淺談RTK技術在露天礦山測量中的應用

張近芳

摘要：RTK技術在露天礦山測量中具有實時性、精度高、可靠性強、工作范圍大、精度分布均勻等特點。本文主要介紹了RTK技術在露天礦山測量中的應用。

關鍵詞：RTK技術；露天礦山測量；應用

近年來隨著CORS基站的相繼建立并成為重要的地理空間數據基礎設施，此技術中的RTK因其高效性和經濟性成為測繪技術中的新寵。本人就RTK的工作原理及在露天礦山測量中的應用情況簡單介紹：

一、RTK的工作原理

實時動態RTK（Real Time Kinematic），是以載波相位觀測量為依據的實時差分GPS測量技術，它是GPS測量技術發展中的一個新突破。RTK測量的基本工作模式是： 在基準站上安置1臺接收機為參考站，對衛星進行連續觀測，并將其觀測數據和測站信息，通過無線電傳輸設備，實時地發送給流動站，流動站GPS接收機在接收GPS衛星信號的同時，通過無線接收設備，接收基準站傳輸的數據，然后根據相對定位的原理，實時解算出流動站的三維坐標及其精度（即基準站和流動站坐標差△X、△Y、△H，加上基準坐標得到的每個點的WGS-84坐標，通過坐標轉換參數得出流動站每個點的平面坐標X、Y和海拔高H）。

二、RTK在露天礦山測量中的應用

露天礦山測量包括控制測量、地形圖測量、土石方量計算測量等。一般測繪技術路線主要有兩種：一種是利用全站儀、水準儀等設備，從已知點起算，逐步測量，求得所需數據；二是利用GNSS接收機，采用單基站模式，通過接收衛星信號，利用地面已知點校正來求取待定點坐標。其弊端是每次測量基準站必須設立一基站點向流動站發布信號，制約了流動站作業范圍，且精度隨著距離的增加而增大。采用RTK只需與CORS系統聯系，便可作業，大大提高了效率和精度。

（一）工作效率

下面我以2016年5月份本人利用RTK測量技術在云南永昌硅業股份有限公司龍陵縣象達鄉白石頭山硅石礦開采現狀圖舉例說明：

開采現狀圖是公司對該礦山近年來開采充份了解實地的一個原始依據。

第一步本人將RTK基準站設立在地勢較開闊的地段，將設備連接好，調至開始工作狀態，整個架設儀器、數據校正過程簡單快捷。如采用全站儀測量則要在已知點架設儀器，對中整平，耗時將遠遠超出RTK架設時間

第二步是校點，利用礦山已有控制點T2和I-2進行儀器校正，用RTK校點基站上無需人員，一個人便可持子機到已知控制點進行校點。而全站儀則不同，需要架設在T2或I-2控制點上，要一個人在此觀測，另一人到另一控制點手持棱鏡才能完成校點工作。

第三步便是到測區進行測量，全站儀測量需要一人觀測儀器，另一個人持棱鏡才可以進行測量，而RTK則可以一個人持子機測量。

由此可見，用傳統全站儀進行測量至少需要2個人，而RTK一個人同樣可以完成測量任務。

白石頭山礦山礦權面積1.3179平方公里，現狀圖測量面積約0.32平方公里，若按以前水準儀、經緯儀及全站儀傳統測量技術，此次現狀圖測量需要4-5天時間，然而本人利用RTK技術僅僅用了2天時間，有效的提高了工作效率。

（二）精度

RTK的測量精度包括兩個部分，其一是GPS的測量誤差，其二是坐標轉換帶來的誤差。

1.實時載波相位差分

我們知道，在利用GPS進行定位時，會受到各種各樣因素的影響（見上節中的GPS誤差源），為了消除這些誤差源必須使用兩臺以上的GPS接收機同步工作GPS靜態測量的方法是各個接收機獨立觀測，然后用后處理軟件進行差分解算。那么對于RTK測量來說，仍然是差分解算，只不過是實時的差分計算，也就是說，兩臺接收機（一臺基準站，一臺流動站）都在觀測衛星數據，同時，基準站通過其發射電臺把所接收的載波相位信號（或載波相位差分改正信號）發射出去；那么，流動站在接收衛星信號的同時也通過其接收電臺接收基準站的電臺信號；在這兩信號的基礎上，流動站上的固化軟件就可以實現差分計算，從而精確地定出基準站與流動站的空間相對位置關系。在這一過程中，由于觀測條件、信號源等的影響會有誤差，即為儀器標定誤差，一般為平面1cm+1ppm，高程2cm+1ppm.

2.坐標轉換

空間相對位置關系不是我們要的最終值因此還有一步工作就是把空間相對位置關系納入我們需要的坐標系中。GPS直接反映的是WGS，而我們平時用的則是北京54坐標系或西安80坐標系所以要通過坐標轉換把GPS的觀測成果變成我們需要的坐標。這個工作有多種模型可以實現，我們的軟件采用的是平面與高程分開轉換，平面坐標轉換采用先將GPS測得成果投影成平面坐標，再用已知控制點計算二維相似變換的四參數，高程則采用平面擬合或二次曲面擬合模型，利用已知水準點計算出該測區的待測點的高程異常，從而求出他們的高程。坐標轉換也會帶來誤差，該項誤差主要取決于已知點的精度和已知點的分布情況。

三、存在問題及解決方法

利用RTK進行測量不受大氣、地形、通視等條件的限制

且不受區域作業范圍的影響，可大大提高勞動生產率及精度。同時RTK也存在著不定性因素，如觀測時衛星分布、衛星信號、通訊網絡、接收機本身解算軟件、儀器周邊建筑及水、湖面的多路徑效應都會降低觀測點的質量。在作業前應作好星歷預報，選擇好的觀測時段，并在控制點上進行檢核，確定儀器工作狀態。在RTK無法測量的區域，可采用常規測量儀器與RTK測量相接合的方法進行測繪，才能更好的提高效率，保證成果的質量。

參考文獻：

[1]徐紹銓，張華海，楊志強，王澤民.GPS測量原理及應用.武漢：武漢大學出版社，2008.7

[2]武漢測繪科技大學《測量學》編寫組.《測量學》.北京：測繪出版社，2009.8

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[4]李天文.GPS測量原理及應用.北京：科學出版社，2003