全站儀聯(lián)合RTK在礦山測(cè)量中的應(yīng)用

蘭進(jìn)京，張健雄

（1.河南理工大學(xué) 測(cè)繪與國土信息工程學(xué)院，河南 焦作 454000；2.河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局 第二地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，河南 鄭州 450001）

全站儀聯(lián)合RTK在礦山測(cè)量中的應(yīng)用

蘭進(jìn)京1,2，張健雄1

（1.河南理工大學(xué) 測(cè)繪與國土信息工程學(xué)院，河南 焦作 454000；2.河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局 第二地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，河南 鄭州 450001）

通過比較現(xiàn)代數(shù)字化測(cè)量理論與傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)，闡述一些先進(jìn)測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。結(jié)合礦山環(huán)境治理中勘查設(shè)計(jì)、施工、竣工等測(cè)量工程實(shí)例，論述了全站儀聯(lián)合GPS-RTK在工程測(cè)量中應(yīng)用的優(yōu)越性和可持續(xù)性。

數(shù)字化測(cè)圖；GPS-RTK；超站儀；聯(lián)合；精度

最后在圖根點(diǎn)上安置儀器進(jìn)行碎部測(cè)量，并繪制成大比例尺地形圖。其工作量大、速度慢、花費(fèi)時(shí)間長[1]。隨著數(shù)字化測(cè)圖技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字化地形圖不僅能替代傳統(tǒng)的地形圖，還能方便地對(duì)圖形信息進(jìn)行查詢、編輯、管理等操作，被廣泛用于測(cè)繪生產(chǎn)、農(nóng)林業(yè)、水利、國土資源、環(huán)境保護(hù)、城鄉(xiāng)規(guī)劃、城市交通等部門。在野外數(shù)字化測(cè)圖中，可直接利用RTK采集測(cè)量數(shù)據(jù)，也可利用RTK聯(lián)合全站儀等其他測(cè)量儀器采集測(cè)量數(shù)據(jù)。無論哪種方法，與傳統(tǒng)測(cè)量方法相比，

都能大大提高工作效率和測(cè)圖精度[2,3]。

1 全站儀數(shù)字化測(cè)圖原理

傳統(tǒng)測(cè)圖的實(shí)質(zhì)即圖解測(cè)圖，以手工方式描繪地物、地貌，精度低、周期長。地面數(shù)字測(cè)圖是指對(duì)利用全站儀、GPS接收機(jī)等儀器采集的數(shù)據(jù)和編碼，通過計(jì)算機(jī)圖形處理而自動(dòng)繪制地形圖的方法[4]。數(shù)字化測(cè)圖技術(shù)與模擬測(cè)圖相比具有顯著優(yōu)勢(shì)和發(fā)展前景，是測(cè)繪發(fā)展的高新前沿技術(shù)[5]。數(shù)字化測(cè)圖縮短了外業(yè)觀測(cè)時(shí)間，提高了工作效率，并且實(shí)現(xiàn)了測(cè)圖的數(shù)字化、自動(dòng)化，賦予了地形圖新的生命力，同時(shí)也大大提高了測(cè)量精度，使大比例尺地形圖測(cè)圖與應(yīng)用進(jìn)入了新的發(fā)展時(shí)期[6]。

全站儀測(cè)圖是通過測(cè)取已知點(diǎn)和未知點(diǎn)之間的平距和方位角，求取未知點(diǎn)的坐標(biāo)，需要布設(shè)控制點(diǎn)，而且要求兩控制點(diǎn)間通視[7]。全站儀測(cè)圖常用的測(cè)圖方法有草圖法和編碼法。草圖法是指在測(cè)量的同時(shí)對(duì)所測(cè)地形繪制草圖，一般每組需要3人或者3人以上。編碼法是指采用全站儀測(cè)圖時(shí)，用編碼代替點(diǎn)號(hào)，不用繪制測(cè)站草圖，通過配套軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，就可進(jìn)行圖形編輯，成圖軟件可根據(jù)地物編碼自動(dòng)注記點(diǎn)狀地物符號(hào)、顯示線狀地物連線、面狀地物閉合等，大大降低了編輯圖形的工作量[8]。

2 RTK測(cè)量技術(shù)

RTK又稱載波相位差分技術(shù)，是實(shí)時(shí)處理兩個(gè)測(cè)站載波相位觀測(cè)量的差分方法[1]。RTK動(dòng)態(tài)測(cè)量具有如下特點(diǎn)：

1）可在能夠接收衛(wèi)星信號(hào)的任何地方，進(jìn)行全天候作業(yè)，RTK動(dòng)態(tài)測(cè)量具備實(shí)時(shí)性，流動(dòng)站利用同一基準(zhǔn)站信息可各自獨(dú)立開展工作，實(shí)時(shí)提供待測(cè)點(diǎn)三維坐標(biāo)，現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，避免外業(yè)出現(xiàn)返工，RTK誤差不累積[9]；

2）具有使用人員少、作業(yè)效率高、點(diǎn)位精度分布均勻、測(cè)量精度高等優(yōu)點(diǎn)，RTK技術(shù)進(jìn)行地形圖測(cè)繪，不需要布設(shè)控制網(wǎng)點(diǎn)，而且點(diǎn)間無需通視[10]。

網(wǎng)絡(luò)RTK是RTK技術(shù)與通信技術(shù)結(jié)合形成的一種技術(shù)手段，與傳統(tǒng)的電臺(tái)RTK相比，其定位精度、作用半徑、工作效率等有明顯的優(yōu)勢(shì)[11]。

3 工程實(shí)例

3.1 工程概況

某資源枯竭型城市礦山環(huán)境治理重點(diǎn)工程項(xiàng)目多塊治理區(qū)所處位置不同，有的位于構(gòu)造剝蝕低山區(qū)，受采礦活動(dòng)影響大，區(qū)內(nèi)邊坡較發(fā)育，采坑遍布，廢棄礦渣隨意堆放，自然地形地貌破壞嚴(yán)重，采礦地帶基本無植被覆蓋；有的在平原地帶，由于地下開采引起地面大面積塌陷、地裂縫等，導(dǎo)致部分耕地保水保墑功能減弱，甚至有些地方無法種植。在此項(xiàng)礦山環(huán)境治理重點(diǎn)工程項(xiàng)目的勘查、設(shè)計(jì)階段以及施工、竣工等測(cè)量過程中，主要考慮的問題有減輕作業(yè)的勞動(dòng)強(qiáng)度，將各種測(cè)量手段的優(yōu)勢(shì)集合，快速高效地滿足設(shè)計(jì)施工需求。

3.2 解決方案

網(wǎng)絡(luò)RTK以其高效率、高精度、操作簡單而備受用戶青睞，超站儀實(shí)現(xiàn)了高精度動(dòng)態(tài)單點(diǎn)定位測(cè)圖，使得測(cè)繪工作從此擺脫測(cè)量控制點(diǎn)的束縛，簡化測(cè)圖工作程序，大大減輕了測(cè)繪作業(yè)勞動(dòng)的強(qiáng)度。經(jīng)過實(shí)地踏勘，調(diào)整作業(yè)思路，最后利用RTK、網(wǎng)絡(luò)RTK結(jié)合免棱鏡全站儀的作業(yè)方法進(jìn)行外業(yè)測(cè)量作業(yè)。

1）平原、丘陵、居民地等視野開闊的地區(qū)，可以直接利用RTK或網(wǎng)絡(luò)RTK進(jìn)行全野外數(shù)字化地形圖數(shù)據(jù)采集，也可以使用RTK或網(wǎng)絡(luò)RTK快捷方便地做出圖根控制點(diǎn)再配合免棱鏡全站儀進(jìn)行全野外數(shù)字化地形圖數(shù)據(jù)采集。

2）城鎮(zhèn)、村莊房屋密集地區(qū)，首先使用RTK或網(wǎng)絡(luò)RTK快速做出圖根控制點(diǎn)，再使用全站儀草圖法或者編碼法進(jìn)行全野外數(shù)字化地形圖數(shù)據(jù)采集。

3）植被稀疏的山區(qū)，僅使用RTK或網(wǎng)絡(luò)RTK做出圖根控制點(diǎn)，再使用免棱鏡全站儀進(jìn)行地物、地貌點(diǎn)數(shù)據(jù)采集。這種方法能達(dá)到超站儀、三維激光掃描儀的作業(yè)效果。

4）植被稠密的山區(qū)，直接使用RTK進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，地裂縫、塌陷等地貌都能直接測(cè)量。這種作業(yè)方法不僅具有航空攝影快速、高效、便捷等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還避免了航空攝影測(cè)量地面無法辨識(shí)的缺點(diǎn)。

該模式可以做到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，是今后測(cè)量工作的發(fā)展趨勢(shì)。

4 結(jié) 語

通過以上工程實(shí)例，可以得出（免棱鏡）全站儀結(jié)合（網(wǎng)絡(luò)）RTK測(cè)量的作業(yè)方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：具有超站儀和三維激光掃描儀的作業(yè)效果；RTK技術(shù)具有較高的定位精度，大大提高了測(cè)量的工作效率；實(shí)現(xiàn)了無基站、高精度、動(dòng)態(tài)GPS單點(diǎn)定位；山區(qū)根據(jù)地形情況則作用距離更近，隨著移動(dòng)通信技術(shù)、衛(wèi)星差分、網(wǎng)絡(luò)RTK等高新技術(shù)在測(cè)量工作中的應(yīng)用，RTK將擁有更廣的發(fā)展前景；RTK和全站儀分開使用，作業(yè)方法更具靈活性。

但在作業(yè)過程中應(yīng)注意以下問題：網(wǎng)絡(luò)RTK需要結(jié)合通信技術(shù)，相對(duì)而言容易出錯(cuò)，作業(yè)過程中必須加強(qiáng)質(zhì)量控制，確保RTK作業(yè)系統(tǒng)正常后再進(jìn)行下一步的工作；利用一定點(diǎn)位進(jìn)行復(fù)測(cè)，為確保成果的可靠性，在觀測(cè)時(shí)間開始、衛(wèi)星失鎖、通信中斷、觀測(cè)結(jié)束等時(shí)段應(yīng)進(jìn)行檢核。

[1] 李曉露,林書本．GPS RTK技術(shù)配合CASS7．0軟件數(shù)字化成圖的應(yīng)用[J]．硅谷,2010(5)∶5-6

[2] 孟慶森,趙成．在地質(zhì)工程測(cè)量中的應(yīng)用[J]．吉林地質(zhì),2007,26(2)∶84-86

[3] 單玉環(huán)．未來數(shù)字化測(cè)圖的發(fā)展方向[J]．中國地名,2010(7)∶59-60

[4] 潘正風(fēng),程效軍,成樞,等．?dāng)?shù)字化測(cè)圖原理與方法[M]．武漢∶武漢大學(xué)出版社,2009

[5] 郝鴻亮．淺談數(shù)字化測(cè)圖[J]．淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2008(5)∶45-46

[6] 張炳哲．全球定位系統(tǒng)在公路勘測(cè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J]．計(jì)量檢測(cè)與監(jiān)測(cè),2008,17(1)∶42-45

[7] 周建鄭,趙杰．蘭考縣新農(nóng)村建設(shè)：地形圖測(cè)繪中技術(shù)的應(yīng)用[J]．安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2007,35(24)∶7 726-7 728

[8] 王天倉,李克彬,劉明河．全站儀極坐標(biāo)編碼法測(cè)圖方法探討[J]．礦山測(cè)量,2010(2)∶51-52

[9] 李朝陽,陳龍珠,陳進(jìn)杰．基于GPS-RTK技術(shù)定測(cè)鐵路新線的應(yīng)用探討[J]．測(cè)繪通報(bào),2005(1)∶42-43

[10] 靳海亮,韓奎峰,周興東,等．礦區(qū)地形圖測(cè)繪中RTK技術(shù)的應(yīng)用[J]．測(cè)繪通報(bào),2003(10)∶31-32

[11] 鄭發(fā)來．網(wǎng)絡(luò)RTK在晉江市大比例尺相片控制測(cè)量中的應(yīng)用[J]．地理空間信息,2010,8(3)∶47-48

刊期變更聲明

《地理空間信息》歷經(jīng)13年發(fā)展，現(xiàn)已成為中國科技核心期刊、全國優(yōu)秀測(cè)繪期刊、湖北省精品期刊和湖北省“科技創(chuàng)新源泉工程”優(yōu)秀科技期刊；是廣大測(cè)繪工作者、大專院校師生、企事業(yè)單位不可或缺的技術(shù)交流平臺(tái)。因本刊發(fā)表周期均在18 個(gè)月以上，不利于科技信息的傳播和科技成果的轉(zhuǎn)化。為了維護(hù)作者的首發(fā)權(quán)和首報(bào)權(quán)，擴(kuò)大期刊的影響力，提高年刊文量和稿件質(zhì)量，便于國際重要的檢索系統(tǒng)收錄。本刊將刊期縮短，改為月刊。

經(jīng)湖北省新聞出版廣電局審核批準(zhǔn)，自2016年起，由雙月刊變更為月刊,特此聲明。

（本刊編輯部）

P241

B

1672-4623（2016）01-0102-02

10.3969/j.issn.1672-4623.2016.01.031傳統(tǒng)的測(cè)圖方法，需要先建立首級(jí)控制網(wǎng)，在其基礎(chǔ)上加密控制點(diǎn)，再利用加密的控制點(diǎn)布設(shè)圖根點(diǎn)，

蘭進(jìn)京，碩士，工程師，主要研究方向?yàn)楣こ虦y(cè)繪技術(shù)、地理信息系統(tǒng)工程。

2014-04-08。