摘 要：礦山的安全合理開采需要測(cè)量技術(shù)的支持。精確的測(cè)量給礦山的發(fā)展帶來良好的前景。為提高測(cè)量的精確性，本文從RTK測(cè)量技術(shù)、無人機(jī)測(cè)量技術(shù)等方面進(jìn)行探討，旨在提高礦山測(cè)量精度。

關(guān)鍵詞：RTK技術(shù);無人機(jī)航繪;礦山地形;治理;監(jiān)測(cè)

0 引言

對(duì)于礦山地形測(cè)量而言，由于某些礦區(qū)所處環(huán)境相對(duì)惡劣，存在有較多的陡坡、斜坡以及火區(qū)環(huán)境，導(dǎo)致作業(yè)人員無法到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)完成測(cè)量任務(wù)。所謂礦山地形測(cè)量指的是依據(jù)礦區(qū)所在地的地理位置、地貌形態(tài)等實(shí)際情況，結(jié)合礦區(qū)未來的發(fā)展規(guī)劃，通過精密儀器和先進(jìn)的測(cè)量方法對(duì)礦區(qū)的地形的坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)量。其中，基于RTK技術(shù)對(duì)控制點(diǎn)進(jìn)行測(cè)繪并施工;基于無人機(jī)測(cè)量獲取礦山的地形。

1 無人機(jī)測(cè)量及RTK技術(shù)特點(diǎn)

1.1 RTK技術(shù)特點(diǎn)

RTK技術(shù)測(cè)量的原理為在基準(zhǔn)站上安裝接收機(jī)對(duì)可見GPS衛(wèi)星進(jìn)行觀測(cè)，并將所觀測(cè)到的數(shù)據(jù)經(jīng)無線傳輸方式傳送至地面的觀測(cè)站。觀測(cè)站在接收GPS衛(wèi)星數(shù)據(jù)的同時(shí)，還通過無線傳輸設(shè)備實(shí)時(shí)獲取基準(zhǔn)站的觀測(cè)數(shù)據(jù)?；谙鄬?duì)定位原理對(duì)GPS衛(wèi)星和基準(zhǔn)站觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)算，得到待觀測(cè)物的三維坐標(biāo)及對(duì)應(yīng)的誤差。經(jīng)實(shí)踐表明，RTK技術(shù)的測(cè)量誤差僅為1～2cm。

1.2 無人機(jī)測(cè)量特點(diǎn)

無人機(jī)測(cè)量的原理為基于無人機(jī)平臺(tái)，基于遠(yuǎn)程控制無人機(jī)平臺(tái)所攜帶的各類測(cè)量設(shè)備對(duì)待觀測(cè)的地形進(jìn)行拍照，并將拍照所得相片采用某種算法進(jìn)行處理，結(jié)合對(duì)應(yīng)誤差得到帶觀測(cè)地形的圖像。

目前，無人機(jī)平臺(tái)上所裝備的設(shè)備有：數(shù)碼相機(jī)、光學(xué)相機(jī)、掃描儀以及磁測(cè)儀等。

1.3 RTK技術(shù)+無人機(jī)測(cè)量特點(diǎn)

將無人機(jī)測(cè)量和RTK技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用，對(duì)礦山地形進(jìn)行測(cè)量。此種聯(lián)合測(cè)量方法的特點(diǎn)如下：

1.3.1 無人機(jī)+RTK聯(lián)合測(cè)量技術(shù)具有較高的效率

無人機(jī)+RTk聯(lián)合測(cè)量技術(shù)能夠在短時(shí)間能完成測(cè)繪任務(wù)。與傳統(tǒng)人工測(cè)量相比，基于無人機(jī)+RTK測(cè)量技術(shù)每天可完成的測(cè)繪面積可達(dá)幾十萬平方千米。

1.3.2 無人機(jī)+RTK聯(lián)合測(cè)量技術(shù)具有較強(qiáng)的建模能力

基于無人機(jī)+RTK聯(lián)合測(cè)量技術(shù)能夠依靠其所裝備的高精度、高分辨率的設(shè)備獲取精度較高的地表信息，并基于獲取的信息完成對(duì)地形的三維觀景模型、三維正射影像圖等可視化數(shù)據(jù)。

1.3.3 無人機(jī)+RTK聯(lián)合測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用范圍廣

無人機(jī)+RTK聯(lián)合測(cè)量技術(shù)綜合了兩項(xiàng)測(cè)量技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，不僅能充分發(fā)揮各自的獨(dú)特作用，還可與衛(wèi)星遙感、地面監(jiān)測(cè)以及航空測(cè)繪等手段聯(lián)合應(yīng)用于其他場(chǎng)合。

2 無人機(jī)+RTK聯(lián)合測(cè)量技術(shù)的施工應(yīng)用

2.1 無人機(jī)+RTK聯(lián)合測(cè)量技術(shù)的施工流程

基于無人機(jī)+RTK聯(lián)合測(cè)量技術(shù)對(duì)礦山地形測(cè)量的工藝流程為：①基于RTK測(cè)量技術(shù)完成控制點(diǎn)交樁、復(fù)核加密等工作;②基于RTK測(cè)量技術(shù)完成對(duì)待測(cè)量地形邊界線的確定及待測(cè)量地形分段階段放樣的工作任務(wù);③基于無人機(jī)測(cè)量技術(shù)獲取待測(cè)繪的地形數(shù)據(jù);④基于RTK測(cè)量技術(shù)對(duì)礦山土方整形施工進(jìn)行測(cè)量;⑤基于RTK+無人機(jī)聯(lián)合測(cè)量技術(shù)對(duì)礦區(qū)挖方量后竣工地形進(jìn)行測(cè)量。

2.2 無人機(jī)+RTK聯(lián)合測(cè)量技術(shù)的具體應(yīng)用

2.2.1 監(jiān)測(cè)控制點(diǎn)的選擇

礦山占地面積很大，要求對(duì)地形監(jiān)測(cè)的控制點(diǎn)必須均勻分布于待監(jiān)測(cè)礦山地形中?？刂泣c(diǎn)包括平面坐標(biāo)控制點(diǎn)和高程控制點(diǎn)。其中，平面坐標(biāo)控制點(diǎn)通過GPS進(jìn)行預(yù)設(shè)，高程控制點(diǎn)通過水準(zhǔn)儀進(jìn)行確定。為得到較為精確的測(cè)量結(jié)果，一個(gè)礦山測(cè)量任務(wù)中要求平面坐標(biāo)控制點(diǎn)不小于3個(gè)，高程坐標(biāo)控制點(diǎn)不少于2個(gè)。

2.2.2 工程邊界線的確定

基于當(dāng)前的施工圖紙確定工程邊界線及分段界線的數(shù)據(jù)，然后通過計(jì)算機(jī)將上述數(shù)據(jù)輸入GPS手簿中，最后采用GPS測(cè)量設(shè)備根據(jù)工程邊界線的特點(diǎn)對(duì)觀測(cè)站的控制點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記。

2.2.3 礦山地形數(shù)據(jù)采集

礦山地形所采集到的數(shù)據(jù)絕大部分用于對(duì)礦山及其周邊環(huán)境的治理。一般地，首次礦山地形的測(cè)量就可算入環(huán)境治理的工作量中。礦山原始地形數(shù)據(jù)的采集是依靠無人機(jī)測(cè)量實(shí)現(xiàn)的。

基于無人機(jī)所采集到礦山地形的數(shù)據(jù)類型包括有DSM（數(shù)字表明模型）、DEM（數(shù)字高程模型）。采用無人機(jī)測(cè)量時(shí)需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況對(duì)其所裝備設(shè)備的分辨率、傾斜角、重疊率航向等進(jìn)行設(shè)置。一般的，無人機(jī)飛行一次可獲取上千幅影像，數(shù)據(jù)量極大。為了提升對(duì)所采集到數(shù)據(jù)的處理速度，無人機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)采用改化法方程組和分塊解算的方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行求解。

2.2.4 土方整形施工的測(cè)量

對(duì)于礦山治理工作而言，土方整形施工為整個(gè)治理工作的核心。因此，需對(duì)土方量進(jìn)行精確計(jì)算。土方整形所需土方量需基于RTK測(cè)量技術(shù)精確獲得。

土方整形施工的測(cè)量任務(wù)需經(jīng)歷火區(qū)施工、平臺(tái)施工、變坡施工等流程。每次施工前均需采用GPS測(cè)量設(shè)備進(jìn)行測(cè)量放線、數(shù)據(jù)采集等工作，將所采集到的數(shù)據(jù)通過RTK技術(shù)進(jìn)行處理，從而得到較為精確的工程量。

2.2.5 土方整形竣工后的測(cè)量

礦山治理完成后，為驗(yàn)證其治理效果需對(duì)其土方整形竣工后的情況進(jìn)行測(cè)量，此過程是通過RTK+無人機(jī)聯(lián)合測(cè)量技術(shù)所實(shí)現(xiàn)的。其中，基于RTK測(cè)量技術(shù)繪制出礦山治理后的竣工圖;基于無人機(jī)測(cè)量技術(shù)航測(cè)獲得治理后的竣工圖像。不同的是，RTK測(cè)量主要是針對(duì)某個(gè)小區(qū)域進(jìn)行測(cè)量，無人機(jī)測(cè)量技術(shù)是對(duì)整個(gè)礦山的治理情況進(jìn)行整體把握。

3 結(jié)語

要確保能夠精確獲取礦山特殊復(fù)雜地形的原始數(shù)據(jù)，僅采用RTK測(cè)量技術(shù)在遠(yuǎn)距離時(shí)信號(hào)不穩(wěn)定使得所獲取的數(shù)據(jù)誤差較大。此時(shí)，可通過無人機(jī)航繪對(duì)該礦山特殊區(qū)域的地形數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，但是當(dāng)單純采用無人機(jī)航繪對(duì)礦山地形原始數(shù)據(jù)進(jìn)行采集時(shí)，由于地面存在冒煙區(qū)域或者機(jī)械設(shè)備停放的活動(dòng)區(qū)域，對(duì)數(shù)據(jù)的采集造成極大的阻礙，因此可采用無人機(jī)+RTK測(cè)量技術(shù)提升所采集到數(shù)據(jù)的精確性。礦山及其周邊環(huán)境的治理效果在一定程度上由所獲取的礦山地形的原始數(shù)據(jù)所決定。在今后礦山治理任務(wù)中可采用無人機(jī)+RTK聯(lián)合測(cè)量技術(shù)采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，并通過相關(guān)計(jì)算軟件確定出最終的施工方案，為提升礦山治理工作的有效性奠定基礎(chǔ)。

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作者簡(jiǎn)介：

武文斌（1988- ），男，山西盂縣人，本科，畢業(yè)于太原理工大學(xué)，測(cè)量工程師。