全站儀聯(lián)合RTK在礦山測(cè)量中的應(yīng)用探析

段柏文

（湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局四一八隊(duì)，湖南 婁底 417000）

對(duì)于那些傳統(tǒng)的測(cè)繪方法，首先必須建立首級(jí)控制網(wǎng)，然后再根據(jù)其加密控制點(diǎn)，圖根點(diǎn)就是該利用的加密的控制點(diǎn)而建立的，最后進(jìn)行碎部測(cè)量并繪制地形圖。其特點(diǎn)就是工作量非常大并且花費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，效率不高。隨著當(dāng)前數(shù)字化測(cè)圖技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的地形圖已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化的呈現(xiàn)方式，這不僅可以實(shí)現(xiàn)其特定功能，而且對(duì)圖形信息查詢和編輯更加方便。RTK可以直接應(yīng)用于野外數(shù)字化測(cè)圖中測(cè)量數(shù)據(jù)的采集，另外RTK聯(lián)合全站儀等也可以實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。這些方法均會(huì)大大提升測(cè)圖精度和工作效率。

1 RTK技術(shù)含義和特點(diǎn)

首先是實(shí)時(shí)性：RTK技術(shù)可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)采集。只要有衛(wèi)星信號(hào)的接收設(shè)備就能夠在任何時(shí)候?qū)崿F(xiàn)RTK技術(shù)對(duì)信號(hào)信息的接收。為了是數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性得到保證，使基準(zhǔn)站得到精確的三維坐標(biāo)，在那些需要測(cè)量的地點(diǎn)，基準(zhǔn)站還增設(shè)了不同的流動(dòng)站，這可以實(shí)現(xiàn)工作人員對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)檢查。其次是精確度高：RTK技術(shù)由于采用了載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分方法，這為其在野外測(cè)量作業(yè)中得到厘米級(jí)的高精度定位提供了可能。另外，RTK技術(shù)沒(méi)有控制網(wǎng)點(diǎn)這一步驟，這可以在一定程度上縮減工作人員的工作量從而進(jìn)一步提高工作效率。

2 全站儀數(shù)字化測(cè)圖原理

圖解測(cè)圖時(shí)一切傳統(tǒng)測(cè)圖的實(shí)質(zhì)，其主要以手工的方式對(duì)地物、地貌進(jìn)行描繪，其缺點(diǎn)就是周期較長(zhǎng)且精度較低。地面數(shù)字測(cè)圖主要是指通過(guò)儀器對(duì)數(shù)據(jù)和編碼進(jìn)行收集，從而應(yīng)用計(jì)算機(jī)對(duì)圖形進(jìn)行處理而繪制的地圖，這些儀器包括全站儀和GPS接收機(jī)等。相較于模擬測(cè)圖，數(shù)字化測(cè)圖技術(shù)已經(jīng)成為了測(cè)繪發(fā)展的前沿技術(shù)，且具有顯著的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)和廣闊的發(fā)展前景。數(shù)字化測(cè)圖不僅僅大幅度縮短了外業(yè)觀測(cè)的時(shí)間，使工作效率得到了提升，而且實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化的測(cè)圖，在提高測(cè)量精度的同時(shí)為地形圖注入了新的活力。全站儀測(cè)圖需要布設(shè)控制點(diǎn)，是通過(guò)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)，而且兩控制點(diǎn)間要通視。草圖法和編碼法是全站儀測(cè)圖很常用的方法。

3 RTK+全站儀在礦山地表測(cè)圖中的工作流程

首先是確定坐標(biāo)：為了實(shí)現(xiàn)定位坐標(biāo)的精準(zhǔn)性，需要對(duì)接收信息的基準(zhǔn)站進(jìn)行確定，其主要利用RTK測(cè)量技術(shù)，采用迅速靜態(tài)相對(duì)定位形式進(jìn)行測(cè)量，雙頰GPS信息接收裝置進(jìn)行信號(hào)信息接收，并且計(jì)算出精確的定位坐標(biāo)。其次是測(cè)量圖根點(diǎn)：工作人員要利用GPS接收機(jī)對(duì)通過(guò)RTK技術(shù)采集的定位信息進(jìn)行計(jì)算，將RTK技術(shù)基準(zhǔn)點(diǎn)確定下來(lái)，在測(cè)量范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)圖根點(diǎn)的精確測(cè)量。然后是測(cè)量碎部點(diǎn)：全站儀可以用于對(duì)復(fù)雜地形進(jìn)行測(cè)量，并且通過(guò)后視定向檢測(cè)監(jiān)測(cè)站的精確度，當(dāng)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)全部符合時(shí)，碎部測(cè)量就可以進(jìn)行了。RTK技術(shù)可以用于地勢(shì)比較平坦的地方進(jìn)行圖根點(diǎn)的測(cè)量，并且在此基礎(chǔ)上繪制草圖。最后是數(shù)字化成圖：當(dāng)相應(yīng)的信息傳輸?shù)接^測(cè)站之后，相關(guān)的工作人員必須對(duì)其進(jìn)行及時(shí)有效的處理，運(yùn)用計(jì)算機(jī)相關(guān)技術(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)信息格式，使其能夠被成繪圖軟件識(shí)別，并且結(jié)合外部作業(yè)人員所繪制的草圖，對(duì)圖像進(jìn)行更精進(jìn)的修改以完成繪圖。

4 全站儀在礦山井下測(cè)量中的應(yīng)用

（1）全站儀設(shè)備在礦上井下的架設(shè)方法。首先全站儀對(duì)中。全站儀望遠(yuǎn)鏡上有鏡上中心，全站儀就需要在點(diǎn)下對(duì)中。

由于礦山井下風(fēng)比較大，因此非常必要在鏡上中心安裝光學(xué)對(duì)中器提高其對(duì)中的精確度。另外，垂球的協(xié)助也是井下測(cè)量?jī)x器在對(duì)中操作時(shí)必要的。

實(shí)踐表明，350克的活動(dòng)尖垂球，有著較好的操作效果，可以使對(duì)中誤差降到最低。在棱鏡對(duì)中的工作完成后，相關(guān)的工作人員要將測(cè)出的棱鏡高度以及定位坐標(biāo)等信息傳輸?shù)饺緝x。

（2）全站儀在礦山井下的測(cè)量步驟。①一般測(cè)量：井下測(cè)量作業(yè)中的重要環(huán)節(jié)就是中腰線的標(biāo)定。全站儀在井下操作時(shí)，根據(jù)提前計(jì)算驗(yàn)證好的方位角、距離等信息，直接在儀器中輸入水平角和垂直角，然后采集數(shù)據(jù)。與此同時(shí)，工作人員要對(duì)測(cè)量出的數(shù)據(jù)進(jìn)行手動(dòng)記錄。②角度測(cè)量：在前后試點(diǎn)上懸掛垂球有利于瞄準(zhǔn)從而提高測(cè)量的精準(zhǔn)性，另外照明裝置需要設(shè)置在垂球附近。由于井下環(huán)境原因其風(fēng)很大，所以為了減少其影響需要選擇重量較大的錘球，且在測(cè)量時(shí)設(shè)置擋風(fēng)裝置。③坐標(biāo)測(cè)量：全站儀可以通過(guò)信號(hào)接收器，直接顯示測(cè)量坐標(biāo)。在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，設(shè)置器點(diǎn)的坐標(biāo)以及其后視方向能夠幫助得到精確的定位坐標(biāo)。通過(guò)應(yīng)用該方法，可以對(duì)測(cè)量作業(yè)的精確度進(jìn)行檢查，大大節(jié)省了測(cè)量時(shí)間，提高了作業(yè)效率。④放樣測(cè)量：在實(shí)際的礦山井下測(cè)量中，放樣環(huán)節(jié)可以采用全站儀自身放樣程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。該方法可以在操作過(guò)程中看到棱鏡的精確位置，調(diào)整的角度也會(huì)顯示出來(lái)，以便于工作人員對(duì)誤差進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整。

5 RTK技術(shù)的應(yīng)用

由于地質(zhì)勘探與礦山開(kāi)采的需要，礦山控制網(wǎng)具有控制范圍廣、精確度高、使用頻率高等特點(diǎn)，而工作的效率直接受控制點(diǎn)的精確度影響。對(duì)于GPS靜態(tài)測(cè)量而言，其點(diǎn)間不需通視，精度很高，但缺點(diǎn)是采集數(shù)據(jù)時(shí)間非常長(zhǎng)，并且事后還要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，無(wú)法對(duì)定位結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。而不論是在作業(yè)精度上還是作業(yè)效率上，RTK技術(shù)的應(yīng)用均具有顯著的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。像控點(diǎn)測(cè)量作為航空攝影測(cè)量外業(yè)的主要工作之一，其傳統(tǒng)方法需要對(duì)導(dǎo)線進(jìn)行布設(shè)大量來(lái)測(cè)量部分平高點(diǎn)，內(nèi)業(yè)再空三加密。應(yīng)用RTK技術(shù)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，只需在測(cè)區(qū)內(nèi)或測(cè)區(qū)附近的高等級(jí)控制點(diǎn)設(shè)置基準(zhǔn)站，而流動(dòng)站主要用于對(duì)各像控點(diǎn)的平面坐標(biāo)和高程的直接測(cè)量，針對(duì)那些不易設(shè)站的像控點(diǎn)，可應(yīng)用手簿提供的交會(huì)進(jìn)行間接測(cè)量。另外，其無(wú)需像傳統(tǒng)作業(yè)那樣逐級(jí)布設(shè)控制點(diǎn)；其較靜態(tài)GPS測(cè)量而言大大縮短了作業(yè)時(shí)間，進(jìn)而使得作業(yè)效率和功效得到了顯著的提高。

6 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于RTK技術(shù)與全站儀技術(shù)的聯(lián)用，在地勢(shì)復(fù)雜的地段實(shí)施測(cè)量時(shí)，可運(yùn)用RTK技術(shù)對(duì)外在的地形的障礙進(jìn)行克服，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)定位，結(jié)合全站儀的信號(hào)接收，這除了降低相關(guān)工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作外效率外，還可以保證數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性。為了保證礦山開(kāi)采的安全性，全站儀聯(lián)合RTK技術(shù)也會(huì)在礦山測(cè)量工程中越來(lái)越多得到應(yīng)用。

[1]劉盼召,吳曉全.全站儀聯(lián)合RTK在礦山測(cè)量中的應(yīng)用分析[J].工程技術(shù)：引文版：00292-00292.