全站儀聯(lián)合RTK在礦山測量中的應(yīng)用

董玉翠

（華北地質(zhì)勘查局第四地質(zhì)大隊，河北 秦皇島 066000）

隨著GPS（全球定位系統(tǒng)）與信息技術(shù)的快速發(fā)展和普及，如今RTK測量技術(shù)在工程測繪領(lǐng)域中的實際應(yīng)用也越加廣泛。結(jié)合當(dāng)今實際情況來看，RTK測控技術(shù)具有測量速度快、精度快，成本低等優(yōu)勢，并且可以滿足不同測繪工程的實際測量精度要求，尤其進行數(shù)字成圖作業(yè)過程中，相比較傳統(tǒng)的工程測繪技術(shù)來說，RKT技術(shù)在與全站儀構(gòu)成聯(lián)合測量技術(shù)后，可以將人均測繪效率提高5倍以上，進而有效提高測繪效率，縮短測繪周期，降低測繪成本。據(jù)此，本文將會以礦山測量為例，分析全站儀聯(lián)合RTK技術(shù)在礦山測量中的實際應(yīng)用。

1 RTK測量技術(shù)原理

RTK測量技術(shù)是一種基于載波相位觀測的實時動態(tài)定位技術(shù)，其可以實時獲取指定坐標(biāo)系中的三維定位數(shù)據(jù)信息?，F(xiàn)如今，RTK測量技術(shù)通常是由基準站、流動站以及數(shù)據(jù)通信鏈組成。在實際應(yīng)用過程中，基準站將會設(shè)置在參考點位上，作為指定坐標(biāo)系的參考點，實時接收GPS系統(tǒng)所傳遞的定位信息的同時，也會通過發(fā)送站點坐標(biāo)、載波相位觀測值、偽距觀測值、衛(wèi)星跟蹤狀態(tài)，接收機工作狀態(tài)等工作數(shù)據(jù)信息等方式，為測量工作提供基準參考和數(shù)據(jù)支持[1]。流動站在實際應(yīng)用過程中會實時接收來自基準站和衛(wèi)星的定位信號，然后通過差分處理的方式求解出載波相位整周模糊度，獲取基準站和流動站的實際坐標(biāo)差值。反之，若是將基準站和流動站的實際坐標(biāo)差值與基準站的坐標(biāo)相加，便可以有效獲取到流動站在指定坐標(biāo)體系中的坐標(biāo)，以此為基礎(chǔ)通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的方式，便可以推導(dǎo)出流動站在地面上的實際三維坐標(biāo)。數(shù)據(jù)通信鏈主要負責(zé)基準站和流動站之間的數(shù)據(jù)交互效果，在數(shù)據(jù)通信鏈的支持下，基準站可以同時和一臺或者多臺流動站達成數(shù)據(jù)交互效果，進而有效提高定位信息的綜合獲取效果，增強RTK技術(shù)定位數(shù)據(jù)獲取精度，增強應(yīng)用成效。

2 全站儀聯(lián)合RTK測量模式的數(shù)字化成圖作業(yè)流程

全站儀聯(lián)合RTK測量模式的數(shù)字化成圖基本作業(yè)流程如圖1所示。

圖1 全站儀聯(lián)合RTK測量模式的數(shù)字化成圖作業(yè)流程

（1）控制測量：在實際測量過程中，工作人員需要結(jié)合測量工作規(guī)范以及測量區(qū)域的實際情況，合理布設(shè)控制點，且在布設(shè)控制點過程中需要采用快速靜態(tài)相對定位模式進行定位，而控制網(wǎng)則可以采用邊連接的方式進行連接。除此之外，為確?？刂泣c的有效性，還需要將測量中所采用的雙頻GPS接收機與國家點或者本地坐標(biāo)系中已知點相關(guān)聯(lián)，通過聯(lián)測的方式來合理確定各控制點的實際位置[2]。

（2）利用RTK測量圖根點：在控制網(wǎng)中合理選擇這已知點，然后通過求解轉(zhuǎn)化的方式就已知點轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的坐標(biāo)參數(shù)，并將其作為RTK測量技術(shù)中的基準站設(shè)置點。在完成RTK基準站建設(shè)后，工作人員還需要對測區(qū)范圍內(nèi)進行全面圖根控制測量。

（3）利用全站儀測量碎部點：將全站儀架設(shè)在RTK圖根點上，然后通過后視定向的方式對測站進行全面檢測，只有確定測站符合設(shè)計規(guī)范要求后，方可進行碎部測量，并在測量過程中繪制出相對完善的草圖。

（4）利用RTK測量碎部點：RTK測量碎部點多適用于地勢相對空曠區(qū)域，具體測量流程與全站儀測量大致相同，但相對于全站儀測量方式來說，RTK測量效率更高，可以有效縮短測量周期[3]。

（5）數(shù)字化成圖：通過計算機對外業(yè)采集數(shù)據(jù)進行分析處理，并轉(zhuǎn)換為繪圖軟件所需的數(shù)據(jù)格式，結(jié)合外業(yè)繪制草圖，采用繪圖軟件進行數(shù)字化成圖繪制。

3 全站儀聯(lián)合RTK在礦山測量中的應(yīng)用

3.1 工程概況

某礦山作為城市礦山環(huán)境治理的重點工程，其內(nèi)部存在多塊待治理區(qū)域，該些區(qū)域環(huán)境均受到采礦活動的影響，存在變頻發(fā)育，采坑遍布、廢礦堆砌等環(huán)境問題，對區(qū)域自然地形、自然環(huán)境破壞極為嚴重，甚至部分區(qū)域還存在著大范圍地表沉降、裂縫等情況，導(dǎo)致地表保水功能減弱，不利于區(qū)域農(nóng)業(yè)的發(fā)展。為能夠提高此礦山環(huán)境的治理效果，需對礦山進行全方位測量分析，然后合理完成礦山環(huán)境治理設(shè)計[4]，為礦山環(huán)境治理提供重要支持。在對現(xiàn)有的諸多測繪工程技術(shù)手段進行綜合分析研究后，工程項目最終選用了全站儀聯(lián)合RTK測量手段，本文將會以礦山環(huán)境質(zhì)量工程中的某一待治理區(qū)域為例，對全站儀聯(lián)合RTK在礦山測量中的應(yīng)用進行分析闡述。

3.2 構(gòu)建基本控制網(wǎng)

在進行前期的初步考察分析后，確定測區(qū)北部區(qū)域為灌木叢，灌木層的平均高度為10m～20m，東北部為臨時排土區(qū)，西部為礦山巖石堆積處，測區(qū)內(nèi)存在大型機械作業(yè)情況，在實際測量過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)控制點被破壞情況。對此，在進行基本控制網(wǎng)構(gòu)建時，工作人員在結(jié)合前期考察數(shù)據(jù)后，分別在測區(qū)的西北部和南部地區(qū)布設(shè)了4個靜態(tài)GPS點，并將該些靜態(tài)GPS點左右測區(qū)基本控制網(wǎng)的控制點，然后通過靜態(tài)GPS技術(shù)對測區(qū)進行全面觀測分析[5]。

在實際測量過程中，控制點將會采用快速靜態(tài)相對定位模式定位，而控制網(wǎng)則可以采用邊連接的方式進行連接。在測量過程中，共采用了3臺GPS接收機，按照現(xiàn)有的行業(yè)技術(shù)標(biāo)準與操作規(guī)范要求進行實際控制點布設(shè)及觀測工作。在完成控制點觀測后，工作人員需要將觀測數(shù)據(jù)信息進行詳細記錄，然后通過內(nèi)部數(shù)據(jù)處理軟件進行控制網(wǎng)平差計算，最終求解出控制點的具體坐標(biāo)。另外，為確?？刂泣c的坐標(biāo)與礦山整體坐標(biāo)系保持一致，在測量過程中還聯(lián)測了3個礦山控制點，進而計算出相應(yīng)的控制點坐標(biāo)。

3.3 利用RTK測量圖根點

3.3.1 選擇基準站點

由于在進行基準站點選擇時，基準站需要架設(shè)在已知控制點上，所以在選擇基準站過程中，不僅需要嚴格遵循控制點的選擇原則，還需要注意以下幾點注意事項：

（1）為確保RTK測量技術(shù)的應(yīng)用效果，基準點應(yīng)盡可能選擇位置較高、視野廣闊的區(qū)域，在此類區(qū)域中設(shè)置基準點，將有利于RTK技術(shù)應(yīng)用時差分信號的有效傳播，避免信號傳播過程中受到障礙物的干擾和阻礙。

（2）選擇的基準點位置應(yīng)處于交通較為便利的區(qū)域，方便測量過程中測量儀器的轉(zhuǎn)運工作。

（3）由于RTK測量設(shè)備的實際發(fā)射信號傳播半徑為5～8km，所以在進行基準點選擇的時候，應(yīng)確保RTK測量設(shè)備的發(fā)射信號能夠?qū)⒄麄€測量囊括其中，避免出現(xiàn)漏測問題。

3.3.2 測量圖根控制點

在已完成選擇的基準點上架設(shè)GPS接收天線，然后按照行業(yè)操作流程規(guī)范，對天線進行整平、連接，然后合理設(shè)置基準站產(chǎn)生，引入控制點坐標(biāo)，通過已知控制點來求解轉(zhuǎn)換出相應(yīng)的參數(shù)結(jié)果。在控制網(wǎng)中核實位置選擇圖根控制點，然后在選擇點出用木樁進行標(biāo)記，方便流動站在圖根控制點處的設(shè)置。待完成GPS整周模式度固定后，采集“點測量”模式，對測區(qū)進行測量，為確保測量的精準性以及數(shù)據(jù)獲取的有效性，測量時間需要控制在60s左右[6]。測量完成后，需將測量結(jié)果保持保存在手簿中，以供后續(xù)使用。在實際測量過程中，還需要注意GPS整周模糊度固定情況、是否能夠有效接收到基準站所傳遞的差分信號，以及天線高度和選用天線類型是否正確等諸多方面內(nèi)容。

3.4 利用RTK和全站儀組合測量碎部點

3.4.1 全站儀測量碎部點

將全站儀架設(shè)在RTK圖根點上，然后建立監(jiān)測任務(wù)，按照站點設(shè)置、后視定向、碎部點測量、繪制操作等一系類操作流程進行實際測量操作，進而完成外業(yè)碎部點測量工作。

3.4.2 利用RTK測量碎部點

鑒于RTK技術(shù)的實際技術(shù)特點，其更適用于地勢開闊或者無視野障礙區(qū)域的測量工作。在實際碎部點測量過程中，需要在基準站上加設(shè)GPS接收機，然后依據(jù)行業(yè)基準站架設(shè)操作流程完成基準站架設(shè)安裝工作。另外，在實際操作過程中，還需要設(shè)計一臺或者多臺GPS接收機作為流動站，進而與基準點一同完成對碎部點的測量工作。

3.5 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理、成圖及實地檢查

3.5.1 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理及成圖

將外業(yè)測量過程中所收集到的數(shù)據(jù)信息進行歸納匯總，然后通過計算機對數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，去除掉外業(yè)數(shù)據(jù)中粗差的觀測數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換成為繪圖軟件所需的標(biāo)準格式，并就數(shù)據(jù)進行展點，最后結(jié)合外業(yè)工作中所繪制出的測量草圖，通過繪圖軟件將數(shù)據(jù)信息編輯成為數(shù)字化成圖。在項目中，數(shù)字化成圖的實際比例尺為1：1000，平面控制坐標(biāo)系選擇的1954年北京坐標(biāo)系，高程選用的（假）吳淞高程系。

3.5.2 成果檢驗及實地檢測

在完成數(shù)字化成圖后，還需要確定成圖是否存在缺漏等問題。對此，工作人員需要攜帶成圖到測區(qū)中進行實際對比分析，確認成圖中是否存在缺漏或者不符合測區(qū)實際情況等問題，尤其是對于測區(qū)中一些特殊地物內(nèi)容與成圖的分析對比。在發(fā)現(xiàn)問題后，需要對問題進行詳細記錄，然后及時通過外業(yè)工作人員對外提區(qū)域進行重新測量，然后基于重新測量的數(shù)據(jù)信息，對數(shù)字化成果進行修改和優(yōu)化。

4 總結(jié)

全站儀聯(lián)合RTK測量技術(shù)充分集成了全站儀測量技術(shù)與RTK測量技術(shù)的實際優(yōu)點，在實際測量過程中可以有效提高測量精度和測量速度，降低測量成本，促使聯(lián)合測量技術(shù)在當(dāng)今得到較好的普及應(yīng)用。另外，結(jié)合工程項目的實際情況來看，應(yīng)用聯(lián)合測量技術(shù)可以減少測量過程中遇到的諸多難題，有效彌補了單項技術(shù)在實際應(yīng)用過程中存在的技術(shù)缺陷，可以將測繪技術(shù)的實際優(yōu)勢發(fā)揮到最大，應(yīng)進行更大范圍的普及應(yīng)用。