RTK與全站儀在礦山地形測(cè)繪中的應(yīng)用

侯楊松

（江西有色地質(zhì)勘查二隊(duì)，江西 贛州 341000）

礦山地形測(cè)繪數(shù)據(jù)結(jié)果的精準(zhǔn)性能對(duì)后續(xù)礦山開采工作提供基礎(chǔ)保障，但是礦山多數(shù)位于建筑區(qū)域、林業(yè)區(qū)域、山區(qū)等地形環(huán)境較為復(fù)雜的區(qū)域中，這樣的地形條件也就要求測(cè)繪設(shè)備要具有先進(jìn)性和精準(zhǔn)性。在地形測(cè)繪工作開展的過程中，每一種測(cè)繪設(shè)備都具有自身獨(dú)特的發(fā)展優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)也具有較為明顯的缺陷。在復(fù)雜地形環(huán)境下使用測(cè)繪設(shè)備，設(shè)備的性能可能會(huì)受到客觀環(huán)境因素的影響，導(dǎo)致無法在測(cè)繪工作中發(fā)揮出自身實(shí)際的作用和價(jià)值，導(dǎo)致測(cè)繪工作實(shí)際效率受到嚴(yán)重的影響。RTK和全站儀設(shè)備作為現(xiàn)階段礦山地形測(cè)繪中主要會(huì)使用的設(shè)備，能夠快速、精準(zhǔn)的對(duì)礦山地形環(huán)境進(jìn)行測(cè)繪，減少測(cè)繪數(shù)據(jù)結(jié)果的誤差行，能在最大程度上提升實(shí)際測(cè)繪工作開展的效率。

1 RTK與全站儀測(cè)量技術(shù)工作的原理

1.1 RTK技術(shù)工作的原理

RTK技術(shù)（如圖1所示）主要是由現(xiàn)階段的數(shù)字化通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、無線電技術(shù)、以及定位技術(shù)共同組件的系統(tǒng)技術(shù)，在技術(shù)中的工作原理主要是利用載波相位觀測(cè)量來完成測(cè)繪工作，總的來說是利用基準(zhǔn)點(diǎn)對(duì)衛(wèi)星定位信號(hào)進(jìn)行接收，并且將監(jiān)測(cè)點(diǎn)相關(guān)的數(shù)據(jù)及時(shí)傳輸給數(shù)據(jù)中心站，在中心站接收監(jiān)測(cè)點(diǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)和衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行快速的處理和整理，然后在對(duì)載波相位的精準(zhǔn)程度進(jìn)行優(yōu)化，這樣就能獲得較為精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)參數(shù)，利用坐標(biāo)值和基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)對(duì)流動(dòng)站的實(shí)際定位坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行確定，將RTK和定位坐標(biāo)進(jìn)行結(jié)合，生成平面坐標(biāo)點(diǎn)位和高程值。與傳統(tǒng)的測(cè)量設(shè)備相比較，RTK技術(shù)不會(huì)受到觀測(cè)點(diǎn)之間存在的障礙物影響，通過衛(wèi)星定位信號(hào)就能完成測(cè)繪，測(cè)繪工作的實(shí)際效率較高，不會(huì)因?yàn)榄h(huán)境條件、氣候條件、地形條件等因素的影響，并且具有較為良好的而自動(dòng)化，對(duì)工作環(huán)境要求較低，測(cè)繪結(jié)果的誤差也相對(duì)較小，因此在現(xiàn)階段礦山地形測(cè)繪工作中有著較為良好的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)[1]。

圖1 RTK技術(shù)應(yīng)用

1.2 全站儀設(shè)備的工作原理

全站儀設(shè)備（如圖2所示）作為現(xiàn)階段較為先進(jìn)的測(cè)量設(shè)備，主要是由光、機(jī)、電所組成，在測(cè)繪工作中能夠?qū)崿F(xiàn)水平、斜距、平距、垂直角和高度差的車輛工作。主要的工作原理是在測(cè)量工作的準(zhǔn)備階段中，在已知點(diǎn)安裝全站儀設(shè)備，利用內(nèi)部的光電測(cè)量角系統(tǒng)、測(cè)距系來完成測(cè)繪工作，并且這兩種系統(tǒng)中都含有光學(xué)望遠(yuǎn)鏡、瞄準(zhǔn)鏡，在測(cè)量工作中需要對(duì)觀測(cè)點(diǎn)目標(biāo)進(jìn)行校對(duì)1次，這樣也能測(cè)量出觀測(cè)點(diǎn)的角度和距離，利用自帶的處理系統(tǒng)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)資料進(jìn)行及時(shí)的處理，根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)果得到觀測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)數(shù)值。在實(shí)際測(cè)量工作中，如果全站儀設(shè)備的布置和移動(dòng)次數(shù)增加，也會(huì)累計(jì)誤差值，提高數(shù)據(jù)結(jié)果誤差的情況，但是現(xiàn)階段全站儀設(shè)備已經(jīng)是較為成熟的測(cè)量技術(shù)，也是測(cè)量工作中主要會(huì)使用到的設(shè)備儀器，能在一定程度上提升測(cè)量工作的實(shí)際效率，保證數(shù)據(jù)結(jié)果的準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性和有效性，為后續(xù)工作的開展奠定良好的基礎(chǔ)條件。

圖2 全站儀設(shè)備

2 RTK技術(shù)和全站儀設(shè)備在礦山地形測(cè)繪工作中的具體應(yīng)用

2.1 在礦山地形測(cè)繪準(zhǔn)備工作中的應(yīng)用

礦山地形測(cè)繪（如圖3所示）的準(zhǔn)備工作能有效的確保測(cè)量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性，在準(zhǔn)備工作中需要對(duì)已知的數(shù)據(jù)長度、角度進(jìn)行測(cè)量，或者在山體的細(xì)節(jié)部位的平面點(diǎn)進(jìn)行測(cè)繪等工作。但是現(xiàn)階段測(cè)繪工作的準(zhǔn)備階段中，還需要加強(qiáng)高級(jí)控制點(diǎn)導(dǎo)線測(cè)量或者三角網(wǎng)測(cè)量的工作，從而獲得精準(zhǔn)程度更高的數(shù)據(jù)參數(shù)。但是從目前實(shí)際測(cè)量工作開展的情況來看，高級(jí)控制點(diǎn)的設(shè)置通常較少，并且距離礦山區(qū)域較遠(yuǎn)，要想對(duì)高級(jí)控制點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，就需要投入更多的資源，并且設(shè)備和資料很難得到有效的保存，這也給測(cè)量工作帶來許多的困難和阻礙。現(xiàn)階段在礦山測(cè)繪工作中有效地將RTK技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，能確保測(cè)量數(shù)據(jù)結(jié)果的精準(zhǔn)程度，保證坐標(biāo)的準(zhǔn)確性，從而滿足礦山地形測(cè)繪工作的實(shí)際需求，并且對(duì)施工控制點(diǎn)進(jìn)行使用[2]。

圖3 礦山地形測(cè)繪

2.2 礦山地形控制測(cè)量工作開展的要點(diǎn)

如果礦山地形測(cè)繪工作中沒有已經(jīng)得到可以為測(cè)量提供參考的國家級(jí)控制點(diǎn)，要想實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的探線放樣工作，就需要從相鄰的控制點(diǎn)進(jìn)行應(yīng)用，如果相鄰地區(qū)的控制點(diǎn)有2個(gè)，測(cè)量精準(zhǔn)度符合國家相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，這也能為礦山測(cè)量工作提供有效的參考。在使用控制點(diǎn)開展測(cè)量工作的時(shí)候，需要對(duì)RTK測(cè)量技術(shù)和系統(tǒng)進(jìn)行全面的檢查，建立RTK對(duì)測(cè)區(qū)距離最近的兩個(gè)已知坐標(biāo)數(shù)據(jù)的高級(jí)控制點(diǎn)測(cè)量，將所得到的坐標(biāo)和已知坐標(biāo)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比。例如XY坐標(biāo)的誤差值小于2cm，高程值小于3cm，說明兩個(gè)控制點(diǎn)的點(diǎn)位坐標(biāo)沒有明顯的誤差情況，能夠利用這兩個(gè)控制點(diǎn)開展地形測(cè)繪工作，在測(cè)繪工作中充當(dāng)控制點(diǎn)，同時(shí)也能夠表示全站儀設(shè)備的使用沒有受到衛(wèi)星信號(hào)的干擾，全站儀設(shè)備使用情況較為良好。如果XY坐標(biāo)誤差值大于2厘米或者相差更大，就需要對(duì)誤差值產(chǎn)生的原因進(jìn)行詳細(xì)的考察，如果是全站儀設(shè)備出現(xiàn)問題引起的誤差，需要直接對(duì)設(shè)備進(jìn)行更換。除此之外，以下幾點(diǎn)原因也會(huì)導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)誤差情況的出現(xiàn)，本文在此對(duì)數(shù)據(jù)誤差情況進(jìn)行簡(jiǎn)要的闡述：

（1）基準(zhǔn)站方向、投影方式、中心線經(jīng)度、測(cè)量方式等要素的精準(zhǔn)程度不足，導(dǎo)致數(shù)據(jù)誤差情況的產(chǎn)生。

（2）RTK技術(shù)動(dòng)態(tài)運(yùn)行的過程中受到外界因素的干擾，不能保證流動(dòng)站單桿與地面的垂直程度，例如收到蓄電池電量不足的影響（如圖4所示）。

圖4 蓄電池電池電量過低

（3）RTK通信技術(shù)使用的是超高頻波動(dòng)，傳播的方式是空間波動(dòng)，這樣的方式很容易受到地形環(huán)境的改燃，導(dǎo)致數(shù)據(jù)誤差問題的出現(xiàn)。

現(xiàn)階段，在礦山地形測(cè)繪范圍較大的情況下，為了能夠有效地解決測(cè)量數(shù)據(jù)誤差的問題，需要對(duì)RTK與全站儀設(shè)備應(yīng)用的精準(zhǔn)程度進(jìn)行檢測(cè)和分析，在礦山外設(shè)置6個(gè)定位控制點(diǎn)，利用設(shè)備對(duì)6個(gè)控制點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，以此來對(duì)控制點(diǎn)中存在的誤差情況進(jìn)行分析和確定。

（4）在RTK與全站儀設(shè)備檢查合格之后，需要對(duì)礦山測(cè)量區(qū)最佳的定位點(diǎn)進(jìn)行選擇，從而更好地實(shí)施RTK測(cè)量工作，每次的觀測(cè)時(shí)間需要報(bào)紙?jiān)?min以上，這樣才能夠保證測(cè)量工作的正常完成，確保誤差數(shù)值在一定的范圍之內(nèi)，如果依舊存在較為明顯的誤差情況，需要及時(shí)查找原因進(jìn)行糾正，在問題糾正之后在重新對(duì)控制點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)[3]。

3 在礦山測(cè)量中綜合使用全站儀和RTK的作用

如表1所示，在礦山測(cè)量中綜合使用全站儀和RTK的作用主要包括測(cè)量礦山區(qū)域的數(shù)字化地形圖以及完善好勘探基線和基點(diǎn)布測(cè)工作。

表1 在礦山測(cè)量中綜合使用全站儀和RTK的作用

3.1 測(cè)量礦山區(qū)域的數(shù)字化地形圖

在實(shí)際礦山測(cè)量過程中，一般會(huì)使用全站儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，運(yùn)用RTK儲(chǔ)存數(shù)據(jù)。在應(yīng)用RTK測(cè)量技術(shù)進(jìn)行礦山地形測(cè)量時(shí)，僅需安排2各技術(shù)人員即可以順利完成礦區(qū)地形測(cè)量，能夠?qū)?biāo)注好的坐標(biāo)點(diǎn)位以及測(cè)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)在一起，對(duì)所有地形測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)施信息化處理，借助成圖軟件進(jìn)行信息編輯工作、信息轉(zhuǎn)換工作，能夠產(chǎn)生數(shù)字化特征比較強(qiáng)的礦山地形圖。對(duì)于數(shù)據(jù)比較繁雜的礦山區(qū)域，技術(shù)人員可以先使用RTK安設(shè)根點(diǎn)，再運(yùn)用全站儀測(cè)量待測(cè)礦山的地形條件、地標(biāo)物特征，技術(shù)人員需要清晰標(biāo)注出地標(biāo)物的長度、寬度、屬性信息，再使用RTK測(cè)量技術(shù)采集該地段位置的參數(shù)信息，并將獲取的參數(shù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)制圖軟件之中，利用軟件的編譯功能，產(chǎn)生礦山測(cè)量需要獲得的地形圖。

3.2 完善好勘探基線和基點(diǎn)布測(cè)工作

技術(shù)人員應(yīng)該依照礦區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、礦體走向、礦內(nèi)礦存量，對(duì)礦山區(qū)域?qū)嵤┗€勘探工作、基點(diǎn)布測(cè)工作，需要由專業(yè)能力比較強(qiáng)的技術(shù)人員參與勘探工作，在確定好礦區(qū)起始點(diǎn)和終止點(diǎn)的方位坐標(biāo)以后，測(cè)繪人員可以直接將全站儀擺放在起始點(diǎn)位置上，在全站儀上輸入勘探基線的參數(shù)值即可以開展勘探工作，能夠清楚確定極限勘探的方向，在布測(cè)好勘測(cè)長度、勘測(cè)基點(diǎn)以后，應(yīng)該確定每個(gè)點(diǎn)位的坐標(biāo)。如若礦山測(cè)量區(qū)域出現(xiàn)通視條件不滿足標(biāo)準(zhǔn)的問題時(shí)需要運(yùn)用RTK測(cè)量技術(shù)進(jìn)行放樣處理。

4 綜合使用全站儀和RTK的優(yōu)劣勢(shì)

4.1 優(yōu)勢(shì)

綜合使用全站儀和RTK技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要包括三個(gè)方面，第一方面，測(cè)繪數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度比較高，綜合使用RTK和全站儀測(cè)定三維坐標(biāo)，能夠通過數(shù)據(jù)采集降低測(cè)繪誤差，不但可以避免人工操作產(chǎn)生的不利影響，而且能夠防治傳統(tǒng)礦山測(cè)量工作中出現(xiàn)的誤差。第二方面，測(cè)量效果比較好，工作人員一般會(huì)在開闊的礦山位置使用RTK方式，測(cè)量速度比較快。對(duì)于通視能力比較差的位置，通常會(huì)綜合使用全站儀和RTK進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，既可以節(jié)省時(shí)間又能夠降低技術(shù)人員花費(fèi)的工作精力。第三方面，可以提升組織安排的合理性，可以使兩種測(cè)量技術(shù)進(jìn)行交叉作業(yè)，通過比對(duì)數(shù)據(jù)能夠及時(shí)檢查出是否會(huì)出現(xiàn)人為錯(cuò)誤，有助于提升測(cè)量質(zhì)量以及測(cè)量效率。

4.2 缺點(diǎn)

在使用全站儀以及RTK進(jìn)行礦山測(cè)量的過程中，受到各種因素產(chǎn)生的不利影響，會(huì)存在一些缺點(diǎn)，在使用測(cè)量礦山時(shí)，會(huì)受到其它信號(hào)產(chǎn)生的影響，容易發(fā)生數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，技術(shù)人員需要對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)施校正處理。與此同時(shí)，人為操作不到也會(huì)造成礦山測(cè)圖存在問題，在輸入礦山坐標(biāo)時(shí)，因操作人員失誤會(huì)存在坐標(biāo)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤問題，技術(shù)人員應(yīng)該加強(qiáng)核實(shí)工作。

5 結(jié)語

RTK和全站儀設(shè)備各自都具有較為明顯的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，將兩種測(cè)繪技術(shù)進(jìn)行有效地結(jié)合，實(shí)現(xiàn)優(yōu)缺點(diǎn)的互補(bǔ)，提高測(cè)繪工作開展過程中的抗干擾能力，減少外界因素對(duì)測(cè)繪數(shù)據(jù)結(jié)果造成的影響，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)、快速、全面的測(cè)繪技術(shù)，減少工作人員的實(shí)際工作量，在很大程度上提升工作的實(shí)際效率?，F(xiàn)階段，礦山區(qū)域的地形環(huán)境較為復(fù)雜，對(duì)設(shè)備的實(shí)際要求也相對(duì)較高，在這樣的背景下，RTK與全站儀設(shè)備相互結(jié)合的使用，能夠更好地為礦山后續(xù)的工作提供真實(shí)可靠的數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，不斷促進(jìn)我國礦山地形測(cè)繪行業(yè)的發(fā)展。