浅析矿区测绘中RTK实时动态测量技术的应用

朱鲁生

摘 要：随着我国科技的迅猛发展，GPS卫星定位系统在矿区测绘中应用地越加广泛，RTK技术即是GPS卫星定位系统测量技术上的一个新突破，RTK技术的出现使得矿区测绘作业的效率得到了极大的提高，在实际的工作实践当中收到了良好效果，本文简要分析了矿区测绘中RTK实时动态测量技术的应用。

关键词：矿区测绘；RTK技术；效率；优越性

中图分类号：P228 文献标识码：A

RTK技术在矿区测绘中的应用，使矿区测绘工作发生了质的飞跃，不仅改变了传统的测量模式，实现了在不通视的情况下进行远距离的测站跳跃式搬迁，还能实时获得测点的平面位置及高程的厘米级精度数据，所以GPS-RTK技术可以说是GPS应用的重大里程碑，为矿区测绘注入了新鲜活力，有效提高了外业作业的综合效率。

1. RTK实时动态测量技术简介

1.1 RTK实时动态测量技术的工作原理

RTK定位技术是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级的定位精度。在RTK作业模式下，基准站通过数据链将同步卫星观测数据和测站坐标信息一起传送给流动站。流动站通过数据链接受来自基准站的数据，并在系统内组成差分观测值进行实时差分处理，在同步观测两组以上卫星的实时差分处理数据后，解算出移动站高精度测量数据，并记录在手薄中。

1.2 系统结构与作业模式

RTK的主要组成部分包括：①可调电台，②流动站，③基准站。并且在基准站和流动站的内部装配了移动通信模块及内置电台。这三者分别具备不同的功能与特点，在不同的RTK作业模式下发挥不同的作用。现在全国各省市都建有固定的大功率不间断连续运行的基准站，也既是CORS运行系统或网络基准站，移动站通过移动通信网络与CORS基站建立数据流，基站与终端电脑光纤连接，可以实时提供移动站测量坐标数据。在移动通信网络覆盖不良的地区及植被发育茂盛的山区，那么采用传统的RTK自建基站的模式，基准站可用内置电台或大功率外置电台与移动站之间建立无线信号数据连接。通常一个RTK系统的正常作业需要通过一个固定基准站与一个或几个流动站配合作业，前者的任务是提供基准站定位数据流和传递数据，而后者的任务是通过固定控制点的测量求取测区坐标转换参数及移动站碎部测量，只有在完成对测区坐标系统的检校后，才能开始测绘作业。

1.3 主要的技术指标

RTK的技术指标主要指双频GPS仪的卫星通道数、衡量实时测量数据精度的PDOP值、静态及动态（RTK状态）的平面精度和垂直精度、初始化时间等，目前国产RTK的技术指标都能达到RTK平面精度：±1cm+1ppm，RTK垂直精度：±2cm+1ppm。实际作业时，仪器一般设置PDOP指数小于4.0、平面精度收敛小于±1cm、高程精度收敛在±2cm内出固定解。所以只有在设备都达到了系统设置要求的指标前提下，才能够使RTK正常的运行并保证测量作业的精度要求。

1.4 地形图的测绘

运用RTK对地形图进行测绘，没有点间通视的要求，只需要一名作业人员带着测量仪器，到指定的测量位置，再将特征编码完成输入，便能够通过手薄来实现对碎部点进行坐标的测定，而且还可以获取该点位的精度。在一个测量区域完成作业之后，可以回到室内用专业软件根据数据特征码分析处理所获取的坐标数据，并根据外业草图完成所需要的地形图的绘制。

2. RTK技术在实际测绘工作中的优越性

2.1 RTK技术具有较高的效率

在进行实地地形测量工作时，常规外业测量作業，一个测量小组至少需要3人，而采用RTK测量作业，一般情况下只要在RTK的信号覆盖范围内，仅需一名工作人员，沿着测区现场地形地貌一边走一边测，且定位速度较快，无须搬站，操作十分地简单便捷，对于作业的条件与环境要求较低，其数据的保存、处理、传输等能力突出，还能与全站仪、计算机等仪器能够简便的通信，并协同作业，综合效率大大提高。同时测量的精度也比传统的测量技术要稳定有保障、能够很好地适应矿区不同地形的测量作业，提升了测量作业的效率。

2.2 数据可靠，测量精度准确

RTK技术虽然会存在误差，但与其他测量仪器相比，其优势就是不存在累积误差的情况，不会像全站仪那样，会随着站点的变更，支站的数量的增加而积累误差，根据RTK技术作业的要求来进行采集数据，一般情况下，其作业的半径是4km以内，在同个时段内RTK作业采集的点位高程和平面精度能保持较好和一致的水平。尤其值得称道的是，RTK到哪里，支站点、图根控制点就可以到哪里，这让传统的全站仪测图也变得非常的容易。

2.3 作业受限因素较少

使用传统的测量技术进行外业工作时，容易受到气候、水文、地形起伏、植被等诸多环境因素的影响，致使外业测量工作工期不能确定，作业的速度减缓。而地形越复杂，支导线布设越长，那么支站越多，积累误差也越大，测量精度也必然下降。尤其是南方一年四季存在在大雾和雾霾严重的地区，肉眼的能见度较低，视通条件差，很多时候常规的测量外业工作基本上无法开展。而RTK是通过接受卫星信号和无线电波完成数据的传输和解算获取测量结果的。按照目前的天空卫星运行的实际状况，加上我们国家的北斗卫星一般都有3组卫星能够参与同步观测和解算，因此只要不是不见天空的密林遮挡，都能够很容易获取移动站固定解。这对于坐落于高山密林中的以建筑石料矿为主的露天矿山，RTK是测量技术的介入，确实在实际测量工作中带来巨大的优势。

3. RTK技术在矿山测量中的应用实例

近年来，在对矿区的地形图进行测绘的实际工作中，由于RTK测量技术的优越性，能够使矿区作业信息更为清晰便捷地展现在工作者面前，而与全站仪的协同作业，又能够大大降低劳动强度，和提升作业效率，使其受到了矿区测量工作者的青睐，下文以某矿山的实际测绘作业为例，介绍一下该技术在矿区测绘的具体表现。

3.1 应用实例

以浙江杭州地区某矿山的实际测量作业为例（如图1所示），探讨了该技术在矿区测绘的具体应用。该矿山是持证开采矿山，测绘的目的是检测每个月矿山储量的变化情况，及有无越界开采及超边坡开采现象。因此每个开采台阶的实际位置及顶部开采位置线必须准确测绘。该矿山宕面高差达200m，宕面跨度近700m，中间几个开拓台阶有的地方宽达40余米。我们是用免目标全站仪测量的（免目标标称可达1200m，实际最远也就300m～400m左右），如果仅仅用全站仪测量，因为通视的问题，必须要在每个台阶上布支导线点，测站搬迁频繁，每一测站也测不到几个点。现在我们用免目标全站仪和RTK协同作业。行走不安全，人员不容易到达的位置全站仪测量（图上红色点），全站仪视通不可达及迁站频繁的台阶就用RTK碎部测点完成（图上蓝色点）。就这样传统需要两天时间完成的工作，我们两个外业人员仅用了半天时间就圆满地完成了外业测量任务。

3.2 RTK在实际测量中的不足

3.2.1 误差问题

在此次使用RTK技术进行的某矿区测绘作业中，也遇到了一些问题，最为显著的就是存在误差问题，总体分为3个方面的因素：①数据信息传输途径产生误差；②接收设备因素产生误差；③卫星、无线电台的信号弱，导致接收数据产生偏差；例如矿区地处特殊地带，受地形条件的影响导致接收卫星的信号较弱或在测绘作业中，卫星数量不够，并且该地区的无线通信情况较差，难以接收基准站所发出的信息时，使用该技术一样难以获取精准的数据信息；此外，如果某地区的卫星信号弱、获取信息出现误差，则RTK甚至无法进行误差校准与自我检查的功能。

3.2.2 数据的获取问题

每个观测数据都是通过独立观测获取的，如此，测量仪器的工作状态是否正常也难以考究，所测得的数据难以确保其可靠性。在观测的每一个阶段都应该确保仪器所获取的信息的准确性，以保障数据链正常通信。

3.2.3 卫星覆盖问题

在森林地带、高山群立的矿区，RTK测量技术的使用会受到卫星难以覆盖的限制，此时应使用无人机摄影技术以及传统测量技术相结合的方法完成测绘工作。

3.3 针对RTK技术需要修正问题研究

第一要务是处理好控制点问题，特别是处理好RTK技术与全站仪的互补工作，上文提到，在部分特殊地区卫星信号弱，RTK技术无法正常开展，此时就需要采取全站仪测量的方法来进行测绘工作，此方法能够使RTK技术的稳定性得到大大的提高，当然这不仅仅是唯一的途径，对于RTK技术的掌握在目前来说，还需要得到进一步的发展。

3.4 控制RTK技术质量的方法

3.4.1 选择好基准点的位置

针对RTK定位原理中的两种信号传播的重要性，基准点位置的选择尤为重要，一般规定基准站应选择在测区中央地势开阔地带，周围没有无线电干扰，以利于接收卫星信号。

3.4.2 解决盲点因素

如果导致盲点的主要原因是数据链信號接收问题，首先可提高基准站和流动站天线的架设高度，流动站天线可采用长垂准杆架设以保证成果精度。如果盲点地区致盲的主要原因是接收卫星状况不良，则应用全站仪补测。

结语

RTK技术是新型测量技术之一，具有诸多的优点，在矿区测绘工作中的应用日益受到重视。我们需要做的是进一步推广和完善RTK这项技术，用以改进传统的测绘作业方法，方能逐步适应新的矿区环境，将这项技术更好地致力于矿区测绘领域，推动矿业的发展，并随着科技的继续进步，将来RTK技术必会在其他领域获得推广和运用。

参考文献

[1]刘基余.GPS测量原理及其应用[M].北京：测绘出版社，2002.

[2]赵润光，吴连勇，崔志红，等.RTK技术测量图根控制点的可行性[J].民族高等教育研究，2010，16（2）：24-25.