淺析礦區測繪中RTK實時動態測量技術的應用

朱魯生

摘 要：隨著我國科技的迅猛發展，GPS衛星定位系統在礦區測繪中應用地越加廣泛，RTK技術即是GPS衛星定位系統測量技術上的一個新突破，RTK技術的出現使得礦區測繪作業的效率得到了極大的提高，在實際的工作實踐當中收到了良好效果，本文簡要分析了礦區測繪中RTK實時動態測量技術的應用。

關鍵詞：礦區測繪；RTK技術；效率；優越性

中圖分類號：P228 文獻標識碼：A

RTK技術在礦區測繪中的應用，使礦區測繪工作發生了質的飛躍，不僅改變了傳統的測量模式，實現了在不通視的情況下進行遠距離的測站跳躍式搬遷，還能實時獲得測點的平面位置及高程的厘米級精度數據，所以GPS-RTK技術可以說是GPS應用的重大里程碑，為礦區測繪注入了新鮮活力，有效提高了外業作業的綜合效率。

1. RTK實時動態測量技術簡介

1.1 RTK實時動態測量技術的工作原理

RTK定位技術是基于載波相位觀測值的實時動態定位技術，它能夠實時地提供測站點在指定坐標系中的三維定位結果，并達到厘米級的定位精度。在RTK作業模式下，基準站通過數據鏈將同步衛星觀測數據和測站坐標信息一起傳送給流動站。流動站通過數據鏈接受來自基準站的數據，并在系統內組成差分觀測值進行實時差分處理，在同步觀測兩組以上衛星的實時差分處理數據后，解算出移動站高精度測量數據，并記錄在手薄中。

1.2 系統結構與作業模式

RTK的主要組成部分包括：①可調電臺，②流動站，③基準站。并且在基準站和流動站的內部裝配了移動通信模塊及內置電臺。這三者分別具備不同的功能與特點，在不同的RTK作業模式下發揮不同的作用?，F在全國各省市都建有固定的大功率不間斷連續運行的基準站，也既是CORS運行系統或網絡基準站，移動站通過移動通信網絡與CORS基站建立數據流，基站與終端電腦光纖連接，可以實時提供移動站測量坐標數據。在移動通信網絡覆蓋不良的地區及植被發育茂盛的山區，那么采用傳統的RTK自建基站的模式，基準站可用內置電臺或大功率外置電臺與移動站之間建立無線信號數據連接。通常一個RTK系統的正常作業需要通過一個固定基準站與一個或幾個流動站配合作業，前者的任務是提供基準站定位數據流和傳遞數據，而后者的任務是通過固定控制點的測量求取測區坐標轉換參數及移動站碎部測量，只有在完成對測區坐標系統的檢校后，才能開始測繪作業。

1.3 主要的技術指標

RTK的技術指標主要指雙頻GPS儀的衛星通道數、衡量實時測量數據精度的PDOP值、靜態及動態（RTK狀態）的平面精度和垂直精度、初始化時間等，目前國產RTK的技術指標都能達到RTK平面精度：±1cm+1ppm，RTK垂直精度：±2cm+1ppm。實際作業時，儀器一般設置PDOP指數小于4.0、平面精度收斂小于±1cm、高程精度收斂在±2cm內出固定解。所以只有在設備都達到了系統設置要求的指標前提下，才能夠使RTK正常的運行并保證測量作業的精度要求。

1.4 地形圖的測繪

運用RTK對地形圖進行測繪，沒有點間通視的要求，只需要一名作業人員帶著測量儀器，到指定的測量位置，再將特征編碼完成輸入，便能夠通過手薄來實現對碎部點進行坐標的測定，而且還可以獲取該點位的精度。在一個測量區域完成作業之后，可以回到室內用專業軟件根據數據特征碼分析處理所獲取的坐標數據，并根據外業草圖完成所需要的地形圖的繪制。

2. RTK技術在實際測繪工作中的優越性

2.1 RTK技術具有較高的效率

在進行實地地形測量工作時，常規外業測量作業，一個測量小組至少需要3人，而采用RTK測量作業，一般情況下只要在RTK的信號覆蓋范圍內，僅需一名工作人員，沿著測區現場地形地貌一邊走一邊測，且定位速度較快，無須搬站，操作十分地簡單便捷，對于作業的條件與環境要求較低，其數據的保存、處理、傳輸等能力突出，還能與全站儀、計算機等儀器能夠簡便的通信，并協同作業，綜合效率大大提高。同時測量的精度也比傳統的測量技術要穩定有保障、能夠很好地適應礦區不同地形的測量作業，提升了測量作業的效率。

2.2 數據可靠，測量精度準確

RTK技術雖然會存在誤差，但與其他測量儀器相比，其優勢就是不存在累積誤差的情況，不會像全站儀那樣，會隨著站點的變更，支站的數量的增加而積累誤差，根據RTK技術作業的要求來進行采集數據，一般情況下，其作業的半徑是4km以內，在同個時段內RTK作業采集的點位高程和平面精度能保持較好和一致的水平。尤其值得稱道的是，RTK到哪里，支站點、圖根控制點就可以到哪里，這讓傳統的全站儀測圖也變得非常的容易。

2.3 作業受限因素較少

使用傳統的測量技術進行外業工作時，容易受到氣候、水文、地形起伏、植被等諸多環境因素的影響，致使外業測量工作工期不能確定，作業的速度減緩。而地形越復雜，支導線布設越長，那么支站越多，積累誤差也越大，測量精度也必然下降。尤其是南方一年四季存在在大霧和霧霾嚴重的地區，肉眼的能見度較低，視通條件差，很多時候常規的測量外業工作基本上無法開展。而RTK是通過接受衛星信號和無線電波完成數據的傳輸和解算獲取測量結果的。按照目前的天空衛星運行的實際狀況，加上我們國家的北斗衛星一般都有3組衛星能夠參與同步觀測和解算，因此只要不是不見天空的密林遮擋，都能夠很容易獲取移動站固定解。這對于坐落于高山密林中的以建筑石料礦為主的露天礦山，RTK是測量技術的介入，確實在實際測量工作中帶來巨大的優勢。

3. RTK技術在礦山測量中的應用實例

近年來，在對礦區的地形圖進行測繪的實際工作中，由于RTK測量技術的優越性，能夠使礦區作業信息更為清晰便捷地展現在工作者面前，而與全站儀的協同作業，又能夠大大降低勞動強度，和提升作業效率，使其受到了礦區測量工作者的青睞，下文以某礦山的實際測繪作業為例，介紹一下該技術在礦區測繪的具體表現。

3.1 應用實例

以浙江杭州地區某礦山的實際測量作業為例（如圖1所示），探討了該技術在礦區測繪的具體應用。該礦山是持證開采礦山，測繪的目的是檢測每個月礦山儲量的變化情況，及有無越界開采及超邊坡開采現象。因此每個開采臺階的實際位置及頂部開采位置線必須準確測繪。該礦山宕面高差達200m，宕面跨度近700m，中間幾個開拓臺階有的地方寬達40余米。我們是用免目標全站儀測量的（免目標標稱可達1200m，實際最遠也就300m～400m左右），如果僅僅用全站儀測量，因為通視的問題，必須要在每個臺階上布支導線點，測站搬遷頻繁，每一測站也測不到幾個點?，F在我們用免目標全站儀和RTK協同作業。行走不安全，人員不容易到達的位置全站儀測量（圖上紅色點），全站儀視通不可達及遷站頻繁的臺階就用RTK碎部測點完成（圖上藍色點）。就這樣傳統需要兩天時間完成的工作，我們兩個外業人員僅用了半天時間就圓滿地完成了外業測量任務。

3.2 RTK在實際測量中的不足

3.2.1 誤差問題

在此次使用RTK技術進行的某礦區測繪作業中，也遇到了一些問題，最為顯著的就是存在誤差問題，總體分為3個方面的因素：①數據信息傳輸途徑產生誤差；②接收設備因素產生誤差；③衛星、無線電臺的信號弱，導致接收數據產生偏差；例如礦區地處特殊地帶，受地形條件的影響導致接收衛星的信號較弱或在測繪作業中，衛星數量不夠，并且該地區的無線通信情況較差，難以接收基準站所發出的信息時，使用該技術一樣難以獲取精準的數據信息；此外，如果某地區的衛星信號弱、獲取信息出現誤差，則RTK甚至無法進行誤差校準與自我檢查的功能。

3.2.2 數據的獲取問題

每個觀測數據都是通過獨立觀測獲取的，如此，測量儀器的工作狀態是否正常也難以考究，所測得的數據難以確保其可靠性。在觀測的每一個階段都應該確保儀器所獲取的信息的準確性，以保障數據鏈正常通信。

3.2.3 衛星覆蓋問題

在森林地帶、高山群立的礦區，RTK測量技術的使用會受到衛星難以覆蓋的限制，此時應使用無人機攝影技術以及傳統測量技術相結合的方法完成測繪工作。

3.3 針對RTK技術需要修正問題研究

第一要務是處理好控制點問題，特別是處理好RTK技術與全站儀的互補工作，上文提到，在部分特殊地區衛星信號弱，RTK技術無法正常開展，此時就需要采取全站儀測量的方法來進行測繪工作，此方法能夠使RTK技術的穩定性得到大大的提高，當然這不僅僅是唯一的途徑，對于RTK技術的掌握在目前來說，還需要得到進一步的發展。

3.4 控制RTK技術質量的方法

3.4.1 選擇好基準點的位置

針對RTK定位原理中的兩種信號傳播的重要性，基準點位置的選擇尤為重要，一般規定基準站應選擇在測區中央地勢開闊地帶，周圍沒有無線電干擾，以利于接收衛星信號。

3.4.2 解決盲點因素

如果導致盲點的主要原因是數據鏈信號接收問題，首先可提高基準站和流動站天線的架設高度，流動站天線可采用長垂準桿架設以保證成果精度。如果盲點地區致盲的主要原因是接收衛星狀況不良，則應用全站儀補測。

結語

RTK技術是新型測量技術之一，具有諸多的優點，在礦區測繪工作中的應用日益受到重視。我們需要做的是進一步推廣和完善RTK這項技術，用以改進傳統的測繪作業方法，方能逐步適應新的礦區環境，將這項技術更好地致力于礦區測繪領域，推動礦業的發展，并隨著科技的繼續進步，將來RTK技術必會在其他領域獲得推廣和運用。

參考文獻

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[2]趙潤光，吳連勇，崔志紅，等.RTK技術測量圖根控制點的可行性[J].民族高等教育研究，2010，16（2）：24-25.