GPS-RTK定位技術在測繪工程中的應用

楊政勇 YANG Zheng-yong

（貴州省地質礦產勘查開發局一0三地質大隊，銅仁 554300）

0 引言

在經濟和知識融合發展過程中，傳統的測繪技術已經無法滿足當下測繪工程的需要，應在結合傳統測繪技術、新需要、新標準對新測繪技術展開研究，進而提升測繪工程的效率，保障測繪數據的研究效果。在測繪工作開展過程中避免不了地運用GPS技術，該技術的運用具有諸多優勢，能在土地定位中發揮自身所長，保障地面物體得以被精準定位。RTK是一種實時動態衛星全球定位系統，在工程測量過程中運用該系統，能有效地節約測量時間，提升測量效率對測繪工程具有重要作用。而將二者進行全面融合成為GPS-RTK定位技術則能在無人工干預的基礎上提升工作效能，減少測量的誤差性，保障整體測量工作開展的時效性。

1 GPS-RTK技術概述

RTK技術在實際運用過程中需要對檢測對象的實時動態位置進行實時監控和分析，是GPS技術中的重要技術[1]。GPS技術是由空間系統、地面系統、信號接收系統的等組合而成的，在運用過程中能對數據進行收集之后，還能分析和處理、傳輸，在經過RTK技術的加持，能有效地提升整體工作實際效率，使得數據的輸出結果速度不斷加快，見圖1[2]。由于實時數據量比較大，RTK技術無法通過無線電波技術進行傳輸和處理，因此，技術人員為提升數據的傳輸效果，將RTK技術和GPS技術進行優化與結合，從而創新出一種新型的測繪技術：GPS-RTK技術。該技術組成部分為軟件系統、數據傳輸系統以及GPS接收機等，在技術運用過程中，此類軟件的組成部分具有至關重要的作用，不僅能對原始信息進行收集，還能將二者緊密結合，達到更高效更精準的該工作完成效果。

圖1 GPS-RTK技術實際工作原理圖

2 工程概況

萬家堰錳礦是一個地下開采的礦山，該礦山采礦許可證編號為：C5200002012012140123062，礦區面積為1.4923平方公里，采礦標高為1525.0米至900米標高，共有13個拐點坐標，生產規模5萬噸/年，開采的礦種為錳礦。

萬家堰錳礦位于松桃苗族自治縣寨英鎮興家莊村萬家堰組，距興家莊村約3.2公里，距離寨英鎮大約12公里，地理坐標為：東經108°50′53″-108°51′46″，北緯27°58′17″-27°59′27″，有寨英鎮至礦山的簡易公路直達礦區，交通較為方便[3]。該礦區開采的井口共有11個，（分別有：一采區一號井、二號井、六號井、七號井、八號井、九號井、十號井，二采區一號井、二號井、三號井、四號井）都采用平硐開采。

3 GPS-RTK定位技術在測繪工程中的應用

3.1 現場踏勘

為了了解松桃苗族自治縣寨英鎮鑫鑫礦業有限公司（萬家堰錳礦）坑道及采空區開采情況，受松桃苗族自治縣自然資源局的委托，貴州省地質礦產勘查開發局一O三地質大隊承擔了松桃苗族自治縣寨英鎮鑫鑫礦業有限公司（萬家堰錳礦）坑道及采空區測量任務。在測繪工作開展之前，相關工作人員第一時間到達松桃苗族自治縣寨英鎮鑫鑫礦業有限（萬家堰錳礦）同礦山負責人進行坑道測繪工作內容對接，并對礦山一采區、二采區所有坑道進行實地勘查。另外，通風巷只注記表示，不用測量；存在安全隱患的巷道現場拍照留證，不進行測量；出于安全考慮，全程測量必須在礦山工作人員帶領下開展。在實際測量過程中，需要對該礦區的井下巷道及采空區實地勘查與測量，在測區平面坐標定位時運用的是2000國家大地坐標系統高程系統采用：1985國家高程基準。

3.2 平面控制測量

現階段我國的傳統的導向測量的控制方式已經不適用于現今我國的工程測繪中，因此在測量過程中已經逐步運用RTK技術對其進行替代，使得網測量和部分碎測量得到了有效控制[4]。在運用RTK技術測量時，只要流動站之間的距離在15000m之內，流動站的觀測就能在幾秒鐘完成，見圖2。

圖2 RTK技術平面控制測量觀測圖

3.3 放樣測量

首先，在工程測量過程中會運用RTK技術，需要運用其中的RTK點放樣以及線路放樣，在采用放樣的過程中，需要將放樣坐標和靜態網中的坐標轉換參數進行提取，再輸送到GPS流動站，之后再根據放點標識進行放樣處理[5]。其次，在進行放樣時，需要先將室內的線路中心線展開分析，將其中彎道元素編制，使其成為線路中心線的文件，再將該文件與坐標轉換參數共同上傳到GPS流動站的借手機上，在實地依樁號和所放點與中心線上相互聯系的現場放樣。

3.4 高程測量

定區域性大地水準面的高程需要在GPS測量資料與水準測量資料相結合的基礎上進行測量，此種測量方式具有高效性和實效性，在實際測量過程中具有密度適當、分布均勻的優點[6]。運用GPS定位技術能對觀測點進行靜精密的觀察，進而得出大地高層差，在以此為基礎建立使用的大地水平面數字模型[7]。在計算高程異常和異常差，使得特定點的正常高程能夠被得出，在提升數據采集效率的同時，提高作業質量。

3.5 GPS—RTK技術使用注意事項

RTK在勘探工作中進行運用，需要以GPS定位技術為基礎，因此，需要對GPS衛星工作需要進行滿足，使得連續跟蹤以及衛星數量能夠滿足GPS技術的運用。基于此，在實際勘測過程中，首先，應對測量的控制點進行著重考量，為提升勘測的全面性和有效性，本工程將控制點選擇在地勢較高、視野開闊的區域，以此提升勘測的精準性。其次，在實際研究過程中應對衛星信號的干擾因素進行排查。通常衛星信號會在中午時段受到干擾和影響較大，因此，為提升衛星信號的使用效果，應避免中午這段時間進行勘探，并且，要時刻注意信號的接受狀態，以此提升整體數據測量的精準度。再次，由于RTK數據傳輸會受到障礙物的影響，出現信號接收頻率異常的情況。在實際測量和信號接受的過程中為避免此種情況大量出現，提升外業精度和作業半徑的勘測實效性，應在測量工作中滿足“電磁波通視”條件。本工程為提升探測的精準度，在實際基站的架設過程中，一步到位，將其架設在空曠且較高的地區，避免雷達以及信號的干擾，保障本工程探測的精準度。最后，在進行高程聯測時，為符合相關規定以及該工作需要，本工程運用中抵御四等水準測量的方式開展工作，保障聯測點均勻的分布在控制網內，并且平原地區聯測點、丘陵或山地聯測點據以控制在合理范圍內。

3.6 資料編制和圖件處理

首先，開展資料編制。野外數據在巷道及采空區測量過程中就進行嚴格檢查，特別是巷道導線測量時，每次定向結束再次采集定向點坐標，與前一次測量結果進行比對，在限差范圍內時，才進行下一站點測量，見表1、表2。如超出限差，重新整平儀器后，進行測量，直至滿足測量精度要求。根據采集的巷道數據及采空區數據，按照相關測繪規范要求進行資料編制和整理。其次，進行圖件處理。將所測量的拐點坐標在電腦上，按測量草圖記錄進行繪圖，繪制井下1:2000平面圖，繪制完成，按幅面大小生成比例尺為1：2000規格為10*11的平面圖一幅，并把每條巷道長度及每個采空區面積進行統計，繪制成表格，放在圖框空白處。

表1 寨英鎮鑫鑫礦業有限公司（萬家堰錳礦）圖根點測量與復測點坐標

表2 寨英鎮鑫鑫礦業有限公司（萬家堰錳礦）圖根點測量與復測點坐標限差統計表

3.7 驗收檢查

首先，本次巷道與采空區測量時間短任務重，測量作業人員以對工作認真負責的態度對觀測數據進行自檢和互檢，確認巷道與采空區測量的測量點位置無誤，發現錯誤及時糾正，必要時重新進行測量。其次，野外測繪技術負責人員把好初步質量關，發現超限的測量原始數據要求作業人員及時進行返工測量，直至返工到合格為止，保證成果精度要求。再次，測繪總工進行技術總把關，對所提交的資料按照相關技術審計規程嚴格審查，生產的測繪產品能夠滿足相應的測量規范限差要求，做到無差等品。最后，在坑道作業過程中，作業人員對觀測數據進行自檢，坑道測量過程中，適當采集坑道內一部分導線重合點，在坑道測量結束后再采集一次井口控制點，根據這些重合點來檢查測量過程是否存在錯誤，保證測量數據的準確。作業結束之后，單位質量部門對提交的資料進行野外抽查。

4 結束語

總而言之，GPS-RTK定位技術是一種非常先進技術，在當前測繪技術中屬于較為新穎的測繪方式，在測繪工程中具有至關重要的作用，現階段在我國測量繪圖方面具有廣泛地運用，使得我國的測繪工作得到了長足的發展。