RTK結(jié)合全站儀在漈頭礦區(qū)地形測(cè)量中的應(yīng)用

（福建省雙旗山礦業(yè)有限責(zé)任公司，福建 泉州 362500）

1 工程概括

漈頭礦區(qū)位于福建省德化縣境內(nèi)，屬閩南山區(qū)，植物覆蓋較多，地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，將對(duì)傳統(tǒng)全站儀的測(cè)量工作造成較大的影響。為了辦理邱村金礦漈頭礦區(qū)的探礦權(quán)，對(duì)礦業(yè)產(chǎn)權(quán)轄區(qū)內(nèi)3.5平方公里的范圍進(jìn)行1:2000的地形測(cè)量任務(wù)，所以本工程中使用滿足要求的RTK結(jié)合全站儀進(jìn)行測(cè)量。

2 RTK的優(yōu)點(diǎn)及局限性

目前工程中使用的RTK結(jié)合全站儀在測(cè)量工作具有精度高、無(wú)積累誤差、作業(yè)限制較少、系統(tǒng)控制集成化全面等優(yōu)點(diǎn)[1]。不過受當(dāng)前技術(shù)的限制仍有一定的局限性，如：作用距離有限、初始化時(shí)間長(zhǎng)、信號(hào)丟失需重新連接等等。

3 RTK與全站儀聯(lián)合測(cè)圖的理論基礎(chǔ)

圖1 RTK系統(tǒng)組成與工作原理

①實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量（RTK）的組成與原理。目前RTK系統(tǒng)的工作原理是通過基準(zhǔn)點(diǎn)接收到衛(wèi)星定位信號(hào)后將監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，移動(dòng)站則同時(shí)接收衛(wèi)星定位及監(jiān)測(cè)點(diǎn)位數(shù)據(jù)后使用差分處理，并進(jìn)一步的調(diào)整載波相位的精度，由此得到坐標(biāo)差值ΔX、ΔY、ΔZ。通過坐標(biāo)差值與基準(zhǔn)站得到數(shù)據(jù)就能計(jì)算出流動(dòng)站點(diǎn)的真是的GPS坐標(biāo)點(diǎn)，之后RTK將準(zhǔn)確的GPS坐標(biāo)生成各個(gè)流動(dòng)站點(diǎn)的平面坐標(biāo)點(diǎn)位和高程。②全站儀的組成與原理。全站儀在使用時(shí)可以自由設(shè)站測(cè)量，而在測(cè)量地形的測(cè)繪工作中主要使用極坐標(biāo)法，以此生成與目標(biāo)之間的距離高差等參數(shù)，然后生成三維數(shù)據(jù)。

4 RTK與全站儀聯(lián)合測(cè)圖分析

（1）已有測(cè)繪資料利用。漈頭礦區(qū)測(cè)繪區(qū)沒有已知的控制點(diǎn)，必須從邱村金礦的控制點(diǎn)引到漈頭礦區(qū)。邱村金礦已有的四等控制點(diǎn)二個(gè)。在使用控制點(diǎn)進(jìn)行測(cè)繪前應(yīng)檢查已有控制點(diǎn)的準(zhǔn)確性，使用GPS對(duì)兩個(gè)以后控制點(diǎn)進(jìn)行平面間距測(cè)試，對(duì)測(cè)邱村1#、邱村2#兩個(gè)控制點(diǎn)進(jìn)行高差檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果如表1。

表1 平面和高程控制點(diǎn)檢測(cè)情況

從上述檢測(cè)情況可知，邱村1#、邱村2#兩個(gè)控制點(diǎn)的點(diǎn)位位置未見明顯錯(cuò)誤，可作為本次作業(yè)中平面控制、高程控制的標(biāo)準(zhǔn)起點(diǎn)。此次作業(yè)測(cè)量地形，離邱村金礦控制點(diǎn)較遠(yuǎn)，所以要從邱村金礦的控制點(diǎn)引點(diǎn)到漈頭村子里，便于日后測(cè)量用。漈頭的點(diǎn)號(hào)坐標(biāo)為：

表2 引到測(cè)區(qū)的控制點(diǎn)

（2）采用的系統(tǒng)及設(shè)備。本次作業(yè)中的使用坐標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)是xian80，高程依據(jù)國(guó)家推行的標(biāo)準(zhǔn)高程基準(zhǔn)，并使用高斯投影3°帶作為測(cè)繪的平面投影。本次測(cè)繪區(qū)域坐標(biāo)為東經(jīng)115°50’，北緯23°30’，屬27帶，中央子午線為117°。GPS RTK和實(shí)際工程測(cè)量和定位的測(cè)繪坐標(biāo)均是在xian80進(jìn)行完成的，因此二者之間不存在坐標(biāo)轉(zhuǎn)換問題。本次測(cè)繪中使用的衛(wèi)星定位設(shè)備使用的是rimble R8 GNSS系統(tǒng)，此設(shè)備的動(dòng)態(tài)測(cè)量平度：平面±（10+1×l0-6D）mm、高程為±(20+2×10-6D)mm。

（3）數(shù)字化成圖。本次礦山測(cè)量區(qū)域的地形圖中用的是數(shù)字化測(cè)圖的方法，所使用的設(shè)備是拓普康(北京)科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的GTS-332N，南方衛(wèi)星導(dǎo)航|廣州南方衛(wèi)星導(dǎo)航儀器有限公司生產(chǎn)的GPS-RTK，成圖軟件使用的是CASS7.0。

圖2 漈頭金礦區(qū)地形圖（局部）1：2000

（5）實(shí)地檢查及精度分析。當(dāng)完成外業(yè)和內(nèi)業(yè)的測(cè)量工作以后，需對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行精度檢驗(yàn)：使用全站儀在已知測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行距離測(cè)試，并將所得結(jié)果與資料進(jìn)行比對(duì)，根據(jù)規(guī)范要求，對(duì)比結(jié)果在圖中的誤差小于0.1mm則說明所得的測(cè)繪結(jié)符合要求；另外還要對(duì)所測(cè)繪區(qū)域的地形、地貌進(jìn)行檢測(cè)，如出現(xiàn)遺漏則應(yīng)及時(shí)的更正補(bǔ)測(cè)，保證所測(cè)結(jié)果與現(xiàn)實(shí)區(qū)域地形、地貌一致。

5 研究結(jié)果比較分析

5.1 RTK與全站儀的誤差分析

（1）RTK誤差。①基準(zhǔn)站因素：主要是基準(zhǔn)站位置、定心調(diào)平、測(cè)量方法和天線高度精度等引起的誤差，坐標(biāo)系、假設(shè)坐標(biāo)值、投影方式、中心子午線經(jīng)度或投影帶號(hào)、天線高度、參考站坐標(biāo)以及參考站設(shè)置參數(shù)中坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的輸入誤差等。②流動(dòng)站因素：在RTK動(dòng)態(tài)運(yùn)行過程中，由于各種因素的影響，無(wú)法保證流動(dòng)站單桿的完全垂直。③數(shù)據(jù)鏈電臺(tái)傳輸因素：目前RTK通信主要采用超高頻波，雖然其在傳播中主要使用的是空間波，但卻易受到障礙物、地形及其它不同頻率的電波所影響。

（2）全站儀誤差。儀器誤差（由儀器本身確定，是客觀誤差源）、觀測(cè)誤差（由人員技術(shù)水平引起，是主觀誤差源）、外部影響誤差（受溫度、大氣折射等外部因素影響）；但這些因素不斷變化，且很難控制，這是一個(gè)可變的錯(cuò)誤源。

5.2 RTK信號(hào)不好時(shí)的應(yīng)對(duì)措施

采用RTK采集數(shù)據(jù)時(shí)，可以采取以下措施處理：盡可能設(shè)置基準(zhǔn)站；盡量使兩個(gè)采集點(diǎn)之間的連接穿過磁極的中心；測(cè)量時(shí)增加RTK高度并固定；當(dāng)不適合全站儀測(cè)量時(shí)，可采用浮點(diǎn)數(shù)法，當(dāng)?shù)却龝r(shí)間延長(zhǎng)或手簿中的HRMS或VRMS右側(cè)的相應(yīng)數(shù)據(jù)小于要求時(shí)，可以采用浮點(diǎn)解；如果在開放區(qū)域遇到非固定解，可以全部重啟，以達(dá)到固定解。

6 結(jié)語(yǔ)

RTK結(jié)合全站儀在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)具有抗干擾能力強(qiáng)，外界因素影響小，點(diǎn)位精度分布均勻，增加測(cè)量精度以及減少人工等優(yōu)點(diǎn)，可以隨時(shí)檢查實(shí)際測(cè)量中收集信息，保證數(shù)據(jù)的安全性和可靠性，避免漏測(cè)和返工，獲得較高的綜合效益。