息，使用SmartStation完成測量準備工作，通過GPS鎖定位置，然后用全站儀進行測量作業(yè)，在smartstation所安置的點上，水平度盤的設置定向則有全站儀通過另一個點（多個點）來進行的，所用的這些點均符合定向點的基本要求，具體方法有三種。

6.1利用一個已知點進行定向

在P1點安置超站儀，用RTK測定P1點位置，后視P2點（已知并且坐標已經存儲smartstation，通過smartstation計算P1-P2坐標方位角后進行定向，完畢后進行測量放樣。對于P2點來說，其坐標可采用RTK測定或者用其他方式確定。

6.2采用未知點進行定向

采用未知點進行定向時，應分為兩步，第一步在P1點安置超站儀，用RTK測定P1點位置，在P1點觀測P2點的角度和距離，由于P2點的坐標未知，所以在P1點所觀測的所有碎部控制點坐標均為相對坐標。第二步是在P2點安置超站儀，并同樣用RTK測定其坐標，通過smartstation自動解算P1→P2及P2→P1的坐標方位角，并對所有在P1點觀測的碎部控制點坐標進行更正。然后在P2點以P1點作為后視在進行碎部控制點測量作業(yè)。

采用這一種方法進行作業(yè)時，P2點隨時隨地可以去測定，但是只能適用于快速布設局部碎部控點，不能用于施工放樣作業(yè)。

6.3高程傳遞

安置超站儀的位置高程除了采用RTK測定外，還可以由觀測已知水準點（高程點）來計算其設站高程，當然高程計算均由smartstation自動完成，但是必須采用全站儀觀測測站點到水準點（高程點）距離.并可采用同樣的方法測其水準點（高程點）平面點位

7、超站儀數據處理

超站儀數據處理分為兩個方面，如在測區(qū)附近存在參考站能發(fā)送TTK數據，則可用smartstation的RTK功能。如果在偏遠的測區(qū)內參考站無法發(fā)送RTK數據，則可用后處理軟件的方式計算smartstation的位置。數據記錄由smartstation/smartAntenna所采集的衛(wèi)星數據來代替RTK。應用徠卡辦公軟件LGO從遠端參考站下載數據，并通過與參考站之間基線向量的后處理來確定smartstation的坐標，從而重新計算所有用超站儀測量的碎部點坐標。數據處理具體流程如下。

8、結語

經過分析來看，徠卡超站儀的確有很多非常獨特的地方，可以給施工測量帶來非常理想的效果。一般情況下，水電施工測量不可能有比較好的控制點，即使有也是距離比較遠的，并且保護情況不佳。用一般的測量方法只能是先做靜態(tài)（如果要求比較高）或RTK，把控制點固定下來，再用全站儀進行測量。現(xiàn)在采用超站儀，只要一步到位進行測量用GPS進行定位，下面的全站儀就可以直接進行測量。這樣我們一邊進行施工測量一邊可以用GPS做靜態(tài)，提高控制點的精度。節(jié)省了原來做靜態(tài)的時間。因此，從目前現(xiàn)有的測量技術水平看，采用smartstation新技術條件已經成熟，應盡快實施，這樣做可以節(jié)省測量作業(yè)時間和資金投入，提高測量工作效率，增加測量資金收益。