RTK技術(shù)在贊比亞某測(cè)區(qū)工程測(cè)量中的應(yīng)用

中礦資源勘探股份有限公司 何 毅 錢(qián)再華 陶 濤 羅 健

RTK技術(shù)在贊比亞某測(cè)區(qū)工程測(cè)量中的應(yīng)用

中礦資源勘探股份有限公司 何 毅 錢(qián)再華 陶 濤 羅 健

實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)相對(duì)定位（RTK，Real Time Kinematie）技術(shù)，是以載波相位基本觀測(cè)量的差分定位技術(shù)。RTK測(cè)量的原理是將1臺(tái)GPS接收機(jī)和中繼發(fā)射電臺(tái)安置在基準(zhǔn)站上進(jìn)行觀測(cè)，根據(jù)基準(zhǔn)站輸入的已知精確坐標(biāo)、高程數(shù)據(jù)，計(jì)算出基準(zhǔn)站到衛(wèi)星的距離改正數(shù)，并由基準(zhǔn)站實(shí)時(shí)地將這一改正數(shù)通過(guò)中繼電臺(tái)設(shè)定頻率發(fā)射出去，半徑10 km以內(nèi)的接收機(jī)（中海達(dá)GNSS V8）在移動(dòng)站進(jìn)行GPS觀測(cè)的同時(shí)，通過(guò)相應(yīng)頻率也收到基準(zhǔn)站的改正數(shù)，并對(duì)其定位結(jié)果進(jìn)行改正，從而實(shí)時(shí)地解算出移動(dòng)站對(duì)中點(diǎn)的精確坐標(biāo)、高程。

RTK技術(shù)的應(yīng)用從根本上改變了兩點(diǎn)要通視照準(zhǔn)的傳統(tǒng)測(cè)量方法，它的最大特點(diǎn)是，作業(yè)時(shí)不需要測(cè)站點(diǎn)與欲測(cè)點(diǎn)之間通視，速度快、精度高。它的作業(yè)精度：中海達(dá)GNSS V8平面為±（10 mm+1×10-6D），高程為±（20 mm+1×10-6D）。特別適用樹(shù)木蒿草叢生、地形平緩，且通視條件較差的地區(qū)，只要基站和移動(dòng)站衛(wèi)星高度截止角≥15°，有4顆接收衛(wèi)星，移動(dòng)站對(duì)中整平后5 s內(nèi)即可測(cè)出該點(diǎn)RTK固定解X、Y、H數(shù)據(jù)。節(jié)省了為了觀測(cè)通視大量砍樹(shù)的勞力和作業(yè)時(shí)間。

本文，筆者闡述了在贊比亞某超大測(cè)區(qū)（500 km2）應(yīng)用RTK技術(shù)進(jìn)行地形測(cè)繪和地勘工程定位測(cè)量實(shí)例，希望能對(duì)在類似該地形地貌的地區(qū)測(cè)繪工作的技術(shù)專業(yè)人員有所幫助。

一、測(cè)區(qū)大地基準(zhǔn)、參考橢球體、投影方式的選擇

測(cè)區(qū)位于東經(jīng)28°，南緯14°，中央子午線27°。大地基準(zhǔn)采用非洲1950弧基準(zhǔn)ARC50，即非洲50基準(zhǔn)。參考橢球體采用克拉克1880，即Clarke1880。投影方式為UTM（Universal Transverse Mercator）通用橫軸墨卡托。北向加常數(shù)10 000 000 m，東向加常數(shù)500 000 m，投影面高程1 200 m，平均緯度南14°，投影尺長(zhǎng)系數(shù)m=0.999 6，半軸長(zhǎng)6 378 249.145 m，扁率293.465。

二、測(cè)區(qū)各級(jí)控制網(wǎng)的建立

D級(jí)GPS首級(jí)控制網(wǎng)，18個(gè)點(diǎn)覆蓋500 km2，組成 GPS控制D級(jí)網(wǎng)附合導(dǎo)線，由ZS427、ZS428、ZS429，3個(gè)Ⅱ等點(diǎn)測(cè)量4參數(shù)+高程擬合進(jìn)行轉(zhuǎn)換，計(jì)算出該地區(qū)橢球轉(zhuǎn)換參數(shù)，平面轉(zhuǎn)換參數(shù)，高程擬合參數(shù)，定名為KBW2011項(xiàng)目。再?gòu)囊阎c(diǎn)ZS427點(diǎn)連式聯(lián)測(cè)到已知點(diǎn)ZS433。11條邊全長(zhǎng)60.000 km。D級(jí)GPS測(cè)量控制網(wǎng)分布如圖1所示。

測(cè)圖區(qū)E級(jí)GPS二級(jí)控制網(wǎng)，12個(gè)點(diǎn)覆蓋8.56 km2，組成GPS控制E級(jí)網(wǎng)，由K1、K2、K3三個(gè)D級(jí)GPS點(diǎn)測(cè)量，組成星形網(wǎng)。

三、地形圖測(cè)量

1.地形圖測(cè)量方法。利用測(cè)圖區(qū)內(nèi)3個(gè)D級(jí)GPS控制點(diǎn)K1、K2、K3和E級(jí)GPS控制點(diǎn)12個(gè)，控制點(diǎn)設(shè)站和檢查點(diǎn)檢查，將測(cè)區(qū)劃分52條測(cè)圖剖面線網(wǎng)，線距（55～110）m×點(diǎn)距（40～60）m，均勻覆蓋全區(qū)，采用GPS RTK進(jìn)行高精度線放樣模式進(jìn)行地形地物碎部點(diǎn)測(cè)量。觀測(cè)開(kāi)始前，繪制聯(lián)測(cè)草圖，制定觀測(cè)計(jì)劃，在作業(yè)過(guò)程中根據(jù)實(shí)際情況，及時(shí)作出調(diào)整。觀測(cè)時(shí)執(zhí)行統(tǒng)一調(diào)度，按規(guī)定的時(shí)間進(jìn)行觀測(cè)，GPS移動(dòng)臺(tái)觀測(cè)時(shí)均嚴(yán)格對(duì)中整平，并在觀測(cè)開(kāi)始和結(jié)束分別量一次儀器高，記錄于GPS測(cè)量記錄手簿上。觀測(cè)開(kāi)始后，不使用對(duì)講機(jī)，必要時(shí)只在距接收機(jī)10 m之外使用。接收機(jī)開(kāi)始記錄數(shù)據(jù)后，隨時(shí)注意衛(wèi)星信號(hào)和信息存儲(chǔ)情況。當(dāng)接收或存儲(chǔ)出現(xiàn)異常時(shí)，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整觀測(cè)計(jì)劃。礦區(qū)1∶5 000數(shù)字化地形圖編繪，按確定的邊界范圍成圖。1∶5 000數(shù)字化地形成圖基本等高距為1 m。所有地形點(diǎn)、地物點(diǎn)均用GPS RTK測(cè)量采集用CASS7.0軟件繪制地形圖。

2.地形、地物測(cè)量及測(cè)繪細(xì)則。

（1）1∶5 000地形圖上均展繪D、E級(jí)GPS控制點(diǎn)、鉆孔、剖控點(diǎn)等測(cè)量控制點(diǎn)，并按《圖式》規(guī)定符號(hào)進(jìn)行表示。

（2）各類建筑物、構(gòu)筑物及其主要附屬設(shè)施均進(jìn)行了測(cè)繪，房屋以墻外角為準(zhǔn)，臨時(shí)性建筑舍去。建筑物、構(gòu)筑物輪廓凸凹在圖上小于1 mm時(shí)，用直線連接。獨(dú)立地物能按比例尺表示的實(shí)測(cè)外廓，填繪符號(hào)；不能按比例尺表示的，均準(zhǔn)確表示了其定位點(diǎn)或定位線。

（3）地貌以等高線表示，明顯的特征地貌以符號(hào)表示。山頂、鞍部、山脊、凹地、谷底及傾斜變換處，均測(cè)注高程點(diǎn)。

（4）公路每100 m及地形起伏變換處測(cè)注高程點(diǎn)。

（5）水系及其附屬物按實(shí)際形狀測(cè)繪，河流測(cè)出河岸邊高程并標(biāo)明了水流方向。

（6）植被的測(cè)繪按其經(jīng)濟(jì)價(jià)值和面積大小適當(dāng)進(jìn)行取舍。地類界與線狀地物重合時(shí)，按線狀地物測(cè)繪。

（7）居民地、河流等的名稱，按現(xiàn)有的名稱進(jìn)行注記。

四、工程點(diǎn)測(cè)量

1.鉆孔孔位測(cè)量。鉆孔孔位測(cè)量包括工程點(diǎn)施放和收測(cè)兩次進(jìn)行。鉆孔工程放樣和收測(cè)均采用GPS RTK法。放樣作業(yè)方法：室內(nèi)將鉆孔設(shè)計(jì)坐標(biāo)編成數(shù)據(jù)文件輸入動(dòng)態(tài)GPS，野外將動(dòng)態(tài)GPS置于控制點(diǎn)上，調(diào)出放樣點(diǎn)坐標(biāo)，儀器自動(dòng)計(jì)算邊長(zhǎng)、方位角，然后固定角度、跟蹤距離，直至準(zhǔn)確放出孔位。動(dòng)態(tài)GPS精度控制在厘米級(jí)，考慮打樁的誤差，工程點(diǎn)放樣偏差均小于3 cm。在工程完工后，采用動(dòng)態(tài)GPS實(shí)測(cè)工程點(diǎn)坐標(biāo)，鉆孔測(cè)量孔口中心坐標(biāo)。所有工程點(diǎn)均標(biāo)繪在地形圖上。

2.探槽淺井工程點(diǎn)測(cè)量。將動(dòng)態(tài)GPS置于控制點(diǎn)上，采用GPS RTK法精確測(cè)定出探槽、淺井點(diǎn)點(diǎn)位，精度控制在厘米級(jí)。

3.勘探線剖面測(cè)量。在D級(jí)GPS控制點(diǎn)K2上設(shè)置基站，K1點(diǎn)檢查，用GPS RTK方法對(duì)已設(shè)計(jì)剖面端點(diǎn)和基線0點(diǎn)進(jìn)行點(diǎn)放樣，點(diǎn)位誤差附合精度要求后，再以基線0點(diǎn)為起點(diǎn)40 m點(diǎn)距向兩個(gè)端點(diǎn)方向分別放線，每個(gè)測(cè)量點(diǎn)位及端點(diǎn)均打木樁和釘子，用記號(hào)筆注記點(diǎn)號(hào)，就近系紅布為物探和地質(zhì)提示點(diǎn)位。部分地形及地質(zhì)如圖2所示。

五、RTK應(yīng)用測(cè)量的注意事項(xiàng)

基站點(diǎn)設(shè)置視野開(kāi)闊，選擇較高地形，移動(dòng)站接收機(jī)，視場(chǎng)內(nèi)高度截止角大于15°，附近沒(méi)有強(qiáng)烈干擾衛(wèi)星信號(hào)接收的物體，無(wú)大功率無(wú)線電發(fā)射源，無(wú)高壓線設(shè)施。移動(dòng)站作業(yè)時(shí)注意觀察手簿固定解情況，若出現(xiàn)單點(diǎn)或偽距時(shí)為錯(cuò)誤解，應(yīng)查找原因重新觀察，只有固定解才可點(diǎn)擊保存。樹(shù)冠密集遮蓋林區(qū)和井下工程測(cè)量要用全站儀配合。