摘 要：RTK技術(shù)能實(shí)時(shí)提供待測(cè)點(diǎn)在指定坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)，在測(cè)量中縮短了外業(yè)作業(yè)時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。但RTK受信號(hào)影響較大，全站儀（免棱鏡）雖受通視條件限制，但不受信號(hào)影響，且對(duì)于人無(wú)法接近的危險(xiǎn)地區(qū)也可進(jìn)行測(cè)繪，二者相結(jié)合起到互補(bǔ)的作用，本文討論了GPS RTK技術(shù)的原理及其與全站儀相結(jié)合在礦業(yè)權(quán)核查中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：GPS RTK；免棱鏡；礦山測(cè)量

1 引 言

GPS RTK技術(shù)以其高精度、高效率、易操作等優(yōu)點(diǎn)被廣泛的應(yīng)用于各種地形測(cè)量、施工放樣等方面。在地形復(fù)雜，通視情況較差，測(cè)區(qū)面積較小的測(cè)區(qū)，RTK可以替代傳統(tǒng)的導(dǎo)線網(wǎng)，大大的縮短作業(yè)時(shí)間。

在鶴壁市淇縣礦業(yè)權(quán)實(shí)地核查項(xiàng)目中，工期緊，任務(wù)量大，地處西部山區(qū)，通視情況不好，各個(gè)礦點(diǎn)范圍都不是太大，但分布十分零散，此次礦業(yè)權(quán)實(shí)地核查不僅要求實(shí)地放樣每個(gè)礦區(qū)的范圍線拐點(diǎn)并埋石，還要針對(duì)每個(gè)礦區(qū)做2-3個(gè)基礎(chǔ)控制點(diǎn)，并測(cè)繪每個(gè)礦區(qū)的現(xiàn)狀地形圖，并將礦山采礦許可證允許的采礦邊界與現(xiàn)狀地形圖進(jìn)行套合，以核查是否越界開采。利用傳統(tǒng)的測(cè)量方法，需要逐級(jí)布網(wǎng)，時(shí)間不允許，本工程就采用了GPSRTK技術(shù)；但在山坳里RTK經(jīng)常會(huì)受信號(hào)影響，出現(xiàn)不固定現(xiàn)象，而且本次測(cè)繪的是礦區(qū)，很多礦山開采面十分危險(xiǎn)，人員根本無(wú)法接近，為了彌補(bǔ)RTK在信號(hào)不好地方無(wú)法測(cè)繪和危險(xiǎn)地帶人員無(wú)法接近的不足，就采用了免棱鏡全站儀進(jìn)行測(cè)繪。這樣二者相結(jié)合不僅能大大縮短工期，還能保證作業(yè)人員的安全，取得很好的效果。

2GPS RTK技術(shù)的原理

GPSRTK定位技術(shù)是基于載波相位觀測(cè)值的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)，它能夠?qū)崟r(shí)地提供待測(cè)點(diǎn)在指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果，并達(dá)到厘米級(jí)精度。在RTK作業(yè)模式下，基準(zhǔn)站通過(guò)數(shù)據(jù)鏈將其觀測(cè)值和測(cè)站坐標(biāo)信息一起傳送給流動(dòng)站。流動(dòng)站不僅通過(guò)數(shù)據(jù)鏈接收來(lái)自基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)，還要采集GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測(cè)值進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。將這些觀測(cè)值進(jìn)行差分，可削弱和消除軌道誤差、鐘差、大氣誤差等的影響，使得實(shí)時(shí)定位的精度大大提高。流動(dòng)站即可處于靜止?fàn)顟B(tài)，也可處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

3 所用儀器簡(jiǎn)介

本次測(cè)量使用4臺(tái)華測(cè)公司的華測(cè)X—90型雙頻GPS接收機(jī)和兩臺(tái)免棱鏡的全站儀。華測(cè)X—90型雙頻GPS具有定位精確、界面友好、數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。RTK作業(yè)時(shí)僅需要在主機(jī)上安裝反射電臺(tái)和發(fā)射天線，在流動(dòng)站上通過(guò)藍(lán)牙連接一個(gè)手簿即可。通常情況下作業(yè)半徑能達(dá)到15公里。華測(cè)X—90型雙頻GPS的標(biāo)稱精度如下：

①實(shí)時(shí)定位平面精度：10+1 ppm；

②實(shí)時(shí)定位高程精度：20+1 ppm；

③動(dòng)態(tài)初始化時(shí)間：一般為20s左右；

④測(cè)程：15公里。

4 求解坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)

對(duì)于一定區(qū)域內(nèi)的工程測(cè)量，我們往往利用以往的控制點(diǎn)成果求取“區(qū)域性”的轉(zhuǎn)換參數(shù)，以便適用于該地坐標(biāo)系統(tǒng)。其區(qū)域性，理論上消弱了變形影響，提高了轉(zhuǎn)換的可靠性。

本工程利用2005年施測(cè)的鶴壁市D級(jí)GPS網(wǎng)中的D級(jí)GPS點(diǎn)作為起算數(shù)據(jù)進(jìn)行控制測(cè)量，選取覆蓋整個(gè)測(cè)區(qū)的5個(gè)GPS點(diǎn)，利用這些點(diǎn)的WGS-84坐標(biāo)和1980西安坐標(biāo)兩套坐標(biāo)，直接輸入手簿進(jìn)行轉(zhuǎn)換參數(shù)的求解。

在求解轉(zhuǎn)換參數(shù)時(shí)，如果沒(méi)有已知點(diǎn)的WGS-84坐標(biāo)，就需要使用上點(diǎn)采集的方式獲取，具體做法如下：基準(zhǔn)站的WGS-84坐標(biāo)直接從手簿中讀取，然后將流動(dòng)站安置于控制點(diǎn)上采集WGS-84坐標(biāo)，每次測(cè)量前總要先對(duì)測(cè)區(qū)進(jìn)行點(diǎn)校正（WGS-84地心坐標(biāo)與地方坐標(biāo)系間的轉(zhuǎn)換）。即測(cè)前應(yīng)在測(cè)區(qū)邊沿選擇至少三個(gè)分布均勻的控制點(diǎn)進(jìn)行點(diǎn)校正，求解坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)。測(cè)量時(shí)應(yīng)以其它已知控制點(diǎn)作為檢核，當(dāng)檢核精度滿足擬測(cè)量等級(jí)時(shí)，方可開始正常作業(yè)。將校正參數(shù)記錄在筆記本上，每次測(cè)量前應(yīng)認(rèn)真核對(duì)本參數(shù)，確保本測(cè)區(qū)參數(shù)的唯一性。

5 測(cè)量實(shí)施

（1）GPSRTK測(cè)量

作業(yè)之前首先做星歷預(yù)報(bào)。根據(jù)星歷預(yù)報(bào)選擇最佳作業(yè)時(shí)間。避開衛(wèi)星數(shù)量少，PDOP過(guò)大的時(shí)段，制定可行的作業(yè)計(jì)劃，保證測(cè)量精度。

正確設(shè)置基準(zhǔn)站和流動(dòng)站后便可開始測(cè)量。對(duì)于每座礦山基礎(chǔ)控制點(diǎn)的施測(cè)，利用快速靜態(tài)GPS測(cè)量。對(duì)礦山邊界拐點(diǎn)和礦區(qū)現(xiàn)狀地形圖的測(cè)繪，直接利用RTK動(dòng)態(tài)模式測(cè)量即可。

在利用RTK對(duì)地形碎部點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量時(shí)應(yīng)注意以下問(wèn)題：

①基準(zhǔn)站的設(shè)置及作業(yè)半徑對(duì)RTK的測(cè)量精度和作業(yè)速度有直接的影響。因此基準(zhǔn)站的位置盡量選在測(cè)區(qū)中央并且有一定的高度，以獲得最大的有效通訊半徑，避開電視、電臺(tái)發(fā)射塔、微波站、飛機(jī)場(chǎng)、高壓線、和大面積水域等。

②基準(zhǔn)站GPS天線與電臺(tái)發(fā)射天線間最好應(yīng)在3m以上，在量取天線高時(shí)，應(yīng)注意所量取應(yīng)與所設(shè)置一樣；

③流動(dòng)站無(wú)線電的頻率應(yīng)與基準(zhǔn)站設(shè)置相同，流動(dòng)站的位置應(yīng)在基準(zhǔn)站的控制范圍之內(nèi)（具體距離由現(xiàn)場(chǎng)地形情況決定）；

④在使用RTK進(jìn)行碎部點(diǎn)測(cè)量時(shí)，必須在RTK進(jìn)入“固定”狀態(tài)后才能開始測(cè)量。

RTK測(cè)量雖然具有顯著的實(shí)時(shí)、快捷的優(yōu)點(diǎn)，但測(cè)量的可靠性取決于數(shù)據(jù)鏈傳輸質(zhì)量和流動(dòng)站的觀測(cè)環(huán)境，雖然RTK技術(shù)使用了較好的數(shù)據(jù)處理方法，但畢竟RTK是利用非常有限的數(shù)據(jù)量，而且實(shí)時(shí)處理難以消除由于衛(wèi)星信號(hào)暫時(shí)遮蔽、無(wú)線電傳輸錯(cuò)誤所造成的誤差。在實(shí)際應(yīng)用中流動(dòng)站初始化經(jīng)常出現(xiàn)錯(cuò)誤，為了保證RTK的實(shí)測(cè)精度，作業(yè)中我們非常注重成果的復(fù)核。首先，在每天作業(yè)前，先將移動(dòng)站設(shè)置已知GPS點(diǎn)上進(jìn)行檢測(cè)；其次，作業(yè)過(guò)程中，當(dāng)距已知點(diǎn)較近時(shí)，也要求進(jìn)行檢核。

（2）全站儀測(cè)量

免棱鏡全站儀即全站儀不用照準(zhǔn)反射棱鏡或反射片等專用反射工具即可測(cè)量距離的全站儀?？擅饫忡R全站儀主要適用于不宜放置反射棱鏡或反射片的地方的測(cè)距。例如，觀測(cè)懸崖、石壁等地方。

在本工程中，由于測(cè)區(qū)為礦區(qū)，地處西部山區(qū)，在山坳處RTK信號(hào)不太好，而且礦區(qū)的開采面均十分陡峭危險(xiǎn)，人員根本無(wú)法接近，為了確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和人員的安全，因此需要利用免棱鏡全站儀進(jìn)行測(cè)繪。

首先利用RTK在信號(hào)較好且視野開闊的地方，利用快速靜態(tài)GPS的測(cè)量方法測(cè)設(shè)2-3個(gè)固定點(diǎn)作為架設(shè)全站儀的控制點(diǎn)，然后利用全站儀進(jìn)行礦區(qū)邊界線拐點(diǎn)的測(cè)設(shè)和礦區(qū)現(xiàn)狀地形圖的測(cè)繪。在利用全站儀測(cè)繪時(shí)，測(cè)前測(cè)后均要進(jìn)行定向檢查，以確保測(cè)量數(shù)據(jù)的正確性。全站儀彌補(bǔ)了RTK在信號(hào)弱區(qū)域無(wú)法測(cè)繪不足，免棱鏡全站儀解決了人員無(wú)法接近的危險(xiǎn)地區(qū)的測(cè)繪問(wèn)題。

6 內(nèi)業(yè)處理

每天作業(yè)回來(lái)，要及時(shí)將測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，并作備份。

RTK數(shù)據(jù)的傳輸：對(duì)于利用快速靜態(tài)GPS進(jìn)行的控制點(diǎn)測(cè)繪數(shù)據(jù)文件要以*.csv的格式導(dǎo)出，而對(duì)于礦區(qū)現(xiàn)狀地形的測(cè)繪則要以CASS格式導(dǎo)出。首先將手簿與電腦相連接，在測(cè)地通軟件下直接拷貝到計(jì)算機(jī)即可。對(duì)于全站儀數(shù)據(jù)的傳輸，直接利用數(shù)據(jù)線與計(jì)算機(jī)連接，在CASS環(huán)境下直接傳輸即可。

數(shù)據(jù)傳輸完成后即可在CASS軟件下繪制現(xiàn)狀地形圖，然后將礦山的采礦許可證中允許開采的邊界與現(xiàn)狀地形圖進(jìn)行疊加，即可檢查出該礦是否存在越層越界開采現(xiàn)象。

7結(jié)束語(yǔ)

RTK測(cè)量實(shí)時(shí)、快捷、操作簡(jiǎn)單，且不受通視條件限制，外業(yè)組織形式靈活，用RTK進(jìn)行地形測(cè)量，大大減少了實(shí)測(cè)圖根控制和水準(zhǔn)測(cè)量的工作量，提高了作業(yè)效率，有效的減輕作業(yè)員的勞動(dòng)強(qiáng)度，尤其是在通視困難的地區(qū)更加明顯，但受信號(hào)影響較大。利用全站儀（免棱鏡）進(jìn)行控制測(cè)量非常耗時(shí)，但它不受信號(hào)影響而且對(duì)于作業(yè)人員無(wú)法到達(dá)的危險(xiǎn)地帶也可進(jìn)行測(cè)量。RTK與全站儀測(cè)量均有各自的優(yōu)點(diǎn)與弊端，對(duì)于礦區(qū)這樣作業(yè)條件困難的地區(qū)，采用兩種作業(yè)方式相結(jié)合能夠達(dá)到理想的效果。