GPSRTK和全站儀在煤礦井田區域地形圖測圖中的應用

摘 要：隨著我國煤礦技術和自動化水平的不斷提高，對煤礦制圖單位也提出了更高要求，傳統的平板測繪方式已經越來越不能滿足生產的需要，取而代之的是成圖速度更快，坐標精度更高的數字測圖技術。目前，由于GPS和全站儀等高精度設備售價的不斷降低，GPS和全站儀等設備已經成為各煤礦單位首選的測圖儀器。由于GPS和全站儀使用的條件不同，對于條件特殊或復雜（如高層建筑物遮擋、茂密樹林或地物繁多等）的區域，僅僅使用一種設備，不僅會影響工程的進度，有時甚至無法完成項目。因此，文章以煤礦井田區域內地形圖測繪為例，介紹GPS-RTK技術和全站儀在不同條件下的使用方法，即空曠地區使用GPS-RTK技術測量、條件復雜的區域使用全站儀測量。此種方法，通過實際的測繪作業證明是可以滿足要求的。

關鍵詞：GPS-RTK；全站儀；數字測圖；礦山測繪

引言

隨著計算機技術、精密測量儀器、GPS技術、數字化測圖軟件等的不斷發展，帶動數字測圖技術步入新的階段。現如今，數字測圖技術已經廣泛運用于測繪生產、城市規劃、環境保護、土地管理和軍事工程等部門。數字測圖作為一種全解析的機助測圖技術，相較于模擬測圖優勢明顯，是測繪技術發展的主要方向。現在，很多測繪部門已經配備了數字測圖的基本工具，數字測圖技術已經逐步取代人工模擬測圖，成為測圖的主流。進入21世紀，開灤集團也已建立了自己的GPS RTK系統，下轄各個礦區已經使用GPS RTK技術進行井田區域地形圖的測繪工作，取得了良好的成果。當然，對有建筑物遮擋或傳輸信號不良的地區，就需要使用全站儀進行補測。經過驗證，這種聯合測圖法在成圖精度方面完全滿足要求。

1 GPS RTK測圖的基本原理

RTK（Real Time Kinematic），又稱為載波相位差分技術，主要由基準站和流動站組成，是建立在實時處理兩個測站載波相位基礎上的。基準站通過通訊鏈接將實時采集到的載波相位觀測量和測站坐標信息一起發送給流動站，流動站不僅接收基準站信息，同時還接收GPS衛星載波相位信號，并組成相位差分觀測值進行實時處理。接收機通過輸入相應的坐標轉換參數和投影參數，可以實時的解算出流動站的三維坐標及測量精度。RTK技術是GPS技術發展的一個新突破，具有誤差不累積、定位速度快、作業效率高、成圖簡單等特點，現已廣泛運用于工程測量、數字測圖等領域。

2 GPS RTK與全站儀聯合作業的研究

在常規測圖中，一般遵循“從整體到局部，先控制后碎步，分級布網，逐級控制”的作業原則。具體的作業工序包含建立首級控制網、加密控制網、圖根控制網、測量點數據采集和模擬成圖。從上述工序中，可以看出，完成一個測區的測量任務，需要數次的進出測區現場，并在同一個導線點上多次設站。這種傳統的作業模式，不僅工序繁瑣，效率低下，而且由于多次的設站，容易造成精度的降低。

而使用RTK技術和全站儀聯合采集數據進行測圖時，可以有效克服上述缺點，簡化了施工步驟，提高了效率。使用RTK和全站儀聯合測圖主要分為以下幾個步驟。

（1）使用RTK技術直接布置圖根點，通過以往大量的實踐和文獻資料，使用GPS RTK技術測得的圖根點可以滿足工作需要。RTK技術提供的圖根點不僅可以實時獲取坐標信息，還可以了解坐標點的定位精度，可大幅度的提高作業效率。

（2）使用GPS RTK和全站儀進行碎步測量，利用GPS RTK技術可以對平坦、無遮擋的區域進行快速的特征點測量。而如遇到GPS RTK技術無法施測的測點時，通過GPS RTK技術布設的圖根點，利用全站儀進行補測。

（3）值得注意的是，在使用GPS RTK技術進行圖根點布設時，應該有必要的檢核，這樣可有效避免因GPS信號不良造成的測量粗差，保證成圖的精度。如果已知坐標點較遠，無法立即引入，可以利用全站儀假定坐標系統和高程系統進行測圖，完成后，利用電腦進行坐標轉化，獲取最終的測量成果。

3 煤礦井田區域地形圖測繪過程及注意事項

3.1 測區介紹

開灤范各莊礦位于河北省唐山市古冶區，始建于1958年，是我國自主設計、建造的第一座大型機械化礦井，被譽為“新中國第一礦”。為更好的服務井下生產，地測部門需定期對井上建筑物、構筑物等進行數字測圖。經勘察，需測量的地物主要有鐵路、橋梁、公路、林地、磚混建筑、農田、塌陷水域等。

3.2 儀器設備

基準站使用開灤布設于錢營礦的基站，接收機使用徠卡的Viva GNSS GS15，水平精度10mm+1ppm，垂直精度為20mm+1ppm。全站儀使用徠卡TS06PLUS（該設備測角精度±2″，測距精度為3mm+2ppm）。成圖軟件使用CAD2009制圖軟件，成圖比例尺1：5000。坐標系統使用開灤坐標系，高層系統使用1956年黃海高程系。

3.3 作業程序

3.3.1 碎步測量

到達測區后，組裝好接收機、對中桿后，用手簿啟動接收機，連接好基站和通信信號，并用手簿設置新的測量任務。在工作過程中，應注意接收機接收的衛星個數是否滿足需要、接收機是否固定良好、無線電標記正常等，避免因上述原因產生的粗差。

3.3.2 圖根控制點布設

在GPS RTK信號較弱的區域需布設圖根點，并使用全站儀進行測圖。在布設圖根點時應注意做好測點標記，這樣有利于全站儀在工作時更好的找到這些圖根點、節約時間。在實際圖根點布設中，總共布設了18個圖根點。在完成圖根控制后，可繼續使用GPS RTK設備對道路、林地、水域等開闊地點進行數據采集。而對信號較弱的區域，集中使用全站儀進行數字測圖。

3.3.3 數據處理和成圖

使用CAD2009制圖軟件生成地形圖，圖形比例尺為1：5000。用徠卡LEICA Geo Office Combined軟件處理碎步點數據，并將數據導入CAD軟件，根據測點性質，繪制1：5000比例尺地形圖。

4 結束語

文章以煤礦井田區域地形圖測圖為例，在已有的GPS RTK及全站儀測圖成果的基礎上，對使用GPS RTK和全站儀進行聯合測圖技術進行闡述。通過具體的實踐，了解到此種方法可充分的發揮各個設備的優勢，提高測圖的工作效率和測量精度，降低測量人員的勞動和內業強度，對提高煤礦測量部門的生產效率作用巨大。

參考文獻

[1]李明軍.淺談RTK技術在露天礦山測量中的應用[J].科技情報開發與經濟，2010（2）：211-212.

[2]廉孟超.網絡RTK（CORS）在礦山測量中的應用[J].網友世界，2013（7）：19.

[3]余小龍，胡學奎.GPS RTK技術的優缺點及發展前景[J].測繪通報，2007（10）：39-41.

[4]張東，梁勇，劉紀平.RTK技術在控制測量與大比例尺測圖中的應用研究[J].全球定位系統，2010（4）：31-34.

作者簡介：代世虎（1988，4-），男，安徽淮北人，助理工程師，河北開灤股份范各莊礦業分公司地質科技術員。