董玉翠

（華北地質(zhì)勘查局第四地質(zhì)大隊(duì)，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(cè)量技術(shù)在工程測(cè)繪領(lǐng)域中的實(shí)際應(yīng)用也越加廣泛。結(jié)合當(dāng)今實(shí)際情況來看，RTK測(cè)控技術(shù)具有測(cè)量速度快、精度快，成本低等優(yōu)勢(shì)，并且可以滿足不同測(cè)繪工程的實(shí)際測(cè)量精度要求，尤其進(jìn)行數(shù)字成圖作業(yè)過程中，相比較傳統(tǒng)的工程測(cè)繪技術(shù)來說，RKT技術(shù)在與全站儀構(gòu)成聯(lián)合測(cè)量技術(shù)后，可以將人均測(cè)繪效率提高5倍以上，進(jìn)而有效提高測(cè)繪效率，縮短測(cè)繪周期，降低測(cè)繪成本。據(jù)此，本文將會(huì)以礦山測(cè)量為例，分析全站儀聯(lián)合RTK技術(shù)在礦山測(cè)量中的實(shí)際應(yīng)用。

1 RTK測(cè)量技術(shù)原理

RTK測(cè)量技術(shù)是一種基于載波相位觀測(cè)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)，其可以實(shí)時(shí)獲取指定坐標(biāo)系中的三維定位數(shù)據(jù)信息。現(xiàn)如今，RTK測(cè)量技術(shù)通常是由基準(zhǔn)站、流動(dòng)站以及數(shù)據(jù)通信鏈組成。在實(shí)際應(yīng)用過程中，基準(zhǔn)站將會(huì)設(shè)置在參考點(diǎn)位上，作為指定坐標(biāo)系的參考點(diǎn)，實(shí)時(shí)接收GPS系統(tǒng)所傳遞的定位信息的同時(shí)，也會(huì)通過發(fā)送站點(diǎn)坐標(biāo)、載波相位觀測(cè)值、偽距觀測(cè)值、衛(wèi)星跟蹤狀態(tài)，接收機(jī)工作狀態(tài)等工作數(shù)據(jù)信息等方式，為測(cè)量工作提供基準(zhǔn)參考和數(shù)據(jù)支持[1]。流動(dòng)站在實(shí)際應(yīng)用過程中會(huì)實(shí)時(shí)接收來自基準(zhǔn)站和衛(wèi)星的定位信號(hào)，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(zhǔn)站和流動(dòng)站的實(shí)際坐標(biāo)差值。反之，若是將基準(zhǔn)站和流動(dòng)站的實(shí)際坐標(biāo)差值與基準(zhǔn)站的坐標(biāo)相加，便可以有效獲取到流動(dòng)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(dòng)站在地面上的實(shí)際三維坐標(biāo)。數(shù)據(jù)通信鏈主要負(fù)責(zé)基準(zhǔn)站和流動(dòng)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(zhǔn)站可以同時(shí)和一臺(tái)或者多臺(tái)流動(dòng)站達(dá)成數(shù)據(jù)交互效果，進(jìn)而有效提高定位信息的綜合獲取效果，增強(qiáng)RTK技術(shù)定位數(shù)據(jù)獲取精度，增強(qiáng)應(yīng)用成效。

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

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

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

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

（3）利用全站儀測(cè)量碎部點(diǎn)：將全站儀架設(shè)在RTK圖根點(diǎn)上，然后通過后視定向的方式對(duì)測(cè)站進(jìn)行全面檢測(cè)，只有確定測(cè)站符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求后，方可進(jìn)行碎部測(cè)量，并在測(cè)量過程中繪制出相對(duì)完善的草圖。

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

（5）數(shù)字化成圖：通過計(jì)算機(jī)對(duì)外業(yè)采集數(shù)據(jù)進(jìn)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(jìn)行數(shù)字化成圖繪制。

3 全站儀聯(lián)合RTK在礦山測(cè)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(diǎn)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(dòng)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(duì)區(qū)域自然地形、自然環(huán)境破壞極為嚴(yán)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(duì)礦山進(jìn)行全方位測(cè)量分析，然后合理完成礦山環(huán)境治理設(shè)計(jì)[4]，為礦山環(huán)境治理提供重要支持。在對(duì)現(xiàn)有的諸多測(cè)繪工程技術(shù)手段進(jìn)行綜合分析研究后，工程項(xiàng)目最終選用了全站儀聯(lián)合RTK測(cè)量手段，本文將會(huì)以礦山環(huán)境質(zhì)量工程中的某一待治理區(qū)域?yàn)槔?，?duì)全站儀聯(lián)合RTK在礦山測(cè)量中的應(yīng)用進(jìn)行分析闡述。

3.2 構(gòu)建基本控制網(wǎng)

在進(jìn)行前期的初步考察分析后，確定測(cè)區(qū)北部區(qū)域?yàn)楣嗄緟?，灌木層的平均高度?0m～20m，東北部為臨時(shí)排土區(qū)，西部為礦山巖石堆積處，測(cè)區(qū)內(nèi)存在大型機(jī)械作業(yè)情況，在實(shí)際測(cè)量過程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)控制點(diǎn)被破壞情況。對(duì)此，在進(jìn)行基本控制網(wǎng)構(gòu)建時(shí)，工作人員在結(jié)合前期考察數(shù)據(jù)后，分別在測(cè)區(qū)的西北部和南部地區(qū)布設(shè)了4個(gè)靜態(tài)GPS點(diǎn)，并將該些靜態(tài)GPS點(diǎn)左右測(cè)區(qū)基本控制網(wǎng)的控制點(diǎn)，然后通過靜態(tài)GPS技術(shù)對(duì)測(cè)區(qū)進(jìn)行全面觀測(cè)分析[5]。

在實(shí)際測(cè)量過程中，控制點(diǎn)將會(huì)采用快速靜態(tài)相對(duì)定位模式定位，而控制網(wǎng)則可以采用邊連接的方式進(jìn)行連接。在測(cè)量過程中，共采用了3臺(tái)GPS接收機(jī)，按照現(xiàn)有的行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與操作規(guī)范要求進(jìn)行實(shí)際控制點(diǎn)布設(shè)及觀測(cè)工作。在完成控制點(diǎn)觀測(cè)后，工作人員需要將觀測(cè)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行詳細(xì)記錄，然后通過內(nèi)部數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行控制網(wǎng)平差計(jì)算，最終求解出控制點(diǎn)的具體坐標(biāo)。另外，為確?？刂泣c(diǎn)的坐標(biāo)與礦山整體坐標(biāo)系保持一致，在測(cè)量過程中還聯(lián)測(cè)了3個(gè)礦山控制點(diǎn)，進(jìn)而計(jì)算出相應(yīng)的控制點(diǎn)坐標(biāo)。

3.3 利用RTK測(cè)量圖根點(diǎn)

3.3.1 選擇基準(zhǔn)站點(diǎn)

由于在進(jìn)行基準(zhǔn)站點(diǎn)選擇時(shí)，基準(zhǔn)站需要架設(shè)在已知控制點(diǎn)上，所以在選擇基準(zhǔn)站過程中，不僅需要嚴(yán)格遵循控制點(diǎn)的選擇原則，還需要注意以下幾點(diǎn)注意事項(xiàng)：

（1）為確保RTK測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用效果，基準(zhǔn)點(diǎn)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(zhǔn)點(diǎn)，將有利于RTK技術(shù)應(yīng)用時(shí)差分信號(hào)的有效傳播，避免信號(hào)傳播過程中受到障礙物的干擾和阻礙。

（2）選擇的基準(zhǔn)點(diǎn)位置應(yīng)處于交通較為便利的區(qū)域，方便測(cè)量過程中測(cè)量?jī)x器的轉(zhuǎn)運(yùn)工作。

（3）由于RTK測(cè)量設(shè)備的實(shí)際發(fā)射信號(hào)傳播半徑為5～8km，所以在進(jìn)行基準(zhǔn)點(diǎn)選擇的時(shí)候，應(yīng)確保RTK測(cè)量設(shè)備的發(fā)射信號(hào)能夠?qū)⒄麄€(gè)測(cè)量囊括其中，避免出現(xiàn)漏測(cè)問題。

3.3.2 測(cè)量圖根控制點(diǎn)

在已完成選擇的基準(zhǔn)點(diǎn)上架設(shè)GPS接收天線，然后按照行業(yè)操作流程規(guī)范，對(duì)天線進(jìn)行整平、連接，然后合理設(shè)置基準(zhǔn)站產(chǎn)生，引入控制點(diǎn)坐標(biāo)，通過已知控制點(diǎn)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(shí)位置選擇圖根控制點(diǎn)，然后在選擇點(diǎn)出用木樁進(jìn)行標(biāo)記，方便流動(dòng)站在圖根控制點(diǎn)處的設(shè)置。待完成GPS整周模式度固定后，采集“點(diǎn)測(cè)量”模式，對(duì)測(cè)區(qū)進(jìn)行測(cè)量，為確保測(cè)量的精準(zhǔn)性以及數(shù)據(jù)獲取的有效性，測(cè)量時(shí)間需要控制在60s左右[6]。測(cè)量完成后，需將測(cè)量結(jié)果保持保存在手簿中，以供后續(xù)使用。在實(shí)際測(cè)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(zhǔn)站所傳遞的差分信號(hào)，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(cè)量碎部點(diǎn)

3.4.1 全站儀測(cè)量碎部點(diǎn)

將全站儀架設(shè)在RTK圖根點(diǎn)上，然后建立監(jiān)測(cè)任務(wù)，按照站點(diǎn)設(shè)置、后視定向、碎部點(diǎn)測(cè)量、繪制操作等一系類操作流程進(jìn)行實(shí)際測(cè)量操作，進(jìn)而完成外業(yè)碎部點(diǎn)測(cè)量工作。

3.4.2 利用RTK測(cè)量碎部點(diǎn)

鑒于RTK技術(shù)的實(shí)際技術(shù)特點(diǎn)，其更適用于地勢(shì)開闊或者無(wú)視野障礙區(qū)域的測(cè)量工作。在實(shí)際碎部點(diǎn)測(cè)量過程中，需要在基準(zhǔn)站上加設(shè)GPS接收機(jī)，然后依據(jù)行業(yè)基準(zhǔn)站架設(shè)操作流程完成基準(zhǔn)站架設(shè)安裝工作。另外，在實(shí)際操作過程中，還需要設(shè)計(jì)一臺(tái)或者多臺(tái)GPS接收機(jī)作為流動(dòng)站，進(jìn)而與基準(zhǔn)點(diǎn)一同完成對(duì)碎部點(diǎn)的測(cè)量工作。

3.5 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理、成圖及實(shí)地檢查

3.5.1 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理及成圖

將外業(yè)測(cè)量過程中所收集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行歸納匯總，然后通過計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，去除掉外業(yè)數(shù)據(jù)中粗差的觀測(cè)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(zhǔn)格式，并就數(shù)據(jù)進(jìn)行展點(diǎn)，最后結(jié)合外業(yè)工作中所繪制出的測(cè)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(xiàng)目中，數(shù)字化成圖的實(shí)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(yàn)及實(shí)地檢測(cè)

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(duì)此，工作人員需要攜帶成圖到測(cè)區(qū)中進(jìn)行實(shí)際對(duì)比分析，確認(rèn)成圖中是否存在缺漏或者不符合測(cè)區(qū)實(shí)際情況等問題，尤其是對(duì)于測(cè)區(qū)中一些特殊地物內(nèi)容與成圖的分析對(duì)比。在發(fā)現(xiàn)問題后，需要對(duì)問題進(jìn)行詳細(xì)記錄，然后及時(shí)通過外業(yè)工作人員對(duì)外提區(qū)域進(jìn)行重新測(cè)量，然后基于重新測(cè)量的數(shù)據(jù)信息，對(duì)數(shù)字化成果進(jìn)行修改和優(yōu)化。

4 總結(jié)

全站儀聯(lián)合RTK測(cè)量技術(shù)充分集成了全站儀測(cè)量技術(shù)與RTK測(cè)量技術(shù)的實(shí)際優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際測(cè)量過程中可以有效提高測(cè)量精度和測(cè)量速度，降低測(cè)量成本，促使聯(lián)合測(cè)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(xiàng)目的實(shí)際情況來看，應(yīng)用聯(lián)合測(cè)量技術(shù)可以減少測(cè)量過程中遇到的諸多難題，有效彌補(bǔ)了單項(xiàng)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中存在的技術(shù)缺陷，可以將測(cè)繪技術(shù)的實(shí)際優(yōu)勢(shì)發(fā)揮到最大，應(yīng)進(jìn)行更大范圍的普及應(yīng)用。