RTK技術(shù)在現(xiàn)代礦山地形測量中的應(yīng)用

朱長軍

義煤集團(tuán)伊川區(qū)域煤業(yè)有限公司，河南洛陽 471300

1 RTK 測量與全站儀數(shù)據(jù)采集原理分析

1.1 RTK數(shù)據(jù)采集工作原理

從測量的基本原理來講，RTK測量技術(shù)具體是指將載波相位觀測值作為測量對象，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)差分的一種GPS測量技術(shù)[1]。整個(gè)測量系統(tǒng)主要包括這樣三個(gè)基本的組成部分：GPS信號接收設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備以及與之配套的軟件操作系統(tǒng)。其中，作為測量設(shè)備的核心部分，數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備主要包括由基準(zhǔn)站的發(fā)射基站以與測量流動(dòng)站等關(guān)鍵設(shè)備構(gòu)成的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。而軟件操作系統(tǒng)主要是為測量提供一個(gè)人機(jī)界面，能夠?qū)崟r(shí)的顯示出所測站點(diǎn)在所指定的坐標(biāo)系當(dāng)中的三維結(jié)果。

RTK測量技術(shù)的基本測量原理是這樣的：在基準(zhǔn)站處設(shè)置一臺(tái)GPS 接收設(shè)備，然后連續(xù)的觀察所有可見的GPS衛(wèi)星，之后通過數(shù)據(jù)鏈將其從衛(wèi)星獲得的觀測值與測量站的坐標(biāo)信息都傳遞給流動(dòng)站。而流動(dòng)站接收到測量衛(wèi)星的GPS信號的同時(shí)，還通過無線電設(shè)備從基準(zhǔn)站處接收觀測數(shù)據(jù)，在相對定位的原理上，實(shí)時(shí)的對整周模糊度進(jìn)行求解與計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果以圖形、曲線等多種顯示方式顯示到用戶基站的三維坐標(biāo)上。通過這種實(shí)時(shí)定位與計(jì)算的方式就能夠?qū)竞陀脩粽舅@得的觀測數(shù)據(jù)的求解收斂情況進(jìn)行觀測，進(jìn)而對數(shù)據(jù)的解算是否成功進(jìn)行實(shí)時(shí)的判斷，進(jìn)而有效的減少存在的冗余觀測值，提高觀測與測量效率。

1.2 全站儀數(shù)據(jù)采集工作原理

全站儀往往又被稱為“電子全站儀”，屬于一種自動(dòng)測距、自動(dòng)測角、計(jì)算以及數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)兼具的一種三維坐標(biāo)定位測量系統(tǒng)[2]。其在地形測量、控制測量、房產(chǎn)測量、工業(yè)測量以及近海定位等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。在測量的過程中，將儀器照準(zhǔn)棱鏡，然后通過在望遠(yuǎn)鏡上成像，利用在儀器中內(nèi)置的識(shí)別儀器，將信號進(jìn)行處理，諸如放大、數(shù)字化等操作之后，得到相關(guān)的數(shù)值[3]。

2 RTK與全站儀聯(lián)合數(shù)據(jù)采集應(yīng)用實(shí)例

2.1 測量地形區(qū)域概況及測量目的

測量的主要目的是利用RTK與全站儀相結(jié)合的數(shù)據(jù)采集方式，就（伊川縣半坡鄉(xiāng)興業(yè)煤業(yè)有限公司）礦區(qū)的地形圖進(jìn)行了測繪。該測量礦區(qū)的基本地形為低山丘陵，山勢的基本走向?yàn)楸睎|，起伏較為平緩，整個(gè)礦區(qū)地形開闊。其中，在礦區(qū)北段，山脊呈半環(huán)狀，北東較高,南西較低，且該處為半環(huán)形的開口，地貌呈現(xiàn)出明顯的構(gòu)造剝蝕形。

2.2 測量前資料與儀器的準(zhǔn)備情況

在測量開始之前，已經(jīng)收集到了測量礦區(qū)之前1:10000的土地利用情況分布圖，在進(jìn)行野外測量之前可以作為對應(yīng)的參考。所測礦區(qū)中及其附近已經(jīng)有三個(gè)義煤集團(tuán)有限公司工程勘測處建立并保存完好的GPS C級控制點(diǎn)，其基本的精度滿足當(dāng)前測量要求。因此，在測量時(shí)以這3個(gè)C級點(diǎn)作為起算點(diǎn)，建立起首級控制，之后布設(shè)整個(gè)控制網(wǎng)點(diǎn)。

本次測量所采用的測量儀器包括：南方GPS接收機(jī)，用于前期碎部數(shù)據(jù)的收集以及首級控制點(diǎn)的布設(shè)；南方GPS 三套，主要用于碎部數(shù)據(jù)的收集，并根據(jù)所布設(shè)的控制點(diǎn)設(shè)置次級控制點(diǎn)。在進(jìn)行測量前，所有的設(shè)備都通過了相關(guān)部門的檢測和校正，精度都達(dá)到了相關(guān)的要求，能夠滿足本次測量精度要求。

2.3 野外測量

2.3.1 控制測量

所布設(shè)的首級控制網(wǎng)是采用GPS靜態(tài)定位的方式，在整個(gè)測量區(qū)域進(jìn)行布設(shè)，這樣便于對整個(gè)控制網(wǎng)進(jìn)行加密以及數(shù)字化等操作。由于當(dāng)前測量區(qū)域較大，為了便于后期工程施工以及精度處理需要，在整個(gè)測量區(qū)域一共布設(shè)了六個(gè)GPS點(diǎn)作為首級控制測量點(diǎn)。然后利用RTK技術(shù)來對圖根點(diǎn)進(jìn)行測繪，并采用全站儀對部分導(dǎo)線進(jìn)行測量，這樣有利于對碎部點(diǎn)進(jìn)行檢查和測量。控制點(diǎn)的設(shè)置除了要滿足測圖的使用以及操作的方便性之外，還必須滿足RTK測量對相對應(yīng)的測量條件的特殊要求。在設(shè)置基準(zhǔn)站時(shí)，還應(yīng)該盡量的避開建筑物、大面積的水域以及強(qiáng)電磁波發(fā)射源等障礙物。

2.3.2 碎部的測量

由于在測量的實(shí)際區(qū)域內(nèi)存在大量的農(nóng)田玉米和樹林，且村莊中有大量的溫室大棚、和養(yǎng)殖場等，導(dǎo)致整個(gè)區(qū)域的通視條件相對較差。加之由于項(xiàng)目的時(shí)間比較緊張、工作任務(wù)繁重，假若采用常規(guī)的全站儀式測量施工，則會(huì)導(dǎo)致項(xiàng)目的施工效率過低，而完全采用RTK來對碎部進(jìn)行采集，雖然效率會(huì)較高，但是由于工作環(huán)境的要求而導(dǎo)致部分地區(qū)存在信號盲區(qū)。

在同一區(qū)域采用RTK與全站儀聯(lián)合測量的方式時(shí)，可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況對碎部點(diǎn)的信號數(shù)據(jù)進(jìn)行測量和采集。例如，在對河流、道路以及高程點(diǎn)等進(jìn)行測量時(shí)，可以充分的利用RTK技術(shù)在這方面的技術(shù)優(yōu)勢。而在采用全站儀進(jìn)行測量時(shí)，可以完全利用首級控制點(diǎn)和RTK技術(shù)加密的圖根點(diǎn)來測量那些對RTK信號質(zhì)量影響較大的區(qū)域，諸如包括有大量樹林、信號盲區(qū)以及地類界線等的區(qū)域。同時(shí)，在每天的野外作業(yè)結(jié)束之后要將RTK和全站儀所采集到的數(shù)據(jù)都進(jìn)行備份，并轉(zhuǎn)換成*.dat的數(shù)據(jù)格式。

2.4 精度分析

為了對RTK的測量精度進(jìn)行檢測，可以將之和靜態(tài)GPS的測量結(jié)果進(jìn)行對比，將首級GPS控制網(wǎng)的平面點(diǎn)位和GPS C級點(diǎn)聯(lián)合測量的作為真值進(jìn)行對比分析。在對數(shù)據(jù)精度的進(jìn)行分析之后，應(yīng)該保證所測圖根控制點(diǎn)能夠用來參考作為全站儀的碎部測量資料，且其精度要完全滿足測量繪圖精度的需要，且測量誤差分布要均勻、不存在累積誤差。

3 結(jié)論

將RTK與全站儀聯(lián)合起來進(jìn)行地形測量的方式，有效的避免了完全采用全站儀測量過程中容易遇到地形與植被對測量結(jié)果的影響，同時(shí)還彌補(bǔ)了RTK測量過程中由于衛(wèi)星接收以及外界信號干擾等方面的影響，極大的提高了作業(yè)效率。

[1]楊俊.RTK 結(jié)合全站儀的礦山地形測量技術(shù)研究[J].科技資訊，2010(24)：37.

[2]陳強(qiáng)文.RTK 技術(shù)在礦山地形測量作業(yè)中的應(yīng)用探析[J].北京測繪，2011(3)：78-80.

[3]鐘少波.基于礦山地形測量案例的RTK一體化技術(shù)研究[J].科技資訊，2011(8)：46-48.

[4]唐曉洪.應(yīng)用 RTK 技術(shù)的礦山地形測量研究[J].科技資訊，2010(27)：23.