GPS-RTK在礦山測(cè)量中的應(yīng)用及其存在問(wèn)題認(rèn)識(shí)實(shí)踐

趙少鋒

（華北有色工程勘察院有限公司，河北 石家莊 050024）

1 GPS-RTK技術(shù)概述

GPS-RTK技術(shù)是一種以GPS為基礎(chǔ)的實(shí)時(shí)載波相位差分測(cè)量技術(shù)，主要應(yīng)用的原理是將GPS技術(shù)以及數(shù)傳技術(shù)互相結(jié)合，能夠?qū)ΦV山進(jìn)行實(shí)地測(cè)算和數(shù)據(jù)處理，并且能夠在極短時(shí)間內(nèi)獲得高度精準(zhǔn)的位置信息。RTK技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是作業(yè)難度比較小，測(cè)量效率相對(duì)較高，并且其自動(dòng)化集成化程度比較高，具有強(qiáng)大的測(cè)繪功能，在進(jìn)行礦山測(cè)量作業(yè)時(shí)，僅需要一到兩人就可以進(jìn)行操作測(cè)量，極大地節(jié)省人力投入，同時(shí)能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行高效處理。

2 GPS-RTK技術(shù)在礦山測(cè)量中的應(yīng)用

2.1 應(yīng)用于地圖測(cè)繪工作

礦山測(cè)量的工作內(nèi)容包括地圖測(cè)繪工作，在傳統(tǒng)的礦山測(cè)量過(guò)程中，一般會(huì)使用經(jīng)緯儀搭配小平板進(jìn)行測(cè)量。然后對(duì)外業(yè)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，主要是用全站儀進(jìn)行觀測(cè)，一般使用大比例尺測(cè)圖軟件成圖形成半野外數(shù)字化測(cè)圖。而現(xiàn)在一般對(duì)野外進(jìn)行測(cè)量時(shí)，使用全站儀完成測(cè)量完成數(shù)字化測(cè)圖工作，使用光學(xué)儀器測(cè)圖技術(shù)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，第一步要布設(shè)首級(jí)控制，第二步布設(shè)圖根控制點(diǎn)，最后才能進(jìn)行碎部測(cè)量工作。在測(cè)圖過(guò)程中必須保證測(cè)站和觀測(cè)點(diǎn)之間的光學(xué)通視性。一般情況下，需要2到3個(gè)工作人員才能完成測(cè)繪工作。而使用用GPS-RTK技術(shù)進(jìn)行測(cè)量工作，可以省略逐級(jí)布設(shè)首級(jí)控制和圖根控制的階段，直接在礦區(qū)基本控制點(diǎn)上架設(shè)基準(zhǔn)站進(jìn)行RTK測(cè)圖工作，并且在測(cè)圖過(guò)程中僅需一人使用GPS流動(dòng)接收機(jī)，在需要采集坐標(biāo)的點(diǎn)上呆上幾秒鐘就可以獲得碎部點(diǎn)的三維坐標(biāo)。與此同時(shí)，搭配高性能的電子手簿在野外測(cè)量過(guò)程中，可以實(shí)時(shí)觀測(cè)測(cè)圖效果，并對(duì)其進(jìn)行及時(shí)檢查，盡快修正測(cè)圖過(guò)程中存在的錯(cuò)誤情況，能夠在極大程度上提高測(cè)圖效率和測(cè)圖準(zhǔn)確性[1]。

2.2 應(yīng)用于施工放樣工作

施工放樣工作也是礦山測(cè)量的主要內(nèi)容之一，在礦山企業(yè)地質(zhì)鉆探、地球物理勘探、土地復(fù)墾、場(chǎng)地平整、道路測(cè)試以及土木工程施工過(guò)程中都需要進(jìn)行施工放樣工作。常規(guī)的施工放樣方法比較多，主要包括：經(jīng)緯儀交會(huì)方法、全站儀坐標(biāo)方法、全站儀邊角法等，但是這些放樣方法都需要觀測(cè)儀器和觀測(cè)目標(biāo)之間的地面光學(xué)通視性。如果在復(fù)雜地形中就需要借助比較多的輔助手段，才能夠完成施工放樣工作，在一定程度上會(huì)影響施工放樣工作的效率。而使用GPS-RTK放樣技術(shù)，可以事先將設(shè)計(jì)好的點(diǎn)位坐標(biāo)輸入到電子手簿中，然后在現(xiàn)場(chǎng)使用GPS流動(dòng)接收機(jī)，會(huì)自動(dòng)提示工作人員走到放樣位置，能夠提高施工放樣效率。并且可以將施工放樣工作的人員控制在一人到兩人左右，能夠節(jié)約人力資源的投入。

3 GPS-RTK技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中存在的問(wèn)題

3.1 GPS-RTK技術(shù)固有問(wèn)題

GPS-RTK技術(shù)本身的精度比較高，速度比較快，在測(cè)量過(guò)程中具有較大的靈活性，但是GPS-RTK技術(shù)是以GPS技術(shù)為基礎(chǔ)的。因此，會(huì)受到GPS技術(shù)的固有缺陷的影響，主要表現(xiàn)在以下方面：第一，在衛(wèi)星有嚴(yán)重遮擋的地方。例如高大的建筑物旁、大樹(shù)下、煤礦井下等，可能會(huì)導(dǎo)致RTK機(jī)不能正常工作。第二，在無(wú)線電干擾嚴(yán)重的地方。例如高壓輸電線附近或者微波站周圍，也可能會(huì)導(dǎo)致GPS-RTK不能正常工作。第三，就是多路徑反射嚴(yán)重的地方。例如巖石裸露的山坡，玻璃外層的辦公大樓以及平靜的水面等，都可能會(huì)對(duì)測(cè)量過(guò)程造成嚴(yán)重影響，導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)嚴(yán)重誤差。

在使用GPS-RTK技術(shù)時(shí)，需要對(duì)以上區(qū)域的不利環(huán)境進(jìn)行全面掌握，要盡量避開(kāi)這些地方，防止測(cè)量數(shù)據(jù)獲取不正常。而且全站儀測(cè)量技術(shù)不會(huì)受到無(wú)線電干擾以及多路徑干擾，在上述不利地區(qū)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，可以使用全站儀進(jìn)行測(cè)量作業(yè)，尤其是山區(qū)的峽谷地帶和森林區(qū)域，全站儀測(cè)量的精度和可靠性會(huì)更高[2]。

3.2 RTK信號(hào)覆蓋不全面問(wèn)題

在GPS-RTK技術(shù)使用過(guò)程中，信號(hào)會(huì)對(duì)RTK技術(shù)產(chǎn)生重要影響，在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，高樓、林區(qū)以及礦坑等都會(huì)受到一定情況的限制，導(dǎo)致RTK基準(zhǔn)信號(hào)不能進(jìn)行大面積的覆蓋，從而導(dǎo)致在測(cè)量過(guò)程中出現(xiàn)一些測(cè)量盲區(qū)。這樣可能會(huì)對(duì)RTK實(shí)時(shí)測(cè)量工作造成一定阻礙，在有些礦區(qū)信號(hào)能夠達(dá)到全覆蓋時(shí)，但是信號(hào)強(qiáng)度比較弱，也可能會(huì)影響測(cè)量工作的穩(wěn)定性和精準(zhǔn)度。為了解決信號(hào)限制的問(wèn)題，專業(yè)人員對(duì)其進(jìn)行研究后，提出的有效解決措施，可以利用中繼站技術(shù)增設(shè)網(wǎng)絡(luò)物理接收設(shè)備。然后將RTK基準(zhǔn)站的信號(hào)進(jìn)行差分?jǐn)U散，這樣可以對(duì)測(cè)量區(qū)域內(nèi)的信號(hào)進(jìn)行全覆蓋。借此解決測(cè)量盲區(qū)問(wèn)題，提高RTK測(cè)量工作的穩(wěn)定性和精準(zhǔn)度。

3.3 精度以及穩(wěn)定性問(wèn)題

質(zhì)量不同和型號(hào)不同的RTK測(cè)量數(shù)值精準(zhǔn)度以及穩(wěn)定性的差別比較大。并且在測(cè)量過(guò)程中可能會(huì)受到天氣條件、衛(wèi)星數(shù)據(jù)鏈傳輸?shù)惹闆r的影響，導(dǎo)致這些差別在不斷增加。從而導(dǎo)致礦山測(cè)量的穩(wěn)定性和精準(zhǔn)度出現(xiàn)問(wèn)題，為了解決這種情況，在礦山測(cè)量工作中，一定要選擇精準(zhǔn)度以及穩(wěn)定性比較好的RTK機(jī)，選擇質(zhì)量較高的測(cè)量機(jī)器。并且在布設(shè)控制點(diǎn)時(shí)，要在周圍增設(shè)一些檢核點(diǎn)，這樣可以對(duì)RTK測(cè)量的結(jié)果以及質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，能夠在一定程度上增強(qiáng)測(cè)量的精準(zhǔn)度和穩(wěn)定性。

3.4 高程異常值問(wèn)題

使用RTK技術(shù)對(duì)山區(qū)、高原等高層起伏比較大的測(cè)量區(qū)域進(jìn)行測(cè)量時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)比較大的誤差。會(huì)影響大地高程以及海拔高程之間的轉(zhuǎn)換，增加兩者之間的轉(zhuǎn)換工作難度，并且可能會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)換值的準(zhǔn)確度受到影響，很容易出現(xiàn)異常值。這些異常值的出現(xiàn)，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)測(cè)量工作質(zhì)量出現(xiàn)問(wèn)題。并且會(huì)在一定程度上影響測(cè)量工作的效率。為了對(duì)高程異常值的問(wèn)題進(jìn)行解決，對(duì)各個(gè)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，需要保證測(cè)區(qū)內(nèi)分布均勻的控制點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測(cè)，這樣才能夠獲得正確的高程轉(zhuǎn)換參數(shù)[3]。

3.5 電離層干擾問(wèn)題

在使用GPS-RTK技術(shù)進(jìn)行礦山測(cè)量時(shí)，發(fā)現(xiàn)在中午時(shí)分進(jìn)行測(cè)量，可能會(huì)受到電離層的干擾。然后利用RTK技術(shù)測(cè)量時(shí)，接收到的衛(wèi)星數(shù)可能會(huì)不穩(wěn)定，有時(shí)候多有時(shí)候少。不能接受到來(lái)自全五顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)，可能就會(huì)導(dǎo)致初始化時(shí)間比較長(zhǎng)，甚至不能初始化，這樣就可能影響測(cè)量工作，導(dǎo)致其不能正常進(jìn)行。但是在上午11點(diǎn)之前和下午03:30分之后，電離層干擾程度會(huì)降低，RTK測(cè)量的速度和精準(zhǔn)度都會(huì)得到提高。因此，為了減少電離層對(duì)RTK測(cè)量工作的影響，可以進(jìn)行分時(shí)段進(jìn)行測(cè)量，避開(kāi)上午11點(diǎn)到下午03:30之間的時(shí)間段。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，GPS-RTK技術(shù)的定位精度比較高，定位速度相對(duì)較快，并且具有較高的自動(dòng)化程度，能夠在一定程度上提高礦山測(cè)量的測(cè)量精度。在使用GPS-RTK技術(shù)進(jìn)行測(cè)圖工作或者放樣工作時(shí)，需要對(duì)外界環(huán)境和單位質(zhì)量進(jìn)行密切關(guān)注，要使用一定的技術(shù)手段以及質(zhì)量控制措施保證GPS-RTK技術(shù)能夠滿足礦山地圖測(cè)繪和施工放樣工作的要求。因此，必須關(guān)注GPS-RTK技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中的問(wèn)題，對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行有效的改進(jìn)和解決，才能夠確保GPS-RTK在礦山測(cè)量中的有效應(yīng)用和準(zhǔn)確應(yīng)用，提高礦山測(cè)量的效率和精度。