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        RTK與全站儀在礦山地形測(cè)繪中的應(yīng)用

        2021-03-08 04:00:06侯楊松
        中國(guó)金屬通報(bào) 2021年24期
        關(guān)鍵詞:全站儀控制點(diǎn)測(cè)繪

        侯楊松

        (江西有色地質(zhì)勘查二隊(duì),江西 贛州 341000)

        礦山地形測(cè)繪數(shù)據(jù)結(jié)果的精準(zhǔn)性能對(duì)后續(xù)礦山開(kāi)采工作提供基礎(chǔ)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(fù)雜的區(qū)域中,這樣的地形條件也就要求測(cè)繪設(shè)備要具有先進(jìn)性和精準(zhǔn)性。在地形測(cè)繪工作開(kāi)展的過(guò)程中,每一種測(cè)繪設(shè)備都具有自身獨(dú)特的發(fā)展優(yōu)勢(shì),但同時(shí)也具有較為明顯的缺陷。在復(fù)雜地形環(huán)境下使用測(cè)繪設(shè)備,設(shè)備的性能可能會(huì)受到客觀環(huán)境因素的影響,導(dǎo)致無(wú)法在測(cè)繪工作中發(fā)揮出自身實(shí)際的作用和價(jià)值,導(dǎo)致測(cè)繪工作實(shí)際效率受到嚴(yán)重的影響。RTK和全站儀設(shè)備作為現(xiàn)階段礦山地形測(cè)繪中主要會(huì)使用的設(shè)備,能夠快速、精準(zhǔn)的對(duì)礦山地形環(huán)境進(jìn)行測(cè)繪,減少測(cè)繪數(shù)據(jù)結(jié)果的誤差行,能在最大程度上提升實(shí)際測(cè)繪工作開(kāi)展的效率。

        1 RTK與全站儀測(cè)量技術(shù)工作的原理

        1.1 RTK技術(shù)工作的原理

        RTK技術(shù)(如圖1所示)主要是由現(xiàn)階段的數(shù)字化通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、無(wú)線電技術(shù)、以及定位技術(shù)共同組件的系統(tǒng)技術(shù),在技術(shù)中的工作原理主要是利用載波相位觀測(cè)量來(lái)完成測(cè)繪工作,總的來(lái)說(shuō)是利用基準(zhǔn)點(diǎn)對(duì)衛(wèi)星定位信號(hào)進(jìn)行接收,并且將監(jiān)測(cè)點(diǎn)相關(guān)的數(shù)據(jù)及時(shí)傳輸給數(shù)據(jù)中心站,在中心站接收監(jiān)測(cè)點(diǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)和衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)后,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行快速的處理和整理,然后在對(duì)載波相位的精準(zhǔn)程度進(jìn)行優(yōu)化,這樣就能獲得較為精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)參數(shù),利用坐標(biāo)值和基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)對(duì)流動(dòng)站的實(shí)際定位坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行確定,將RTK和定位坐標(biāo)進(jìn)行結(jié)合,生成平面坐標(biāo)點(diǎn)位和高程值。與傳統(tǒng)的測(cè)量設(shè)備相比較,RTK技術(shù)不會(huì)受到觀測(cè)點(diǎn)之間存在的障礙物影響,通過(guò)衛(wèi)星定位信號(hào)就能完成測(cè)繪,測(cè)繪工作的實(shí)際效率較高,不會(huì)因?yàn)榄h(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(dòng)化,對(duì)工作環(huán)境要求較低,測(cè)繪結(jié)果的誤差也相對(duì)較小,因此在現(xiàn)階段礦山地形測(cè)繪工作中有著較為良好的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)[1]。

        圖1 RTK技術(shù)應(yīng)用

        1.2 全站儀設(shè)備的工作原理

        全站儀設(shè)備(如圖2所示)作為現(xiàn)階段較為先進(jìn)的測(cè)量設(shè)備,主要是由光、機(jī)、電所組成,在測(cè)繪工作中能夠?qū)崿F(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(cè)量工作的準(zhǔn)備階段中,在已知點(diǎn)安裝全站儀設(shè)備,利用內(nèi)部的光電測(cè)量角系統(tǒng)、測(cè)距系來(lái)完成測(cè)繪工作,并且這兩種系統(tǒng)中都含有光學(xué)望遠(yuǎn)鏡、瞄準(zhǔn)鏡,在測(cè)量工作中需要對(duì)觀測(cè)點(diǎn)目標(biāo)進(jìn)行校對(duì)1次,這樣也能測(cè)量出觀測(cè)點(diǎn)的角度和距離,利用自帶的處理系統(tǒng)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)資料進(jìn)行及時(shí)的處理,根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)果得到觀測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)數(shù)值。在實(shí)際測(cè)量工作中,如果全站儀設(shè)備的布置和移動(dòng)次數(shù)增加,也會(huì)累計(jì)誤差值,提高數(shù)據(jù)結(jié)果誤差的情況,但是現(xiàn)階段全站儀設(shè)備已經(jīng)是較為成熟的測(cè)量技術(shù),也是測(cè)量工作中主要會(huì)使用到的設(shè)備儀器,能在一定程度上提升測(cè)量工作的實(shí)際效率,保證數(shù)據(jù)結(jié)果的準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性和有效性,為后續(xù)工作的開(kāi)展奠定良好的基礎(chǔ)條件。

        圖2 全站儀設(shè)備

        2 RTK技術(shù)和全站儀設(shè)備在礦山地形測(cè)繪工作中的具體應(yīng)用

        2.1 在礦山地形測(cè)繪準(zhǔn)備工作中的應(yīng)用

        礦山地形測(cè)繪(如圖3所示)的準(zhǔn)備工作能有效的確保測(cè)量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性,在準(zhǔn)備工作中需要對(duì)已知的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、角度進(jìn)行測(cè)量,或者在山體的細(xì)節(jié)部位的平面點(diǎn)進(jìn)行測(cè)繪等工作。但是現(xiàn)階段測(cè)繪工作的準(zhǔn)備階段中,還需要加強(qiáng)高級(jí)控制點(diǎn)導(dǎo)線測(cè)量或者三角網(wǎng)測(cè)量的工作,從而獲得精準(zhǔn)程度更高的數(shù)據(jù)參數(shù)。但是從目前實(shí)際測(cè)量工作開(kāi)展的情況來(lái)看,高級(jí)控制點(diǎn)的設(shè)置通常較少,并且距離礦山區(qū)域較遠(yuǎn),要想對(duì)高級(jí)控制點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量,就需要投入更多的資源,并且設(shè)備和資料很難得到有效的保存,這也給測(cè)量工作帶來(lái)許多的困難和阻礙?,F(xiàn)階段在礦山測(cè)繪工作中有效地將RTK技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用,能確保測(cè)量數(shù)據(jù)結(jié)果的精準(zhǔn)程度,保證坐標(biāo)的準(zhǔn)確性,從而滿足礦山地形測(cè)繪工作的實(shí)際需求,并且對(duì)施工控制點(diǎn)進(jìn)行使用[2]。

        圖3 礦山地形測(cè)繪

        2.2 礦山地形控制測(cè)量工作開(kāi)展的要點(diǎn)

        如果礦山地形測(cè)繪工作中沒(méi)有已經(jīng)得到可以為測(cè)量提供參考的國(guó)家級(jí)控制點(diǎn),要想實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的探線放樣工作,就需要從相鄰的控制點(diǎn)進(jìn)行應(yīng)用,如果相鄰地區(qū)的控制點(diǎn)有2個(gè),測(cè)量精準(zhǔn)度符合國(guó)家相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,這也能為礦山測(cè)量工作提供有效的參考。在使用控制點(diǎn)開(kāi)展測(cè)量工作的時(shí)候,需要對(duì)RTK測(cè)量技術(shù)和系統(tǒng)進(jìn)行全面的檢查,建立RTK對(duì)測(cè)區(qū)距離最近的兩個(gè)已知坐標(biāo)數(shù)據(jù)的高級(jí)控制點(diǎn)測(cè)量,將所得到的坐標(biāo)和已知坐標(biāo)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比。例如XY坐標(biāo)的誤差值小于2cm,高程值小于3cm,說(shuō)明兩個(gè)控制點(diǎn)的點(diǎn)位坐標(biāo)沒(méi)有明顯的誤差情況,能夠利用這兩個(gè)控制點(diǎn)開(kāi)展地形測(cè)繪工作,在測(cè)繪工作中充當(dāng)控制點(diǎn),同時(shí)也能夠表示全站儀設(shè)備的使用沒(méi)有受到衛(wèi)星信號(hào)的干擾,全站儀設(shè)備使用情況較為良好。如果XY坐標(biāo)誤差值大于2厘米或者相差更大,就需要對(duì)誤差值產(chǎn)生的原因進(jìn)行詳細(xì)的考察,如果是全站儀設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題引起的誤差,需要直接對(duì)設(shè)備進(jìn)行更換。除此之外,以下幾點(diǎn)原因也會(huì)導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)誤差情況的出現(xiàn),本文在此對(duì)數(shù)據(jù)誤差情況進(jìn)行簡(jiǎn)要的闡述:

        (1)基準(zhǔn)站方向、投影方式、中心線經(jīng)度、測(cè)量方式等要素的精準(zhǔn)程度不足,導(dǎo)致數(shù)據(jù)誤差情況的產(chǎn)生。

        (2)RTK技術(shù)動(dòng)態(tài)運(yùn)行的過(guò)程中受到外界因素的干擾,不能保證流動(dòng)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(guò)低

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

        現(xiàn)階段,在礦山地形測(cè)繪范圍較大的情況下,為了能夠有效地解決測(cè)量數(shù)據(jù)誤差的問(wèn)題,需要對(duì)RTK與全站儀設(shè)備應(yīng)用的精準(zhǔn)程度進(jìn)行檢測(cè)和分析,在礦山外設(shè)置6個(gè)定位控制點(diǎn),利用設(shè)備對(duì)6個(gè)控制點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量,以此來(lái)對(duì)控制點(diǎn)中存在的誤差情況進(jìn)行分析和確定。

        (4)在RTK與全站儀設(shè)備檢查合格之后,需要對(duì)礦山測(cè)量區(qū)最佳的定位點(diǎn)進(jìn)行選擇,從而更好地實(shí)施RTK測(cè)量工作,每次的觀測(cè)時(shí)間需要報(bào)紙?jiān)?min以上,這樣才能夠保證測(cè)量工作的正常完成,確保誤差數(shù)值在一定的范圍之內(nèi),如果依舊存在較為明顯的誤差情況,需要及時(shí)查找原因進(jìn)行糾正,在問(wèn)題糾正之后在重新對(duì)控制點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)[3]。

        3 在礦山測(cè)量中綜合使用全站儀和RTK的作用

        如表1所示,在礦山測(cè)量中綜合使用全站儀和RTK的作用主要包括測(cè)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(diǎn)布測(cè)工作。

        表1 在礦山測(cè)量中綜合使用全站儀和RTK的作用

        3.1 測(cè)量礦山區(qū)域的數(shù)字化地形圖

        在實(shí)際礦山測(cè)量過(guò)程中,一般會(huì)使用全站儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,運(yùn)用RTK儲(chǔ)存數(shù)據(jù)。在應(yīng)用RTK測(cè)量技術(shù)進(jìn)行礦山地形測(cè)量時(shí),僅需安排2各技術(shù)人員即可以順利完成礦區(qū)地形測(cè)量,能夠?qū)?biāo)注好的坐標(biāo)點(diǎn)位以及測(cè)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)在一起,對(duì)所有地形測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)施信息化處理,借助成圖軟件進(jìn)行信息編輯工作、信息轉(zhuǎn)換工作,能夠產(chǎn)生數(shù)字化特征比較強(qiáng)的礦山地形圖。對(duì)于數(shù)據(jù)比較繁雜的礦山區(qū)域,技術(shù)人員可以先使用RTK安設(shè)根點(diǎn),再運(yùn)用全站儀測(cè)量待測(cè)礦山的地形條件、地標(biāo)物特征,技術(shù)人員需要清晰標(biāo)注出地標(biāo)物的長(zhǎng)度、寬度、屬性信息,再使用RTK測(cè)量技術(shù)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?jì)算機(jī)制圖軟件之中,利用軟件的編譯功能,產(chǎn)生礦山測(cè)量需要獲得的地形圖。

        3.2 完善好勘探基線和基點(diǎn)布測(cè)工作

        技術(shù)人員應(yīng)該依照礦區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、礦體走向、礦內(nèi)礦存量,對(duì)礦山區(qū)域?qū)嵤┗€勘探工作、基點(diǎn)布測(cè)工作,需要由專業(yè)能力比較強(qiáng)的技術(shù)人員參與勘探工作,在確定好礦區(qū)起始點(diǎn)和終止點(diǎn)的方位坐標(biāo)以后,測(cè)繪人員可以直接將全站儀擺放在起始點(diǎn)位置上,在全站儀上輸入勘探基線的參數(shù)值即可以開(kāi)展勘探工作,能夠清楚確定極限勘探的方向,在布測(cè)好勘測(cè)長(zhǎng)度、勘測(cè)基點(diǎn)以后,應(yīng)該確定每個(gè)點(diǎn)位的坐標(biāo)。如若礦山測(cè)量區(qū)域出現(xiàn)通視條件不滿足標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)題時(shí)需要運(yùn)用RTK測(cè)量技術(shù)進(jìn)行放樣處理。

        4 綜合使用全站儀和RTK的優(yōu)劣勢(shì)

        4.1 優(yōu)勢(shì)

        綜合使用全站儀和RTK技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要包括三個(gè)方面,第一方面,測(cè)繪數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度比較高,綜合使用RTK和全站儀測(cè)定三維坐標(biāo),能夠通過(guò)數(shù)據(jù)采集降低測(cè)繪誤差,不但可以避免人工操作產(chǎn)生的不利影響,而且能夠防治傳統(tǒng)礦山測(cè)量工作中出現(xiàn)的誤差。第二方面,測(cè)量效果比較好,工作人員一般會(huì)在開(kāi)闊的礦山位置使用RTK方式,測(cè)量速度比較快。對(duì)于通視能力比較差的位置,通常會(huì)綜合使用全站儀和RTK進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,既可以節(jié)省時(shí)間又能夠降低技術(shù)人員花費(fèi)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(cè)量技術(shù)進(jìn)行交叉作業(yè),通過(guò)比對(duì)數(shù)據(jù)能夠及時(shí)檢查出是否會(huì)出現(xiàn)人為錯(cuò)誤,有助于提升測(cè)量質(zhì)量以及測(cè)量效率。

        4.2 缺點(diǎn)

        在使用全站儀以及RTK進(jìn)行礦山測(cè)量的過(guò)程中,受到各種因素產(chǎn)生的不利影響,會(huì)存在一些缺點(diǎn),在使用測(cè)量礦山時(shí),會(huì)受到其它信號(hào)產(chǎn)生的影響,容易發(fā)生數(shù)據(jù)錯(cuò)誤,技術(shù)人員需要對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)施校正處理。與此同時(shí),人為操作不到也會(huì)造成礦山測(cè)圖存在問(wèn)題,在輸入礦山坐標(biāo)時(shí),因操作人員失誤會(huì)存在坐標(biāo)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤問(wèn)題,技術(shù)人員應(yīng)該加強(qiáng)核實(shí)工作。

        5 結(jié)語(yǔ)

        RTK和全站儀設(shè)備各自都具有較為明顯的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn),將兩種測(cè)繪技術(shù)進(jìn)行有效地結(jié)合,實(shí)現(xiàn)優(yōu)缺點(diǎn)的互補(bǔ),提高測(cè)繪工作開(kāi)展過(guò)程中的抗干擾能力,減少外界因素對(duì)測(cè)繪數(shù)據(jù)結(jié)果造成的影響,實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)、快速、全面的測(cè)繪技術(shù),減少工作人員的實(shí)際工作量,在很大程度上提升工作的實(shí)際效率?,F(xiàn)階段,礦山區(qū)域的地形環(huán)境較為復(fù)雜,對(duì)設(shè)備的實(shí)際要求也相對(duì)較高,在這樣的背景下,RTK與全站儀設(shè)備相互結(jié)合的使用,能夠更好地為礦山后續(xù)的工作提供真實(shí)可靠的數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ),不斷促進(jìn)我國(guó)礦山地形測(cè)繪行業(yè)的發(fā)展。

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