RTK與全站儀在礦山地形測繪中的應用

侯楊松

（江西有色地質勘查二隊，江西 贛州 341000）

礦山地形測繪數(shù)據(jù)結果的精準性能對后續(xù)礦山開采工作提供基礎保障，但是礦山多數(shù)位于建筑區(qū)域、林業(yè)區(qū)域、山區(qū)等地形環(huán)境較為復雜的區(qū)域中，這樣的地形條件也就要求測繪設備要具有先進性和精準性。在地形測繪工作開展的過程中，每一種測繪設備都具有自身獨特的發(fā)展優(yōu)勢，但同時也具有較為明顯的缺陷。在復雜地形環(huán)境下使用測繪設備，設備的性能可能會受到客觀環(huán)境因素的影響，導致無法在測繪工作中發(fā)揮出自身實際的作用和價值，導致測繪工作實際效率受到嚴重的影響。RTK和全站儀設備作為現(xiàn)階段礦山地形測繪中主要會使用的設備，能夠快速、精準的對礦山地形環(huán)境進行測繪，減少測繪數(shù)據(jù)結果的誤差行，能在最大程度上提升實際測繪工作開展的效率。

1 RTK與全站儀測量技術工作的原理

1.1 RTK技術工作的原理

RTK技術（如圖1所示）主要是由現(xiàn)階段的數(shù)字化通信技術、計算機互聯(lián)網(wǎng)技術、無線電技術、以及定位技術共同組件的系統(tǒng)技術，在技術中的工作原理主要是利用載波相位觀測量來完成測繪工作，總的來說是利用基準點對衛(wèi)星定位信號進行接收，并且將監(jiān)測點相關的數(shù)據(jù)及時傳輸給數(shù)據(jù)中心站，在中心站接收監(jiān)測點相關數(shù)據(jù)和衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)后，對數(shù)據(jù)進行快速的處理和整理，然后在對載波相位的精準程度進行優(yōu)化，這樣就能獲得較為精準的數(shù)據(jù)參數(shù)，利用坐標值和基準站的數(shù)據(jù)對流動站的實際定位坐標點進行確定，將RTK和定位坐標進行結合，生成平面坐標點位和高程值。與傳統(tǒng)的測量設備相比較，RTK技術不會受到觀測點之間存在的障礙物影響，通過衛(wèi)星定位信號就能完成測繪，測繪工作的實際效率較高，不會因為環(huán)境條件、氣候條件、地形條件等因素的影響，并且具有較為良好的而自動化，對工作環(huán)境要求較低，測繪結果的誤差也相對較小，因此在現(xiàn)階段礦山地形測繪工作中有著較為良好的應用優(yōu)勢[1]。

圖1 RTK技術應用

1.2 全站儀設備的工作原理

全站儀設備（如圖2所示）作為現(xiàn)階段較為先進的測量設備，主要是由光、機、電所組成，在測繪工作中能夠實現(xiàn)水平、斜距、平距、垂直角和高度差的車輛工作。主要的工作原理是在測量工作的準備階段中，在已知點安裝全站儀設備，利用內部的光電測量角系統(tǒng)、測距系來完成測繪工作，并且這兩種系統(tǒng)中都含有光學望遠鏡、瞄準鏡，在測量工作中需要對觀測點目標進行校對1次，這樣也能測量出觀測點的角度和距離，利用自帶的處理系統(tǒng)對相關數(shù)據(jù)資料進行及時的處理，根據(jù)數(shù)據(jù)結果得到觀測點的三維坐標數(shù)值。在實際測量工作中，如果全站儀設備的布置和移動次數(shù)增加，也會累計誤差值，提高數(shù)據(jù)結果誤差的情況，但是現(xiàn)階段全站儀設備已經(jīng)是較為成熟的測量技術，也是測量工作中主要會使用到的設備儀器，能在一定程度上提升測量工作的實際效率，保證數(shù)據(jù)結果的準確性、實時性和有效性，為后續(xù)工作的開展奠定良好的基礎條件。

圖2 全站儀設備

2 RTK技術和全站儀設備在礦山地形測繪工作中的具體應用

2.1 在礦山地形測繪準備工作中的應用

礦山地形測繪（如圖3所示）的準備工作能有效的確保測量數(shù)據(jù)的精準性，在準備工作中需要對已知的數(shù)據(jù)長度、角度進行測量，或者在山體的細節(jié)部位的平面點進行測繪等工作。但是現(xiàn)階段測繪工作的準備階段中，還需要加強高級控制點導線測量或者三角網(wǎng)測量的工作，從而獲得精準程度更高的數(shù)據(jù)參數(shù)。但是從目前實際測量工作開展的情況來看，高級控制點的設置通常較少，并且距離礦山區(qū)域較遠，要想對高級控制點進行測量，就需要投入更多的資源，并且設備和資料很難得到有效的保存，這也給測量工作帶來許多的困難和阻礙?，F(xiàn)階段在礦山測繪工作中有效地將RTK技術進行應用，能確保測量數(shù)據(jù)結果的精準程度，保證坐標的準確性，從而滿足礦山地形測繪工作的實際需求，并且對施工控制點進行使用[2]。

圖3 礦山地形測繪

2.2 礦山地形控制測量工作開展的要點

如果礦山地形測繪工作中沒有已經(jīng)得到可以為測量提供參考的國家級控制點，要想實現(xiàn)精準的探線放樣工作，就需要從相鄰的控制點進行應用，如果相鄰地區(qū)的控制點有2個，測量精準度符合國家相關的標準規(guī)范，這也能為礦山測量工作提供有效的參考。在使用控制點開展測量工作的時候，需要對RTK測量技術和系統(tǒng)進行全面的檢查，建立RTK對測區(qū)距離最近的兩個已知坐標數(shù)據(jù)的高級控制點測量，將所得到的坐標和已知坐標參數(shù)進行對比。例如XY坐標的誤差值小于2cm，高程值小于3cm，說明兩個控制點的點位坐標沒有明顯的誤差情況，能夠利用這兩個控制點開展地形測繪工作，在測繪工作中充當控制點，同時也能夠表示全站儀設備的使用沒有受到衛(wèi)星信號的干擾，全站儀設備使用情況較為良好。如果XY坐標誤差值大于2厘米或者相差更大，就需要對誤差值產生的原因進行詳細的考察，如果是全站儀設備出現(xiàn)問題引起的誤差，需要直接對設備進行更換。除此之外，以下幾點原因也會導致測量數(shù)據(jù)誤差情況的出現(xiàn)，本文在此對數(shù)據(jù)誤差情況進行簡要的闡述：

（1）基準站方向、投影方式、中心線經(jīng)度、測量方式等要素的精準程度不足，導致數(shù)據(jù)誤差情況的產生。

（2）RTK技術動態(tài)運行的過程中受到外界因素的干擾，不能保證流動站單桿與地面的垂直程度，例如收到蓄電池電量不足的影響（如圖4所示）。

圖4 蓄電池電池電量過低

（3）RTK通信技術使用的是超高頻波動，傳播的方式是空間波動，這樣的方式很容易受到地形環(huán)境的改燃，導致數(shù)據(jù)誤差問題的出現(xiàn)。

現(xiàn)階段，在礦山地形測繪范圍較大的情況下，為了能夠有效地解決測量數(shù)據(jù)誤差的問題，需要對RTK與全站儀設備應用的精準程度進行檢測和分析，在礦山外設置6個定位控制點，利用設備對6個控制點進行測量，以此來對控制點中存在的誤差情況進行分析和確定。

（4）在RTK與全站儀設備檢查合格之后，需要對礦山測量區(qū)最佳的定位點進行選擇，從而更好地實施RTK測量工作，每次的觀測時間需要報紙在3min以上，這樣才能夠保證測量工作的正常完成，確保誤差數(shù)值在一定的范圍之內，如果依舊存在較為明顯的誤差情況，需要及時查找原因進行糾正，在問題糾正之后在重新對控制點進行觀測[3]。

3 在礦山測量中綜合使用全站儀和RTK的作用

如表1所示，在礦山測量中綜合使用全站儀和RTK的作用主要包括測量礦山區(qū)域的數(shù)字化地形圖以及完善好勘探基線和基點布測工作。

表1 在礦山測量中綜合使用全站儀和RTK的作用

3.1 測量礦山區(qū)域的數(shù)字化地形圖

在實際礦山測量過程中，一般會使用全站儀進行數(shù)據(jù)采集，運用RTK儲存數(shù)據(jù)。在應用RTK測量技術進行礦山地形測量時，僅需安排2各技術人員即可以順利完成礦區(qū)地形測量，能夠將標注好的坐標點位以及測量數(shù)據(jù)統(tǒng)計在一起，對所有地形測量數(shù)據(jù)實施信息化處理，借助成圖軟件進行信息編輯工作、信息轉換工作，能夠產生數(shù)字化特征比較強的礦山地形圖。對于數(shù)據(jù)比較繁雜的礦山區(qū)域，技術人員可以先使用RTK安設根點，再運用全站儀測量待測礦山的地形條件、地標物特征，技術人員需要清晰標注出地標物的長度、寬度、屬性信息，再使用RTK測量技術采集該地段位置的參數(shù)信息，并將獲取的參數(shù)傳輸?shù)接嬎銠C制圖軟件之中，利用軟件的編譯功能，產生礦山測量需要獲得的地形圖。

3.2 完善好勘探基線和基點布測工作

技術人員應該依照礦區(qū)的地質結構、礦體走向、礦內礦存量，對礦山區(qū)域實施基線勘探工作、基點布測工作，需要由專業(yè)能力比較強的技術人員參與勘探工作，在確定好礦區(qū)起始點和終止點的方位坐標以后，測繪人員可以直接將全站儀擺放在起始點位置上，在全站儀上輸入勘探基線的參數(shù)值即可以開展勘探工作，能夠清楚確定極限勘探的方向，在布測好勘測長度、勘測基點以后，應該確定每個點位的坐標。如若礦山測量區(qū)域出現(xiàn)通視條件不滿足標準的問題時需要運用RTK測量技術進行放樣處理。

4 綜合使用全站儀和RTK的優(yōu)劣勢

4.1 優(yōu)勢

綜合使用全站儀和RTK技術的應用優(yōu)勢主要包括三個方面，第一方面，測繪數(shù)據(jù)的精準度比較高，綜合使用RTK和全站儀測定三維坐標，能夠通過數(shù)據(jù)采集降低測繪誤差，不但可以避免人工操作產生的不利影響，而且能夠防治傳統(tǒng)礦山測量工作中出現(xiàn)的誤差。第二方面，測量效果比較好，工作人員一般會在開闊的礦山位置使用RTK方式，測量速度比較快。對于通視能力比較差的位置，通常會綜合使用全站儀和RTK進行數(shù)據(jù)采集，既可以節(jié)省時間又能夠降低技術人員花費的工作精力。第三方面，可以提升組織安排的合理性，可以使兩種測量技術進行交叉作業(yè)，通過比對數(shù)據(jù)能夠及時檢查出是否會出現(xiàn)人為錯誤，有助于提升測量質量以及測量效率。

4.2 缺點

在使用全站儀以及RTK進行礦山測量的過程中，受到各種因素產生的不利影響，會存在一些缺點，在使用測量礦山時，會受到其它信號產生的影響，容易發(fā)生數(shù)據(jù)錯誤，技術人員需要對數(shù)據(jù)實施校正處理。與此同時，人為操作不到也會造成礦山測圖存在問題，在輸入礦山坐標時，因操作人員失誤會存在坐標數(shù)據(jù)錯誤問題，技術人員應該加強核實工作。

5 結語

RTK和全站儀設備各自都具有較為明顯的優(yōu)點和缺點，將兩種測繪技術進行有效地結合，實現(xiàn)優(yōu)缺點的互補，提高測繪工作開展過程中的抗干擾能力，減少外界因素對測繪數(shù)據(jù)結果造成的影響，實現(xiàn)精準、快速、全面的測繪技術，減少工作人員的實際工作量，在很大程度上提升工作的實際效率?，F(xiàn)階段，礦山區(qū)域的地形環(huán)境較為復雜，對設備的實際要求也相對較高，在這樣的背景下，RTK與全站儀設備相互結合的使用，能夠更好地為礦山后續(xù)的工作提供真實可靠的數(shù)據(jù)作為基礎，不斷促進我國礦山地形測繪行業(yè)的發(fā)展。