郭艷杰

（遼寧晟華城科檢驗(yàn)檢測(cè)有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110168）

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展使得測(cè)量的理論、方法、技術(shù)和新型儀器都在不斷發(fā)展和進(jìn)步。衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展使得全球衛(wèi)星定位系統(tǒng) （GPS） 在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。新技術(shù)的應(yīng)用不僅減少了測(cè)量人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省了人力、物力、財(cái)力，更重要的是提高了觀測(cè)的精度和速度，使測(cè)量工作能夠更好地為科學(xué)研究和生產(chǎn)建設(shè)服務(wù)。

1 電子水準(zhǔn)儀及其應(yīng)用

電子水準(zhǔn)儀可視為由CCD相機(jī)、自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀、微處理器和條碼水準(zhǔn)尺組成的地面水準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)。它的外形構(gòu)造與普通光學(xué)水準(zhǔn)儀相似，主要包括基座、水準(zhǔn)器、望遠(yuǎn)鏡，另外，還增加了操作面板和顯示屏。儀器內(nèi)置CCD攝像系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，這是電子水準(zhǔn)儀的關(guān)鍵技術(shù)[1]。條碼水準(zhǔn)尺是與電子水準(zhǔn)儀配套使用的專(zhuān)用水準(zhǔn)尺，用玻璃鋼、鋁合金或銦鋼制成。尺長(zhǎng)有2、3、5 m等幾種，尺型分為直尺和折尺兩種。尺面上刻有黑白相間寬度不同的條碼，相當(dāng)于普遍水準(zhǔn)尺的分劃和注記。根據(jù)不同的生產(chǎn)廠家，電子水準(zhǔn)儀采用的自動(dòng)電子讀數(shù)和數(shù)據(jù)處理方法主要有幾何法、相關(guān)法和相位法。相位法電子水準(zhǔn)儀的測(cè)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理是由光電二極管陣列攝取條碼水準(zhǔn)尺的條碼信息，然后通過(guò)分光器將其分為兩組。一組經(jīng)過(guò)CCD攝像系統(tǒng)，將采集到的條碼水準(zhǔn)尺的圖像信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并傳輸給微處理器，微處理器將之與儀器內(nèi)部存儲(chǔ)的水準(zhǔn)尺編碼信號(hào)進(jìn)行比對(duì)處理，從而轉(zhuǎn)換成中絲讀數(shù)、視距 （水平距離） 和高差 （或高程） 數(shù)據(jù)，并輸出到顯示屏上或自動(dòng)存儲(chǔ)在儀器內(nèi)部的記錄器中。通過(guò)分光器中的另一組光信號(hào)成像在十字絲分劃板上，通過(guò)目鏡可觀測(cè)到條碼水準(zhǔn)點(diǎn)和十字絲的影像。

電子水準(zhǔn)儀的基本操作包括安置和整平儀器、瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺等步驟，與S3自動(dòng)安平光學(xué)水準(zhǔn)儀相同。儀器開(kāi)機(jī)后，電子水準(zhǔn)儀的讀數(shù)只要根據(jù)儀器說(shuō)明書(shū)選擇測(cè)量模式后，按操作鍵盤(pán)上的相應(yīng)鍵即可得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)。如中絲讀數(shù)、水平距離、高差 （或高程） 等，測(cè)量結(jié)果顯示在顯示屏上，并直接存入儀器。使用電子水準(zhǔn)儀測(cè)量時(shí)，儀器應(yīng)安置于地面無(wú)振動(dòng)的地方[2]。條碼尺要處于視場(chǎng)中央，并對(duì)水準(zhǔn)尺正確調(diào)焦，否則讀數(shù)和測(cè)量無(wú)法進(jìn)行。條碼尺表面不能有水滴、污垢或磨損，并應(yīng)將尺立于無(wú)障礙物的地方，確保無(wú)陰影投射到水準(zhǔn)尺上。當(dāng)尺面太暗或被太陽(yáng)直接照射時(shí)，都可能會(huì)使測(cè)量無(wú)法進(jìn)行。電子水準(zhǔn)儀無(wú)論開(kāi)機(jī)或關(guān)機(jī)都可作為普通光學(xué)水準(zhǔn)儀使用。

2 電子經(jīng)緯儀及其應(yīng)用

自從1968年世界上出現(xiàn)了第一臺(tái)電子經(jīng)緯儀，經(jīng)過(guò)多年的不斷發(fā)展和改進(jìn)，目前的電子經(jīng)緯儀已趨于完善。與傳統(tǒng)的光學(xué)經(jīng)緯儀相比，電子經(jīng)緯儀采用了光電測(cè)角手法，在精度上超過(guò)了光學(xué)經(jīng)緯儀，在數(shù)據(jù)自動(dòng)獲取和處理上也較為先進(jìn)[3]。 目前， 電子經(jīng)緯儀被大量運(yùn)用在路橋、 水利、 礦山、建筑等各大測(cè)量工程中。測(cè)量?jī)x器的精準(zhǔn)度對(duì)工程的質(zhì)量至關(guān)重要，因此，確保電子經(jīng)緯儀的正常狀態(tài)顯得尤為重要。

電子經(jīng)緯儀通常由望遠(yuǎn)鏡、照準(zhǔn)部件、光柵盤(pán)或光學(xué)碼盤(pán)、測(cè)微器系統(tǒng)、軸系、 水準(zhǔn)器、 基座及腳螺鈕、光學(xué)對(duì)點(diǎn)器、讀數(shù)面板、電子補(bǔ)償器等組成。

電子經(jīng)緯儀的主要特點(diǎn)是： 第一，可自動(dòng)記錄測(cè)量數(shù)據(jù)。第二，可自動(dòng)地進(jìn)行各種歸算改正。第三，通過(guò)接口設(shè)備可將電子手簿記錄的數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，以進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和繪圖。

與光學(xué)經(jīng)緯儀不同，電子經(jīng)緯儀是集機(jī)械、電子、光學(xué)計(jì)算機(jī)技術(shù)及半導(dǎo)體集成技術(shù)等為一體的電子測(cè)角儀器，其可通過(guò)電路板和電子讀數(shù)來(lái)顯示，使測(cè)量數(shù)據(jù)可更便捷地顯示。

3 電磁波測(cè)距和全站儀及其應(yīng)用

距離是測(cè)量中重要的觀測(cè)元素，長(zhǎng)度測(cè)量是控制測(cè)量中的工作之一。目前大多都采用電磁波測(cè)距法進(jìn)行距離測(cè)量。電磁波測(cè)距是利用電磁波 （微波、光波） 做載波，在其上調(diào)制測(cè)距信號(hào)，測(cè)量?jī)牲c(diǎn)間距離的方法。雖然電磁波測(cè)距儀器價(jià)格較高，但目前已普遍應(yīng)用于各種工程測(cè)量中。目前我國(guó)所生產(chǎn)的各類(lèi)測(cè)距儀型號(hào)很多，其在具體操作上差異較大，因而在進(jìn)行操作前應(yīng)先仔細(xì)閱讀儀器說(shuō)明書(shū)，再?lài)?yán)格地按照說(shuō)明書(shū)上的步驟來(lái)進(jìn)行。

全站儀是電子經(jīng)緯儀和測(cè)距儀的有機(jī)組合體，它從結(jié)構(gòu)上可以分為組合式全站儀和整體式全站儀兩種。組合式全站儀是用一些連接設(shè)備將電子經(jīng)緯儀、光電測(cè)距儀和電子記錄裝置連接成的一個(gè)組合體。其優(yōu)點(diǎn)是能通過(guò)不同的構(gòu)件進(jìn)行靈活多樣的組合，當(dāng)個(gè)別構(gòu)件損壞時(shí)，可以用其他構(gòu)件代替。整體式全站儀是在一個(gè)儀器內(nèi)裝有測(cè)距裝置、測(cè)角裝置和記錄裝置，測(cè)距和測(cè)角共用一個(gè)照準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡，方向和距離測(cè)量只需一次照準(zhǔn)，使用十分方便[4]。

4 GPS實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位（RTK）技術(shù)及其應(yīng)用

GPS實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài) （RTK） 測(cè)量相比較傳統(tǒng)的測(cè)量方式，具有更加精準(zhǔn)的定位模式和高效測(cè)量方式。在工程中，通過(guò)應(yīng)用GPS 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài) （RTK） 測(cè)量的方式可明顯提高測(cè)量工作效率。 鑒于此， RTK技術(shù)被大量應(yīng)用在施工、 地形、 建筑用地、控制測(cè)量等方面。

RTK技術(shù)用于地形測(cè)量時(shí)，可以根據(jù)地形的實(shí)際情況設(shè)定測(cè)量物點(diǎn)， 如特殊地物點(diǎn)的測(cè)量， 可以按距離進(jìn)行采集；當(dāng)對(duì)均勻的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，可以設(shè)定時(shí)間間隔，按照時(shí)間進(jìn)行采集。

應(yīng)用RTK技術(shù)放樣時(shí)，利用GPS接收機(jī)，查找輸入的設(shè)計(jì)點(diǎn)坐標(biāo)，確定放樣點(diǎn)的位置。當(dāng)確定放樣點(diǎn)或線(xiàn)時(shí)，要等待信號(hào)接收數(shù)據(jù)固定到精度水平達(dá)到要求時(shí)完成放樣。

當(dāng)RTK技術(shù)運(yùn)用在控制測(cè)量時(shí)，可實(shí)時(shí)了解定位結(jié)果和定位精度，改善了GPS快速靜態(tài)和靜態(tài)測(cè)量中無(wú)法實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的問(wèn)題，顯著提高測(cè)量的工作效率。

GPS實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài) （RTK） 測(cè)量技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：①效率高。確定一個(gè)測(cè)量點(diǎn)即可進(jìn)行測(cè)量，不會(huì)受周邊環(huán)境干擾 。②觀測(cè)方便快捷?？梢灾苯佑涗洔y(cè)量數(shù)據(jù)，不用再進(jìn)行其他計(jì)算。③ 精確度高。GPS實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài) （RTK） 測(cè)量技術(shù)的精確度要比傳統(tǒng)的測(cè)量方式高，可達(dá)到厘米級(jí)。

GPS實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài) （RTK） 測(cè)量技術(shù)也有一定的局限性，如易受環(huán)境、信號(hào)影響等。故在應(yīng)用RTK技術(shù)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，應(yīng)注意：①避免選擇衛(wèi)星信號(hào)接收受限制的區(qū)域，如高樓密集區(qū)域等，盡量選擇在位置開(kāi)闊、位置較高的地方進(jìn)行工作。②每次開(kāi)始工作時(shí)，應(yīng)校對(duì)參數(shù)數(shù)據(jù)，保證測(cè)量結(jié)果的統(tǒng)一性、準(zhǔn)確性，避免發(fā)生由于參數(shù)、設(shè)置不統(tǒng)一的情況，造成返工。③為避免受天氣影響，應(yīng)多設(shè)置幾個(gè)測(cè)量點(diǎn)，以防備用。④注意定期保持維護(hù)設(shè)備。

5 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)代科技的進(jìn)步促進(jìn)了工程測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)工程測(cè)量技術(shù)的高精度要求也促進(jìn)了與其相關(guān)科技的進(jìn)步，這兩者息息相關(guān)的。我們應(yīng)不斷探索工程測(cè)量的新技術(shù)新方法，以為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)貢獻(xiàn)自己的力量。