全站仪与RTK碎部点测量精度对比分析

邵帅冬

摘要：针对目前测量工作的实践，从全站仪与RTK在碎部点测量应用普及和推广方面,分析全站仪与RTK碎部点测量数据精度存在的问题变得很有必要。本文依据数理统计理论，研究环境因素对碎部点数据精度的影响，并根据这些主要因素展开数据精度比测分析。最后，结合实际成果对比分析得出结论，为实际工程测量提供参考意见。

【关键词】：环境因素；全站仪；RTK；比测 ；结论

0 引言

随着测量技术的飞速发展，测量工作中使用的软硬件质量有了很大的提高，测量仪器方面也发生了很大的变化，测量仪器经历了从经纬仪、水准仪等传统光学仪器到以全站仪、电子水准仪为主的电子仪器过度，测量精度和效率逐步提高，全站仪可以实现自动测角、自动测距、自动计算和自动记录，是一种多功能、效率高、精度高的地面测量仪器。RTK技术是近年来兴起的一种测量技术，其能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，极大提高测量效率。但在外界环境不是很好时，RTK很难接收到测图需要的卫星数及无线电信号，测量精度会降低，因此大多数要和全站仪配合使用才能更好的完成测量工作。

针对全站仪与RTK在碎步测量中精度的影响因素，找到两种仪器在碎步测量中的误差源，并提出削弱误差的方法，从而使得全站仪与RTK碎部点数字测图可以更好地运用到具体实践中去，创造更大的价值。

1 研究区概况

滁州学院位于皖东江淮之间，位于滁州市，素有“金陵锁钥、江淮保障”之称，与江苏省南京市山水相连，山清水秀，文化底蕴深厚。本次实验测区选取在滁州学院会峰校区，以地信楼为中心南至生工楼，北至行政楼，西至会峰湖，东至清流河，在测区四周1.5k㎡的测图范围内研究对比分析全站仪与RTK碎部点精度。

图1-1 研究区

2 数据获取与处理

2.1 GPS静态测量

根据选择测区时所布置的GPS控制点，在所选取的测区内部布设GPS控制网进行GPS静态测量。GPS静态观测要求：GPS静态测量按其精度划分为不同等级，一般选取多边形多个时间段同时进行检测，GPS静态测量的网形要采取边点混连式为主；GPS静态测量时要注重同步性；每个静态时间段不能少于50分钟。

2.2 GPS静态观测数据处理

利用南方平差异进行基线全部解算，基线解算合格后，看闭合环是否合格，若闭合环不合格，则需要调整闭合环中的基线，使得基线和闭合环全都合格；若闭合环合格，则需要将已知坐标进行录入，然后进行平差处理。

2.3平差处理后GPS静态观测数据输出

表2-1 网平差结果和已知控制点平面坐标成果表

ID	坐标X(m)	坐标Y(m)	rms（mm）	dx(mm)	dy(mm)	改正数的中误差（mm）
0G10(K19)	3571853.4800	504734.6048	0.0000	0.0000	0.0000	0.001314 （小于0.002）
0K17	3572072.5770	504787.8825	0.0000	0.0000	0.0000
0A01	3571868.5968	504579.8661	1.7405	0.9143	1.4810
0B01	3571965.4651	504542.4355	0.3714	0.1926	0.3176
0C01	3572124.2354	504607.0914	3.0253	1.8574	2.3880
已知控制点数据
L11	3571970.379	504683.2133
L13	3571922.052	504688.7268
L14	3572001.941	504665.728
K18	3571961.166	504779.4607
K22	3571895.588	504586.300

经过对GPS静态网进行网平差基线解算处理得到静态网平差的成果，观察平差后的三维自由平差及其改正数的中误差和RMS精度和基线解算中误差，可以得到本次GPS的静态测量的精度，即符合测量规范的要求，因此本次测量的控制点坐标可当做真值使用。

3 研究方法

基于全站仪与RTK碎步测量精度对两种仪器采集的碎部点进行精度对比分析，结合外界天气条件给出了采集方案。

3.1全站仪测区碎部测量：

为了能够真实反映全站仪碎步测量的精度，要从仪器室里选取较先进、精度较高的全站仪进行碎步点位测量。经过一系列校准和操作页面设置后，分别对 L13、K16、K17、K18、 K19、0A01、K22、0B01、0C01各点坐标进行采集，最后将仪器中测量数据导入计算机并生成表格。按照以上步骤使用全站仪，分别在阴天（1月3日雨后，温度-4℃）晴天环境（3月12日晴，温度16℃）下对以上控制点进行碎步测量。

3.2 RTK测区碎步测量

为了能够真实反映RTK碎步测量的精度，要从仪器室里选取较先进、精度较高的GPS接收机进行碎步点位测量。首先对RTK进行设置等一系列操作，然后进行碎部点采集，利用RTK分别对L11、L13、L14、K17、 K18、K19、0A01、K22、0B01、0C01各点进行碎部点坐标采集，按照以上步骤使用RTK在阴、晴天不同情况下进行控制点碎步测量数据采集。

4 全站仪与RTK精度对比分析

全站仪和RTK碎部点精度对比分析，是在不同天气的情况下将两种仪器所测碎部点相对真值（控制点）的平面坐标偏移量作为对全站仪与RTK数字测图碎部点的精度进行对比分析的参考标准，本文结合天气条件分析两种仪器本身精度高低再进行相互对比分析。

4.1 全站仪数据处理与精度分析

阴晴天在已知控制点L11、L13、L14、K17、K18、K19、K22、0A01、0B01、0C01上使用全站仪进行碎步测量，得到的成果输入至EXCEL中，利用数理统计原理通过折线图对点位平面坐标进行点位分析。

图4-1 全站仪阴天、晴天碎步点点位移偏移图

通过上面折线图反映的全站仪碎部点平面坐标的偏移变化，可以清楚地看出全站仪碎步测量的精度业也会受气象环境影响，在晴天时碎步测量精度相对阴天较高。因为在阴天气情况下空气湿气较大，空气中的水滴会对全站仪激光的传播产生折射进而导致全站仪的激光测距产生误差，使得碎步测量精度降低。晴天时空气较干燥不会发生激光折射，所以碎步测量精度相对阴天高。可以得出结论全站仪在晴天环境下的碎步测量的精度较阴天高。

4.2 RTK数据处理与精度分析

RTK在碎步测量过程中，天气状况的不同可能会影响GPS信号的强弱，所以需要在不同天气情况下对RTK碎步测量采集的精度进行研究。

阴晴天在已知控制点L11、L13、L14、K17、K18、K19、K22、0A01、0B01、0C01上使用RTK进行碎步测量得到的成果数据导入EXCEL利用数理统计原理通过折线图对点位坐标进行点位分析。

图4-2 RTK阴天、晴天碎步点点位移偏移图

通过对RTK的碎步测量成果折线图的分析，清晰地看出RTK碎步测图也受天气状况的影响，这是由于阴、晴天GPS的接收信号强弱不同，在晴天时天空云层较少受电离层、对流层和卫星钟的时差影响较小，因此晴天时RTK碎步测量值精度较高，而阴天时天空云层较厚GPS卫星的接收信号强度会削弱，会受到电离层、对流层的影响并且在信号传递时也会产生卫星钟的时差，从而降低RTK碎步测量的精度，因此可以得出RTK碎步测量的精度在晴天时较高。

4.3 全站仪和RTK精度对比分析

利用全站仪和RTK分别在阴、晴天进行碎步测量，将两种仪器碎步测量的成果与真值做差对比点位偏移量，在相同天气条件下进行比测分析，从而判断比较全站仪和RTK的精度。

图4-3 全站仪与RTK阴天碎步点点位位移偏移图

图4-4 全站仪和RTK晴天碎步点点位位移偏移图

通过对全站仪和RTK在晴天和阴天碎步测量坐标值相对真值点位偏移比测的折现线图的分析，可以得出RTK相对于全站仪来说受天气环境影响较大些，而全站仪测量的精度受天气影响较小。全站仪的碎测量精度在晴天时和RTK的精度相当，全站仪在阴天碎步测量精度要高于RTK碎步测量。这主要由于RTK在测量中接收卫星信号很容易受到大气层、电离层，卫星时钟误差等外界因素的影响，而全站仪相比RTK受外界环境影响较小。

5 结束语

通过结合环境因素对全站仪与RTK数字测图精度精度对比实验分析分析可以得知，全站仪和RTK在外界环境条件变化时两种仪器的碎部点精度都会产生变化。从全文实验结果分析可以得知环境变化对全站仪碎部点数据精度影响很小，RTK受环境影响较大。只有找到误差源并尽可能的减少误差才能使测量工作产生更大意义，因此在日常碎步测图工作中要结合不同环境情况使用不同的仪器进行碎步点测量，这样才能提高测量精度，提高生产效益。

参考文献

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[5] 张远志.全站仪的发展现状及未来.测绘仪器研究文集，2002.

作者：邵帅冬（1994.05-），男，汉族，成都理工大学，硕士研究生，测绘工程专业。