RTK與全站儀在礦山測量中的互補(bǔ)應(yīng)用

張 朋 魯連喜 趙書遠(yuǎn)

（鐵法煤業(yè)〈集團(tuán)〉有限責(zé)任公司 曉南礦，遼寧 鐵嶺 112700）

0 概述

隨著地質(zhì)勘探與礦山開采的日益規(guī)范，礦山測量的作用顯得越來越重要了。全球定位系統(tǒng) （GPS）技術(shù)的快速發(fā)展，RTK （Real Time Kinematic）測量技術(shù)也日益成熟，RTK測量技術(shù)逐步在測繪中得到應(yīng)用。RTK測量技術(shù)以其精度高、實(shí)時(shí)性和高效性，在礦山測量中的應(yīng)用越來越廣。

1 RTK的應(yīng)用

1.1 RTK 技術(shù)概述

實(shí)時(shí)動態(tài)（RTK）測量系統(tǒng)，是GPS測量技術(shù)與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的結(jié)合，是GPS測量技術(shù)中的一個(gè)新突破。RTK測量技術(shù)是以載波相位觀測量為根據(jù)的實(shí)時(shí)差分GPS測量技術(shù)，其基本思想是：在基準(zhǔn)站上設(shè)置1臺GPS接收機(jī)，對所有可見GPS衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)地觀測，并將其觀測數(shù)據(jù)通過無線電傳輸設(shè)備實(shí)時(shí)地發(fā)送給用戶觀測站。在用戶站上GPS接收機(jī)在接收GPS衛(wèi)星信號的同時(shí)，通過無線電接收設(shè)備，接收基準(zhǔn)站傳輸?shù)挠^測數(shù)據(jù)，然后根據(jù)相對定位原理，,實(shí)時(shí)地解算整周模糊度未知數(shù)并計(jì)算顯示用戶站的三維坐標(biāo)及其精度。通過實(shí)時(shí)計(jì)算的定位結(jié)果，便可監(jiān)測基準(zhǔn)站與用戶站觀測成果的質(zhì)量和解算結(jié)果的收斂情況，實(shí)時(shí)地判定解算結(jié)果是否成功，從而減少冗余觀測量，縮短觀測時(shí)間。

RTK測量系統(tǒng)一般由GPS接收設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備、軟件系統(tǒng)組成。據(jù)傳輸系統(tǒng)由基準(zhǔn)站的發(fā)射電臺與流動站的接收電臺組成，它是實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動態(tài)測量的關(guān)鍵設(shè)備。

軟件系統(tǒng)具有能夠?qū)崟r(shí)解算出流動站的三維坐標(biāo)的功能。

RTK測量技術(shù)除具有GPS測量的優(yōu)點(diǎn)外，同時(shí)具有觀測時(shí)間短，能實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)實(shí)時(shí)解算的優(yōu)點(diǎn)，因此可以提高生產(chǎn)效率。實(shí)時(shí)動態(tài)定位如采用快速靜態(tài)測量模式，在15km范圍內(nèi)，其定位精度可達(dá)1～2cm，可用于城市的控制測量。RTK測量系統(tǒng)的開發(fā)成功，為GPS測量工作的可靠性和高效率提供了保障，這對GPS測量技術(shù)的發(fā)展和普及，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1.2 RTK 技術(shù)的應(yīng)用

1.2.1 控制測量

為滿足地質(zhì)勘探與礦山開采的需要，礦山控制網(wǎng)具有控制面積大、精度高、使用頻繁等特點(diǎn)，,如何快速精確地提供控制點(diǎn)，直接影響工作的效率。常規(guī)控制測量如導(dǎo)線測量，要求點(diǎn)間通視，費(fèi)工費(fèi)時(shí)，且精度不均勻。GPS靜態(tài)測量，點(diǎn)間不需通視且精度高，但數(shù)據(jù)采集時(shí)間長，還需事后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，不能實(shí)時(shí)知道定位結(jié)果，如內(nèi)業(yè)發(fā)現(xiàn)精度不符合要求則必須返工。應(yīng)用RTK技術(shù)將無論是在作業(yè)精度，還是作業(yè)效率上都具有明顯的優(yōu)勢。

1.2.2 像控點(diǎn)測量

像控點(diǎn)測量是航空攝影測量外業(yè)主要工作之一，傳統(tǒng)的方法要布設(shè)大量的導(dǎo)線來測量部分平高點(diǎn)，內(nèi)業(yè)再空三加密。采用RTK技術(shù)測量，只需在測區(qū)內(nèi)或測區(qū)附近的高等級控制點(diǎn)架設(shè)基準(zhǔn)站（若測區(qū)內(nèi)或測區(qū)附近無高等級控制點(diǎn)，可先加密），流動站直接測量各像控點(diǎn)的平面坐標(biāo)和高程，,對不易設(shè)站的像控點(diǎn)，可采用手簿提供的交會法等間接的方法測量。像控點(diǎn)的精度要求對于RTK量來說是不難達(dá)到的。與傳統(tǒng)作業(yè)相比較，它不需要逐級布設(shè)控制點(diǎn)；與靜態(tài)GPS測量相比，縮短了作業(yè)時(shí)間，因而大大提高了作業(yè)效率，功效至少提高3～5倍。

1.2.3 線路中線定線

RTK測量技術(shù)用于市政道路中線或電力線中線放樣，放樣工作一人也可完成。將線路參數(shù)如線路起終點(diǎn)坐標(biāo)、曲線轉(zhuǎn)角、半徑等輸入RTK的外業(yè)控制器，即可放樣。放樣方法靈活，,即能按樁號也可按坐標(biāo)放樣，并可以隨時(shí)互換。放樣時(shí)屏幕上有箭頭指示偏移量和偏移方位，便于前后左右移動，,直到誤差小于設(shè)定的為止。

1.2.4 建筑物規(guī)劃放線

建筑物規(guī)劃放線，線點(diǎn)既要滿足城市規(guī)劃條件的要求，又要滿足建筑物本身的幾何關(guān)系，放樣精度要求較高。使用RTK進(jìn)行建筑物放樣時(shí)需要注意檢查建筑物本身的幾何關(guān)系，對于短邊，其相對關(guān)系較難滿足。在放樣的同時(shí)，需要注意的是測量點(diǎn)位的收斂精度，,如果點(diǎn)位收斂精度不高的情況下，,強(qiáng)制測量則有可能帶來較大的點(diǎn)位誤差。在點(diǎn)位精度收斂高的情況下，用RTK進(jìn)行規(guī)劃放線一般能滿足要求。

1.2.5 用地測量

在建設(shè)用地勘測定界測量中，RTK技術(shù)可實(shí)時(shí)地測定界址點(diǎn)坐標(biāo)，確定土地使用界限范圍，計(jì)算用地面積，在土地分類及權(quán)屬調(diào)查時(shí)，應(yīng)用RTK技術(shù)可實(shí)時(shí)測量權(quán)屬界限、土地分類修測，提高了測量速度和精度。

1.2.6 其他方面測量

RTK技術(shù)還可用于地形測量、水域測量、管線測量、房產(chǎn)測量等方面。用RTK測圖，可不用布設(shè)圖根控制，僅依據(jù)少量的基準(zhǔn)點(diǎn)，即可直接測定地形地物點(diǎn)坐標(biāo)，,如果用專業(yè)測圖軟件，通過電子手簿記錄即可實(shí)現(xiàn)數(shù)字化測圖。在水下地形測量，RTK能自動導(dǎo)航和按距離或時(shí)間間隔自動采點(diǎn)，只要將天線高量至水面，,加水深改正后，即可高精度的實(shí)時(shí)測定水下地形點(diǎn)的三維坐標(biāo)，由專業(yè)軟件成圖。

1.2.7 小結(jié)

RTK在控制測量以及施工放樣中有著廣泛的運(yùn)用，,與傳統(tǒng)測量儀器相比，具有省時(shí)、省工且精度高等特點(diǎn)，在進(jìn)行測量時(shí)，主要應(yīng)注意基準(zhǔn)站的選擇要在比較中心、空間開闊的至高點(diǎn)上，且周圍無磁場的影響，這樣流動站接收的信號好。但其在礦山測量中的應(yīng)用還是有一定的限制。例如，,破碎地帶、難以逾越地帶、無衛(wèi)星信號地帶，RTK就無法采集到測量數(shù)據(jù)。

1.3 全站儀的應(yīng)用

全站儀是一種常規(guī)的測量儀器，上世紀(jì)90年代被廣泛地使用。隨著RTK的普遍使用，全站儀的作用亦變得越來越小了。但是，,在礦山測量中，象破碎地帶、難以逾越地帶、無衛(wèi)星信號地帶，RTK無法采集到測量數(shù)據(jù)的地方，全站儀就能很好地投入使用，以彌補(bǔ)RTK工作中帶來的不便。

2 總結(jié)

RTK與全站儀在礦山測量中的互補(bǔ)應(yīng)用，,不僅有效地解決了各自工作中的不足，而且大大地提高了工作效率，降低了測量工作者的勞動強(qiáng)度，,更好地為礦山生產(chǎn)服務(wù)。

[1]喬仰文.GPS衛(wèi)星定位原理及其在測繪中的應(yīng)用[M].教育科學(xué)出版社,2003.

[2]李戰(zhàn)宏.礦山測量技術(shù)[M].煤炭工業(yè)出版社,2005.