淺談RTK技術(shù)在露天礦山測(cè)量中的應(yīng)用

張近芳

摘要：RTK技術(shù)在露天礦山測(cè)量中具有實(shí)時(shí)性、精度高、可靠性強(qiáng)、工作范圍大、精度分布均勻等特點(diǎn)。本文主要介紹了RTK技術(shù)在露天礦山測(cè)量中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：RTK技術(shù)；露天礦山測(cè)量；應(yīng)用

近年來(lái)隨著CORS基站的相繼建立并成為重要的地理空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施，此技術(shù)中的RTK因其高效性和經(jīng)濟(jì)性成為測(cè)繪技術(shù)中的新寵。本人就RTK的工作原理及在露天礦山測(cè)量中的應(yīng)用情況簡(jiǎn)單介紹：

一、RTK的工作原理

實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)RTK（Real Time Kinematic），是以載波相位觀測(cè)量為依據(jù)的實(shí)時(shí)差分GPS測(cè)量技術(shù)，它是GPS測(cè)量技術(shù)發(fā)展中的一個(gè)新突破。RTK測(cè)量的基本工作模式是： 在基準(zhǔn)站上安置1臺(tái)接收機(jī)為參考站，對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，并將其觀測(cè)數(shù)據(jù)和測(cè)站信息，通過(guò)無(wú)線電傳輸設(shè)備，實(shí)時(shí)地發(fā)送給流動(dòng)站，流動(dòng)站GPS接收機(jī)在接收GPS衛(wèi)星信號(hào)的同時(shí)，通過(guò)無(wú)線接收設(shè)備，接收基準(zhǔn)站傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，然后根據(jù)相對(duì)定位的原理，實(shí)時(shí)解算出流動(dòng)站的三維坐標(biāo)及其精度（即基準(zhǔn)站和流動(dòng)站坐標(biāo)差△X、△Y、△H，加上基準(zhǔn)坐標(biāo)得到的每個(gè)點(diǎn)的WGS-84坐標(biāo)，通過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)得出流動(dòng)站每個(gè)點(diǎn)的平面坐標(biāo)X、Y和海拔高H）。

二、RTK在露天礦山測(cè)量中的應(yīng)用

露天礦山測(cè)量包括控制測(cè)量、地形圖測(cè)量、土石方量計(jì)算測(cè)量等。一般測(cè)繪技術(shù)路線主要有兩種：一種是利用全站儀、水準(zhǔn)儀等設(shè)備，從已知點(diǎn)起算，逐步測(cè)量，求得所需數(shù)據(jù)；二是利用GNSS接收機(jī)，采用單基站模式，通過(guò)接收衛(wèi)星信號(hào)，利用地面已知點(diǎn)校正來(lái)求取待定點(diǎn)坐標(biāo)。其弊端是每次測(cè)量基準(zhǔn)站必須設(shè)立一基站點(diǎn)向流動(dòng)站發(fā)布信號(hào)，制約了流動(dòng)站作業(yè)范圍，且精度隨著距離的增加而增大。采用RTK只需與CORS系統(tǒng)聯(lián)系，便可作業(yè)，大大提高了效率和精度。

（一）工作效率

下面我以2016年5月份本人利用RTK測(cè)量技術(shù)在云南永昌硅業(yè)股份有限公司龍陵縣象達(dá)鄉(xiāng)白石頭山硅石礦開(kāi)采現(xiàn)狀圖舉例說(shuō)明：

開(kāi)采現(xiàn)狀圖是公司對(duì)該礦山近年來(lái)開(kāi)采充份了解實(shí)地的一個(gè)原始依據(jù)。

第一步本人將RTK基準(zhǔn)站設(shè)立在地勢(shì)較開(kāi)闊的地段，將設(shè)備連接好，調(diào)至開(kāi)始工作狀態(tài)，整個(gè)架設(shè)儀器、數(shù)據(jù)校正過(guò)程簡(jiǎn)單快捷。如采用全站儀測(cè)量則要在已知點(diǎn)架設(shè)儀器，對(duì)中整平，耗時(shí)將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出RTK架設(shè)時(shí)間

第二步是校點(diǎn)，利用礦山已有控制點(diǎn)T2和I-2進(jìn)行儀器校正，用RTK校點(diǎn)基站上無(wú)需人員，一個(gè)人便可持子機(jī)到已知控制點(diǎn)進(jìn)行校點(diǎn)。而全站儀則不同，需要架設(shè)在T2或I-2控制點(diǎn)上，要一個(gè)人在此觀測(cè)，另一人到另一控制點(diǎn)手持棱鏡才能完成校點(diǎn)工作。

第三步便是到測(cè)區(qū)進(jìn)行測(cè)量，全站儀測(cè)量需要一人觀測(cè)儀器，另一個(gè)人持棱鏡才可以進(jìn)行測(cè)量，而RTK則可以一個(gè)人持子機(jī)測(cè)量。

由此可見(jiàn)，用傳統(tǒng)全站儀進(jìn)行測(cè)量至少需要2個(gè)人，而RTK一個(gè)人同樣可以完成測(cè)量任務(wù)。

白石頭山礦山礦權(quán)面積1.3179平方公里，現(xiàn)狀圖測(cè)量面積約0.32平方公里，若按以前水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀及全站儀傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)，此次現(xiàn)狀圖測(cè)量需要4-5天時(shí)間，然而本人利用RTK技術(shù)僅僅用了2天時(shí)間，有效的提高了工作效率。

（二）精度

RTK的測(cè)量精度包括兩個(gè)部分，其一是GPS的測(cè)量誤差，其二是坐標(biāo)轉(zhuǎn)換帶來(lái)的誤差。

1.實(shí)時(shí)載波相位差分

我們知道，在利用GPS進(jìn)行定位時(shí)，會(huì)受到各種各樣因素的影響（見(jiàn)上節(jié)中的GPS誤差源），為了消除這些誤差源必須使用兩臺(tái)以上的GPS接收機(jī)同步工作GPS靜態(tài)測(cè)量的方法是各個(gè)接收機(jī)獨(dú)立觀測(cè)，然后用后處理軟件進(jìn)行差分解算。那么對(duì)于RTK測(cè)量來(lái)說(shuō)，仍然是差分解算，只不過(guò)是實(shí)時(shí)的差分計(jì)算，也就是說(shuō)，兩臺(tái)接收機(jī)（一臺(tái)基準(zhǔn)站，一臺(tái)流動(dòng)站）都在觀測(cè)衛(wèi)星數(shù)據(jù)，同時(shí)，基準(zhǔn)站通過(guò)其發(fā)射電臺(tái)把所接收的載波相位信號(hào)（或載波相位差分改正信號(hào)）發(fā)射出去；那么，流動(dòng)站在接收衛(wèi)星信號(hào)的同時(shí)也通過(guò)其接收電臺(tái)接收基準(zhǔn)站的電臺(tái)信號(hào)；在這兩信號(hào)的基礎(chǔ)上，流動(dòng)站上的固化軟件就可以實(shí)現(xiàn)差分計(jì)算，從而精確地定出基準(zhǔn)站與流動(dòng)站的空間相對(duì)位置關(guān)系。在這一過(guò)程中，由于觀測(cè)條件、信號(hào)源等的影響會(huì)有誤差，即為儀器標(biāo)定誤差，一般為平面1cm+1ppm，高程2cm+1ppm.

2.坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

空間相對(duì)位置關(guān)系不是我們要的最終值因此還有一步工作就是把空間相對(duì)位置關(guān)系納入我們需要的坐標(biāo)系中。GPS直接反映的是WGS，而我們平時(shí)用的則是北京54坐標(biāo)系或西安80坐標(biāo)系所以要通過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換把GPS的觀測(cè)成果變成我們需要的坐標(biāo)。這個(gè)工作有多種模型可以實(shí)現(xiàn)，我們的軟件采用的是平面與高程分開(kāi)轉(zhuǎn)換，平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換采用先將GPS測(cè)得成果投影成平面坐標(biāo)，再用已知控制點(diǎn)計(jì)算二維相似變換的四參數(shù)，高程則采用平面擬合或二次曲面擬合模型，利用已知水準(zhǔn)點(diǎn)計(jì)算出該測(cè)區(qū)的待測(cè)點(diǎn)的高程異常，從而求出他們的高程。坐標(biāo)轉(zhuǎn)換也會(huì)帶來(lái)誤差，該項(xiàng)誤差主要取決于已知點(diǎn)的精度和已知點(diǎn)的分布情況。

三、存在問(wèn)題及解決方法

利用RTK進(jìn)行測(cè)量不受大氣、地形、通視等條件的限制

且不受區(qū)域作業(yè)范圍的影響，可大大提高勞動(dòng)生產(chǎn)率及精度。同時(shí)RTK也存在著不定性因素，如觀測(cè)時(shí)衛(wèi)星分布、衛(wèi)星信號(hào)、通訊網(wǎng)絡(luò)、接收機(jī)本身解算軟件、儀器周邊建筑及水、湖面的多路徑效應(yīng)都會(huì)降低觀測(cè)點(diǎn)的質(zhì)量。在作業(yè)前應(yīng)作好星歷預(yù)報(bào)，選擇好的觀測(cè)時(shí)段，并在控制點(diǎn)上進(jìn)行檢核，確定儀器工作狀態(tài)。在RTK無(wú)法測(cè)量的區(qū)域，可采用常規(guī)測(cè)量?jī)x器與RTK測(cè)量相接合的方法進(jìn)行測(cè)繪，才能更好的提高效率，保證成果的質(zhì)量。

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