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1、 smartstation在水电施工测量中可行性运用分析 向延义【摘要】传统的测量作业技术虽然发展到今天取得重大的发展，但是仍然不能满足各种工程对测量的需要，所有的测量作业都离不开控制网的束缚。全站仪作业模式劳动强度大，效率低，易受障碍物视线和视距的影响；GPS技术存在上部必须通视的弱点，并且要求必须在已知点设立基准站，作业半径受限制的影响。为此，为了摆脱传统测量作业模式不足和弊端，采用超站仪作业模式是非常必要的。【关键词】超站仪（smart station）；测量作业；技术；应用1、概述目前测绘技术的发展和测绘仪器的更新换代的频率是越来越快，各测绘单位也在不断地改进本单位的测量设备、引进测绘
2、新技术，不断提高本单位的测量技术水平，以达到提高测量工作效率、减轻劳动强度、提高测量放样精度的目的。再就是目前测绘市场对测量的技术服务要求愈来愈高，为此寻求一种高效率的作业方法以代替传统的作业方法，已成为各测绘单位迫切的任务，超站仪（smart station）作业模式就是在这一种背景下产生的，并且是今后各测绘单位发展的必然趋势。采用2、水电施工测量技术发展史回顾水电施工测量放样工作大致分经历四个阶段，具体如下；2.1经纬仪（电子经纬仪）测量作业早期水电施工测量放样大都采用光学经纬仪放样，无论进口和国产。作业方式是先用高精度经纬仪进行控制布网布点（测角、测边、边角、导线、交会等），然后再在控制
3、点上采用极坐标或者直角法进行碎部测量作业，后来虽然出现电子经纬仪，但放样方法还是基本没有发生实质性变化，只不过是实现了角度读数电子化，减少人为读数出错机会。全部测量数据采用计算器计算资料成果。2.2測距仪（半站仪）测量作业测距仪的出现减轻了繁琐的距离测量，测距仪配合经纬仪放样，就是把测距头安置在光学或者电子经纬仪上，角度观测仍采用经纬仪，距离采用测距仪测距，代替了在测量作业过程中的钢尺量距，直接采用测距仪测距，然后采用手工计算其测量成果。采用半站仪的优点就是随时可以布设施工控制点，但放样方法仍同经纬仪一样。2.3全站仪测量作业后来出现全站仪，取代测距仪和经纬仪（半站仪），彻底改变极坐标放样模式
4、，可以说是测量史上的一次大的革命，测量作业直接采用坐标法进行碎部点作业放样，不但简单、方便，而且放样精度高，作业效率高。所有观测数据均采用电子化，测量计算成果采用机载测量程序计算。2.4.GPS测量作业目前全球定位（GPS）技术在工程测量的广泛应用，虽然使传统的控制测量方法产生了根本性的变革，但仍未改变传统的测量模式，“先做控制，然后碎部测量”，而且GPS技术尚有要求测站上空必须通视的致命弱点，即使使用GPSRTK和GPSRTD作业方法。在这种模式下，测量作业需要的设备多、工期长、成本高。3、传统测量作业模式分析3.1. 传统测量作业程序一般测量模式有两种方式：一是采用全站仪常规方式布设作业范
5、围内施工控制点，然后在已知控制点上采用全站仪进行常规测量放样作业；二是采用标准的GPS设备测定遍布整个测区（工作区域）的若干控制点（含部分加密控制点），将控制点坐标导入全站仪，然后在控制点上安置全站仪，以另外一控制点作为定向点，并进行测量放样作业。3.2.传统测量模式缺陷采用传统测量作业模式，需要在已知控制点上至少安置两次仪器，一次是施测控制网时需要在待测控制点上安置测量设备，即安置全站仪或者GPS接收机。而且必须是提前选好的控制点位置。然后在已知控制点上再次安置全站仪，进行碎部测量作业。如在控制点周围存在诸多障碍物时（临时影响，未预先考虑），还需再次布设支导线或者临时支点，进行测量作业。过多
6、的仪器迁站不但增加了测量作业量，而且降低了测量放样点位精度。即使目前采用采用GPS作业模式无论静态（一般指控制点作业）还是RTK（放样点）作业模式 ，对选取的点位要求是很严格的，其中最主要就是能实时接收到GPS卫星信号， 并且要求选取点周围无障碍物，虽然不要求通视条件，但是根据现场放样点实际情况，至少应考虑到有一个通视，以便于碎部放样，因此也有一定的局限性。特别是在水利水电施工工地，大量的建筑构件需要就位，周围虽然有参考站、控制点，但是由于受多种因素影响，比如建筑材料堆放，机械碰撞、点位上空各种电缆电线等，使其无法接收到卫星信号。即使使用RTK也无法作业，只能依靠全站仪来布设到支导线或者辅助点
7、进行作业，而对于施工隧洞更是无能为力。若按照传统测量作业模式施工，至少需要两组设备，甚至两组作业人员。按照以上作业程序，必须事先在施工区域附近选择合适位置布设控制点，由于无法对后期作业区域进行作业前预测，导致个别控制点不能正常使用，（施工原因引起损坏、人为破坏和附近障碍物影响）。因而，预先制定的测量作业计划无法正常实施，只好根据施工现场情况进行作业修改，测量作业效率放慢，工作进度受到影响，最终延误工程工期。4、超站仪的建立4.1.超站仪的概念及组成超站仪，其英文为Smartstation，其意为聪明的驻地（站），就是将SmartAntenna安装于TPS1200/1200+全站仪上，Smart
8、station操作员可以全方位的操纵进行测量作业。其坐标位置可由RTK测定，放样点由全站仪作业，操作简单，使用方便，可以安置到任何便利的地方（只要对天视就行）。如下图4.2.超站仪的突出性能分析摆脱了传统的测量作业方式，可以于任何时间、在任何地区以精密动态单点定位的方法进行施工测量，而不需做测量控制点，也不需要基准点或参考站。克服了GPS要求测站上空必须通视的弱点，可以在施工区域便利的地方照常进行测绘作业。只需观测12秒钟即可获得测站点在全国统一坐标系下当地高斯平面直角坐标系的坐标值和水准高程值。在一般观测条件下，观测12秒钟的点位中误差不大于30cm，高程中误差不大于45cm；在比较适宜的条
9、件下，观测12秒钟的点位中误差不大于20cm，高程中误差不大于30cm。 观测10分钟以上，点位中误差不大于10cm，高程中误差不大于15cm，随机软件丰富，自动记录，直接解算高斯平面坐标和高程，也不需要用全站仪把这些点连接起来。仅需少量作业人员，在smartstation站自动重新计算，作业效率高，作业精度高，干扰少，快速、灵活、方便，可以节省大量的作业时间，避免繁琐的导线测量，更快、更好的为工程施工服务。1.超站仪的适用范围超站仪的使用范围包括水利水电工程各等级控制测量，江河湖海水域测量，地形地籍测量、地质物探，资源灾害等测量。2.使用超站仪必须的条件虽然超站仪操作方便，效率高，但是也有一
10、定的局限性，任何新技术的出现都有一定的不足之处，因此安置超站仪（smartstation）的地方，必须“对天通视），并且周围附近无影响接收卫星信号的设施，这一点特别强调一下。再就是作业区域以外必须设有参考站。5、超站仪作业流程6、超站仪的作业方法在需要的位置架设SmartStation，按下GPS键并保持平稳，在基线50km的范围内只需很短时间即可得到厘米级精度的RTK位置信息，使用SmartStation完成测量准备工作，通过GPS锁定位置，然后用全站仪进行测量作业，在smartstation所安置的点上，水平度盘的设置定向则有全站仪通过另一个点（多个点）来进行的，所用的这些点均符合定向點的
11、基本要求，具体方法有三种。6.1利用一个已知点进行定向在P1点安置超站仪，用RTK测定P1点位置，后视P2点（已知并且坐标已经存储smartstation，通过smartstation计算P1-P2坐标方位角后进行定向，完毕后进行测量放样。对于P2点来说，其坐标可采用RTK测定或者用其他方式确定。6.2采用未知点进行定向采用未知点进行定向时，应分为两步，第一步在P1点安置超站仪，用RTK测定P1点位置，在P1点观测P2点的角度和距离，由于P2点的坐标未知，所以在P1点所观测的所有碎部控制点坐标均为相对坐标。第二步是在P2点安置超站仪，并同样用RTK测定其坐标，通过smartstation自动解
12、算P1P2及P2P1的坐标方位角，并对所有在P1点观测的碎部控制点坐标进行更正。然后在P2点以P1点作为后视在进行碎部控制点测量作业。采用这一种方法进行作业时，P2点随时随地可以去测定，但是只能适用于快速布设局部碎部控点，不能用于施工放样作业。6.3高程传递安置超站仪的位置高程除了采用RTK测定外，还可以由观测已知水准点（高程点）来计算其设站高程，当然高程计算均由smartstation自动完成，但是必须采用全站仪观测测站点到水准点（高程点）距离.并可采用同样的方法测其水准点（高程点）平面点位7、超站仪数据处理超站仪数据处理分为两个方面，如在测区附近存在参考站能发送TTK数据，则可用smart
13、station的RTK功能。如果在偏远的测区内参考站无法发送RTK数据，则可用后处理软件的方式计算smartstation的位置。数据记录由smartstation/smartAntenna所采集的卫星数据来代替RTK。应用徕卡办公软件LGO从远端参考站下载数据，并通过与参考站之间基线向量的后处理来确定smartstation的坐标，从而重新计算所有用超站仪测量的碎部点坐标。数据处理具体流程如下。8、结语经过分析来看，徕卡超站仪的确有很多非常独特的地方，可以给施工测量带来非常理想的效果。一般情况下，水电施工测量不可能有比较好的控制点，即使有也是距离比较远的，并且保护情况不佳。用一般的测量方法只能是先做静态（如果要求比较高）或RTK，把控制点固定下来，再用全站仪进行测量。现在采用超站仪，只要一步到位进行测量用GPS进行定位，下面的全站仪就可以直接进行测量。这样我们一边进行施工测量一边可以用GPS做静态，提高控制点的精度。节省了原来做静态的时间。因此，从目前现有的测量技术水平看，采用smartstation新技术条件已经成熟，应尽快实施，这样做可以节省测量作业时间和资金投入，提高测量工作效率，增加测量资金收益。 -全文完-
