全站仪联合RTK在矿山测量中的应用

董玉翠

（华北地质勘查局第四地质大队，河北 秦皇岛 066000）

随着GPS（全球定位系统）与信息技术的快速发展和普及，如今RTK测量技术在工程测绘领域中的实际应用也越加广泛。结合当今实际情况来看，RTK测控技术具有测量速度快、精度快，成本低等优势，并且可以满足不同测绘工程的实际测量精度要求，尤其进行数字成图作业过程中，相比较传统的工程测绘技术来说，RKT技术在与全站仪构成联合测量技术后，可以将人均测绘效率提高5倍以上，进而有效提高测绘效率，缩短测绘周期，降低测绘成本。据此，本文将会以矿山测量为例，分析全站仪联合RTK技术在矿山测量中的实际应用。

1 RTK测量技术原理

RTK测量技术是一种基于载波相位观测的实时动态定位技术，其可以实时获取指定坐标系中的三维定位数据信息。现如今，RTK测量技术通常是由基准站、流动站以及数据通信链组成。在实际应用过程中，基准站将会设置在参考点位上，作为指定坐标系的参考点，实时接收GPS系统所传递的定位信息的同时，也会通过发送站点坐标、载波相位观测值、伪距观测值、卫星跟踪状态，接收机工作状态等工作数据信息等方式，为测量工作提供基准参考和数据支持[1]。流动站在实际应用过程中会实时接收来自基准站和卫星的定位信号，然后通过差分处理的方式求解出载波相位整周模糊度，获取基准站和流动站的实际坐标差值。反之，若是将基准站和流动站的实际坐标差值与基准站的坐标相加，便可以有效获取到流动站在指定坐标体系中的坐标，以此为基础通过坐标转换的方式，便可以推导出流动站在地面上的实际三维坐标。数据通信链主要负责基准站和流动站之间的数据交互效果，在数据通信链的支持下，基准站可以同时和一台或者多台流动站达成数据交互效果，进而有效提高定位信息的综合获取效果，增强RTK技术定位数据获取精度，增强应用成效。

2 全站仪联合RTK测量模式的数字化成图作业流程

全站仪联合RTK测量模式的数字化成图基本作业流程如图1所示。

图1 全站仪联合RTK测量模式的数字化成图作业流程

（1）控制测量：在实际测量过程中，工作人员需要结合测量工作规范以及测量区域的实际情况，合理布设控制点，且在布设控制点过程中需要采用快速静态相对定位模式进行定位，而控制网则可以采用边连接的方式进行连接。除此之外，为确保控制点的有效性，还需要将测量中所采用的双频GPS接收机与国家点或者本地坐标系中已知点相关联，通过联测的方式来合理确定各控制点的实际位置[2]。

（2）利用RTK测量图根点：在控制网中合理选择这已知点，然后通过求解转化的方式就已知点转换为相应的坐标参数，并将其作为RTK测量技术中的基准站设置点。在完成RTK基准站建设后，工作人员还需要对测区范围内进行全面图根控制测量。

（3）利用全站仪测量碎部点：将全站仪架设在RTK图根点上，然后通过后视定向的方式对测站进行全面检测，只有确定测站符合设计规范要求后，方可进行碎部测量，并在测量过程中绘制出相对完善的草图。

（4）利用RTK测量碎部点：RTK测量碎部点多适用于地势相对空旷区域，具体测量流程与全站仪测量大致相同，但相对于全站仪测量方式来说，RTK测量效率更高，可以有效缩短测量周期[3]。

（5）数字化成图：通过计算机对外业采集数据进行分析处理，并转换为绘图软件所需的数据格式，结合外业绘制草图，采用绘图软件进行数字化成图绘制。

3 全站仪联合RTK在矿山测量中的应用

3.1 工程概况

某矿山作为城市矿山环境治理的重点工程，其内部存在多块待治理区域，该些区域环境均受到采矿活动的影响，存在变频发育，采坑遍布、废矿堆砌等环境问题，对区域自然地形、自然环境破坏极为严重，甚至部分区域还存在着大范围地表沉降、裂缝等情况，导致地表保水功能减弱，不利于区域农业的发展。为能够提高此矿山环境的治理效果，需对矿山进行全方位测量分析，然后合理完成矿山环境治理设计[4]，为矿山环境治理提供重要支持。在对现有的诸多测绘工程技术手段进行综合分析研究后，工程项目最终选用了全站仪联合RTK测量手段，本文将会以矿山环境质量工程中的某一待治理区域为例，对全站仪联合RTK在矿山测量中的应用进行分析阐述。

3.2 构建基本控制网

在进行前期的初步考察分析后，确定测区北部区域为灌木丛，灌木层的平均高度为10m～20m，东北部为临时排土区，西部为矿山岩石堆积处，测区内存在大型机械作业情况，在实际测量过程中，经常会出现控制点被破坏情况。对此，在进行基本控制网构建时，工作人员在结合前期考察数据后，分别在测区的西北部和南部地区布设了4个静态GPS点，并将该些静态GPS点左右测区基本控制网的控制点，然后通过静态GPS技术对测区进行全面观测分析[5]。

在实际测量过程中，控制点将会采用快速静态相对定位模式定位，而控制网则可以采用边连接的方式进行连接。在测量过程中，共采用了3台GPS接收机，按照现有的行业技术标准与操作规范要求进行实际控制点布设及观测工作。在完成控制点观测后，工作人员需要将观测数据信息进行详细记录，然后通过内部数据处理软件进行控制网平差计算，最终求解出控制点的具体坐标。另外，为确保控制点的坐标与矿山整体坐标系保持一致，在测量过程中还联测了3个矿山控制点，进而计算出相应的控制点坐标。

3.3 利用RTK测量图根点

3.3.1 选择基准站点

由于在进行基准站点选择时，基准站需要架设在已知控制点上，所以在选择基准站过程中，不仅需要严格遵循控制点的选择原则，还需要注意以下几点注意事项：

（1）为确保RTK测量技术的应用效果，基准点应尽可能选择位置较高、视野广阔的区域，在此类区域中设置基准点，将有利于RTK技术应用时差分信号的有效传播，避免信号传播过程中受到障碍物的干扰和阻碍。

（2）选择的基准点位置应处于交通较为便利的区域，方便测量过程中测量仪器的转运工作。

（3）由于RTK测量设备的实际发射信号传播半径为5～8km，所以在进行基准点选择的时候，应确保RTK测量设备的发射信号能够将整个测量囊括其中，避免出现漏测问题。

3.3.2 测量图根控制点

在已完成选择的基准点上架设GPS接收天线，然后按照行业操作流程规范，对天线进行整平、连接，然后合理设置基准站产生，引入控制点坐标，通过已知控制点来求解转换出相应的参数结果。在控制网中核实位置选择图根控制点，然后在选择点出用木桩进行标记，方便流动站在图根控制点处的设置。待完成GPS整周模式度固定后，采集“点测量”模式，对测区进行测量，为确保测量的精准性以及数据获取的有效性，测量时间需要控制在60s左右[6]。测量完成后，需将测量结果保持保存在手簿中，以供后续使用。在实际测量过程中，还需要注意GPS整周模糊度固定情况、是否能够有效接收到基准站所传递的差分信号，以及天线高度和选用天线类型是否正确等诸多方面内容。

3.4 利用RTK和全站仪组合测量碎部点

3.4.1 全站仪测量碎部点

将全站仪架设在RTK图根点上，然后建立监测任务，按照站点设置、后视定向、碎部点测量、绘制操作等一系类操作流程进行实际测量操作，进而完成外业碎部点测量工作。

3.4.2 利用RTK测量碎部点

鉴于RTK技术的实际技术特点，其更适用于地势开阔或者无视野障碍区域的测量工作。在实际碎部点测量过程中，需要在基准站上加设GPS接收机，然后依据行业基准站架设操作流程完成基准站架设安装工作。另外，在实际操作过程中，还需要设计一台或者多台GPS接收机作为流动站，进而与基准点一同完成对碎部点的测量工作。

3.5 内业数据处理、成图及实地检查

3.5.1 内业数据处理及成图

将外业测量过程中所收集到的数据信息进行归纳汇总，然后通过计算机对数据进行预处理，去除掉外业数据中粗差的观测数据，将数据信息转换成为绘图软件所需的标准格式，并就数据进行展点，最后结合外业工作中所绘制出的测量草图，通过绘图软件将数据信息编辑成为数字化成图。在项目中，数字化成图的实际比例尺为1：1000，平面控制坐标系选择的1954年北京坐标系，高程选用的（假）吴淞高程系。

3.5.2 成果检验及实地检测

在完成数字化成图后，还需要确定成图是否存在缺漏等问题。对此，工作人员需要携带成图到测区中进行实际对比分析，确认成图中是否存在缺漏或者不符合测区实际情况等问题，尤其是对于测区中一些特殊地物内容与成图的分析对比。在发现问题后，需要对问题进行详细记录，然后及时通过外业工作人员对外提区域进行重新测量，然后基于重新测量的数据信息，对数字化成果进行修改和优化。

4 总结

全站仪联合RTK测量技术充分集成了全站仪测量技术与RTK测量技术的实际优点，在实际测量过程中可以有效提高测量精度和测量速度，降低测量成本，促使联合测量技术在当今得到较好的普及应用。另外，结合工程项目的实际情况来看，应用联合测量技术可以减少测量过程中遇到的诸多难题，有效弥补了单项技术在实际应用过程中存在的技术缺陷，可以将测绘技术的实际优势发挥到最大，应进行更大范围的普及应用。