全站儀聯合RTK在礦山測量中的應用

董玉翠

（華北地質勘查局第四地質大隊，河北 秦皇島 066000）

隨著GPS（全球定位系統）與信息技術的快速發展和普及，如今RTK測量技術在工程測繪領域中的實際應用也越加廣泛。結合當今實際情況來看，RTK測控技術具有測量速度快、精度快，成本低等優勢，并且可以滿足不同測繪工程的實際測量精度要求，尤其進行數字成圖作業過程中，相比較傳統的工程測繪技術來說，RKT技術在與全站儀構成聯合測量技術后，可以將人均測繪效率提高5倍以上，進而有效提高測繪效率，縮短測繪周期，降低測繪成本。據此，本文將會以礦山測量為例，分析全站儀聯合RTK技術在礦山測量中的實際應用。

1 RTK測量技術原理

RTK測量技術是一種基于載波相位觀測的實時動態定位技術，其可以實時獲取指定坐標系中的三維定位數據信息。現如今，RTK測量技術通常是由基準站、流動站以及數據通信鏈組成。在實際應用過程中，基準站將會設置在參考點位上，作為指定坐標系的參考點，實時接收GPS系統所傳遞的定位信息的同時，也會通過發送站點坐標、載波相位觀測值、偽距觀測值、衛星跟蹤狀態，接收機工作狀態等工作數據信息等方式，為測量工作提供基準參考和數據支持[1]。流動站在實際應用過程中會實時接收來自基準站和衛星的定位信號，然后通過差分處理的方式求解出載波相位整周模糊度，獲取基準站和流動站的實際坐標差值。反之，若是將基準站和流動站的實際坐標差值與基準站的坐標相加，便可以有效獲取到流動站在指定坐標體系中的坐標，以此為基礎通過坐標轉換的方式，便可以推導出流動站在地面上的實際三維坐標。數據通信鏈主要負責基準站和流動站之間的數據交互效果，在數據通信鏈的支持下，基準站可以同時和一臺或者多臺流動站達成數據交互效果，進而有效提高定位信息的綜合獲取效果，增強RTK技術定位數據獲取精度，增強應用成效。

2 全站儀聯合RTK測量模式的數字化成圖作業流程

全站儀聯合RTK測量模式的數字化成圖基本作業流程如圖1所示。

圖1 全站儀聯合RTK測量模式的數字化成圖作業流程

（1）控制測量：在實際測量過程中，工作人員需要結合測量工作規范以及測量區域的實際情況，合理布設控制點，且在布設控制點過程中需要采用快速靜態相對定位模式進行定位，而控制網則可以采用邊連接的方式進行連接。除此之外，為確保控制點的有效性，還需要將測量中所采用的雙頻GPS接收機與國家點或者本地坐標系中已知點相關聯，通過聯測的方式來合理確定各控制點的實際位置[2]。

（2）利用RTK測量圖根點：在控制網中合理選擇這已知點，然后通過求解轉化的方式就已知點轉換為相應的坐標參數，并將其作為RTK測量技術中的基準站設置點。在完成RTK基準站建設后，工作人員還需要對測區范圍內進行全面圖根控制測量。

（3）利用全站儀測量碎部點：將全站儀架設在RTK圖根點上，然后通過后視定向的方式對測站進行全面檢測，只有確定測站符合設計規范要求后，方可進行碎部測量，并在測量過程中繪制出相對完善的草圖。

（4）利用RTK測量碎部點：RTK測量碎部點多適用于地勢相對空曠區域，具體測量流程與全站儀測量大致相同，但相對于全站儀測量方式來說，RTK測量效率更高，可以有效縮短測量周期[3]。

（5）數字化成圖：通過計算機對外業采集數據進行分析處理，并轉換為繪圖軟件所需的數據格式，結合外業繪制草圖，采用繪圖軟件進行數字化成圖繪制。

3 全站儀聯合RTK在礦山測量中的應用

3.1 工程概況

某礦山作為城市礦山環境治理的重點工程，其內部存在多塊待治理區域，該些區域環境均受到采礦活動的影響，存在變頻發育，采坑遍布、廢礦堆砌等環境問題，對區域自然地形、自然環境破壞極為嚴重，甚至部分區域還存在著大范圍地表沉降、裂縫等情況，導致地表保水功能減弱，不利于區域農業的發展。為能夠提高此礦山環境的治理效果，需對礦山進行全方位測量分析，然后合理完成礦山環境治理設計[4]，為礦山環境治理提供重要支持。在對現有的諸多測繪工程技術手段進行綜合分析研究后，工程項目最終選用了全站儀聯合RTK測量手段，本文將會以礦山環境質量工程中的某一待治理區域為例，對全站儀聯合RTK在礦山測量中的應用進行分析闡述。

3.2 構建基本控制網

在進行前期的初步考察分析后，確定測區北部區域為灌木叢，灌木層的平均高度為10m～20m，東北部為臨時排土區，西部為礦山巖石堆積處，測區內存在大型機械作業情況，在實際測量過程中，經常會出現控制點被破壞情況。對此，在進行基本控制網構建時，工作人員在結合前期考察數據后，分別在測區的西北部和南部地區布設了4個靜態GPS點，并將該些靜態GPS點左右測區基本控制網的控制點，然后通過靜態GPS技術對測區進行全面觀測分析[5]。

在實際測量過程中，控制點將會采用快速靜態相對定位模式定位，而控制網則可以采用邊連接的方式進行連接。在測量過程中，共采用了3臺GPS接收機，按照現有的行業技術標準與操作規范要求進行實際控制點布設及觀測工作。在完成控制點觀測后，工作人員需要將觀測數據信息進行詳細記錄，然后通過內部數據處理軟件進行控制網平差計算，最終求解出控制點的具體坐標。另外，為確保控制點的坐標與礦山整體坐標系保持一致，在測量過程中還聯測了3個礦山控制點，進而計算出相應的控制點坐標。

3.3 利用RTK測量圖根點

3.3.1 選擇基準站點

由于在進行基準站點選擇時，基準站需要架設在已知控制點上，所以在選擇基準站過程中，不僅需要嚴格遵循控制點的選擇原則，還需要注意以下幾點注意事項：

（1）為確保RTK測量技術的應用效果，基準點應盡可能選擇位置較高、視野廣闊的區域，在此類區域中設置基準點，將有利于RTK技術應用時差分信號的有效傳播，避免信號傳播過程中受到障礙物的干擾和阻礙。

（2）選擇的基準點位置應處于交通較為便利的區域，方便測量過程中測量儀器的轉運工作。

（3）由于RTK測量設備的實際發射信號傳播半徑為5～8km，所以在進行基準點選擇的時候，應確保RTK測量設備的發射信號能夠將整個測量囊括其中，避免出現漏測問題。

3.3.2 測量圖根控制點

在已完成選擇的基準點上架設GPS接收天線，然后按照行業操作流程規范，對天線進行整平、連接，然后合理設置基準站產生，引入控制點坐標，通過已知控制點來求解轉換出相應的參數結果。在控制網中核實位置選擇圖根控制點，然后在選擇點出用木樁進行標記，方便流動站在圖根控制點處的設置。待完成GPS整周模式度固定后，采集“點測量”模式，對測區進行測量，為確保測量的精準性以及數據獲取的有效性，測量時間需要控制在60s左右[6]。測量完成后，需將測量結果保持保存在手簿中，以供后續使用。在實際測量過程中，還需要注意GPS整周模糊度固定情況、是否能夠有效接收到基準站所傳遞的差分信號，以及天線高度和選用天線類型是否正確等諸多方面內容。

3.4 利用RTK和全站儀組合測量碎部點

3.4.1 全站儀測量碎部點

將全站儀架設在RTK圖根點上，然后建立監測任務，按照站點設置、后視定向、碎部點測量、繪制操作等一系類操作流程進行實際測量操作，進而完成外業碎部點測量工作。

3.4.2 利用RTK測量碎部點

鑒于RTK技術的實際技術特點，其更適用于地勢開闊或者無視野障礙區域的測量工作。在實際碎部點測量過程中，需要在基準站上加設GPS接收機，然后依據行業基準站架設操作流程完成基準站架設安裝工作。另外，在實際操作過程中，還需要設計一臺或者多臺GPS接收機作為流動站，進而與基準點一同完成對碎部點的測量工作。

3.5 內業數據處理、成圖及實地檢查

3.5.1 內業數據處理及成圖

將外業測量過程中所收集到的數據信息進行歸納匯總，然后通過計算機對數據進行預處理，去除掉外業數據中粗差的觀測數據，將數據信息轉換成為繪圖軟件所需的標準格式，并就數據進行展點，最后結合外業工作中所繪制出的測量草圖，通過繪圖軟件將數據信息編輯成為數字化成圖。在項目中，數字化成圖的實際比例尺為1：1000，平面控制坐標系選擇的1954年北京坐標系，高程選用的（假）吳淞高程系。

3.5.2 成果檢驗及實地檢測

在完成數字化成圖后，還需要確定成圖是否存在缺漏等問題。對此，工作人員需要攜帶成圖到測區中進行實際對比分析，確認成圖中是否存在缺漏或者不符合測區實際情況等問題，尤其是對于測區中一些特殊地物內容與成圖的分析對比。在發現問題后，需要對問題進行詳細記錄，然后及時通過外業工作人員對外提區域進行重新測量，然后基于重新測量的數據信息，對數字化成果進行修改和優化。

4 總結

全站儀聯合RTK測量技術充分集成了全站儀測量技術與RTK測量技術的實際優點，在實際測量過程中可以有效提高測量精度和測量速度，降低測量成本，促使聯合測量技術在當今得到較好的普及應用。另外，結合工程項目的實際情況來看，應用聯合測量技術可以減少測量過程中遇到的諸多難題，有效彌補了單項技術在實際應用過程中存在的技術缺陷，可以將測繪技術的實際優勢發揮到最大，應進行更大范圍的普及應用。