基于RTK技術(shù)在礦山地形測量方法中的研究

劉 奇

（廣東省冶金建筑設(shè)計研究院有限公司，廣東 廣州 510080）

我國能源結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其中對于礦山的開采對我國整體資源的掌握都是十分重要的。RTK技術(shù)的推廣，極大的改善了礦山開采在地形測量方面的艱難處境。由于GPS特有的全球衛(wèi)星定位技術(shù)和RKT技術(shù)的實時動態(tài)測量特性，使礦山地形的工程測量效率和質(zhì)量得到了極大的提高。所以，為了更好的運(yùn)用這項技術(shù)，RTK技術(shù)在礦山地形測量方法的研究也成為了目前的主流研究問題。

1 RTK技術(shù)的介紹

RTK技術(shù)是建立在實時處理兩個測站的載波相位基礎(chǔ)上的，它能實時提供觀測點的三維坐標(biāo)，并達(dá)到厘米級的高精度，一種常用的GPS測量方法。以前的靜態(tài)、快速靜態(tài)都需要事后進(jìn)行解算才能獲得厘米級的精度，而RTK是能夠在野外實時得到厘米級定位精度。整個RTK測量系統(tǒng)在進(jìn)行測量工作時需要衛(wèi)星定位的信息接收，對接受的衛(wèi)星信息進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，同時通過具體的計算機(jī)系統(tǒng)軟件對信息數(shù)據(jù)進(jìn)行整理。具體的測量過程是：通過GPS衛(wèi)星信號接受器對衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)觀察與檢測，然后將觀測到的信息通過相應(yīng)的無線電傳輸設(shè)備進(jìn)行實時的傳輸，傳輸?shù)搅鲃诱竞螅瑢⒔邮艿降臄?shù)據(jù)和傳輸來的信息進(jìn)行分析處理，最終推算出所測量的地形位置。在測量技術(shù)的特點上，RTK技術(shù)能夠通過專門的信息處理傳輸系統(tǒng)將所觀測到采集到的數(shù)據(jù)信息直接傳輸給整個系統(tǒng)的控制臺，然后控制臺通過相應(yīng)的控制算法將所傳輸?shù)男畔?shù)據(jù)進(jìn)行分析整理計算，最后推算出測量位置的具體坐標(biāo)緯度信息，測量結(jié)果更可精確到厘米級。同時相比于傳統(tǒng)的測量方法技術(shù)而言,RTK技術(shù)所具有的特性是它的實時動態(tài)特性，它可以隨著測量位置的變化而變化，實時的測出測量點的位置。這種實時跟隨測量點動態(tài)變化的特性能夠極大的提高整體測量工程的質(zhì)量和效率，后續(xù)工程的順利進(jìn)行提供了便利。

2 RTK技術(shù)在礦山地形測量中的作業(yè)流程

（1）測量工程前的準(zhǔn)備。在利用RTK技術(shù)進(jìn)行測量任務(wù)時，要先做好測量前的工程準(zhǔn)備。第一步就是對測量工程中涉及到的數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換求值。首先要選取一個基準(zhǔn)點A作為以后的基點的參照點。在基準(zhǔn)點A處建立GPS基準(zhǔn)站，然后根據(jù)它的要求設(shè)置好與它對應(yīng)的坐標(biāo)系，投影參數(shù)，差分電文數(shù)據(jù)格式，發(fā)射間隔和最大衛(wèi)星使用數(shù)等數(shù)據(jù)信息。設(shè)置完畢這些數(shù)據(jù)后，在關(guān)閉轉(zhuǎn)換參數(shù)和七參數(shù)后，求測出基準(zhǔn)點A的84坐標(biāo)信息。然后以A為參照，用同樣的方法選取一個基準(zhǔn)點B并以同樣方法求出它的84坐標(biāo)信息，最后根據(jù)這兩點，求算出轉(zhuǎn)換參數(shù)的數(shù)值。在完成參數(shù)的轉(zhuǎn)換和求值后，接下來我們要正式建立新的測量任務(wù)，設(shè)置好坐標(biāo)系，投影參數(shù)，圖定義等相關(guān)信息，最后在建立好的工程測量任務(wù)欄中導(dǎo)入測量范圍線。

（2）測量區(qū)域內(nèi)的參數(shù)轉(zhuǎn)換。在進(jìn)行測量工作時，需要建立一個合理的WGS-84坐標(biāo)系。而礦山地形區(qū)域在地理結(jié)構(gòu)上本就擁有一個屬于自己的坐標(biāo)系。所以在進(jìn)行測量時，面對兩個不同來體現(xiàn)礦山地形位置的坐標(biāo)系，我們不能因此而互相混淆，需要能夠合理的將兩種坐標(biāo)體系做到互相轉(zhuǎn)換。而在坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換過程中就必須涉及到不同參數(shù)的相互轉(zhuǎn)換與求值問題。而且不僅僅如此，由于礦山地形各個位置信息的不同和變化，意味著整個測量過程將更有難度，不只精度要求更高，同時對測量信息數(shù)據(jù)的處理和轉(zhuǎn)換也更難。

所以為了解決這些問題，提高整體的測量質(zhì)量和效率，我們采用GPS礦山地形三維變形測量網(wǎng)數(shù)據(jù)處理模型。該數(shù)據(jù)模型可以良好的對測量區(qū)域內(nèi)兩種坐標(biāo)系的參數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，有效的解讀參數(shù)轉(zhuǎn)換問題。

（3）RTK施測。結(jié)束完對測量區(qū)域的參數(shù)轉(zhuǎn)換后。在測量過程中，對GPS天線位置的設(shè)定是必要的。但是在設(shè)定過程中依然要考慮到GPS的天線定向誤差問題。由于GPS的基線向量與GPS的天線定位密切相關(guān)，所以如何保證天線定向誤差的合理性是我們所必須考慮的問題。對此，在對GPS的天線定位時，我們?yōu)榱吮ＷC天線定向的準(zhǔn)確性，應(yīng)該在之前所建立的不同基測平臺上分別標(biāo)志出北方向線，然后根據(jù)這些確定好的方向線來對GPS天線進(jìn)行定向，以保證GPS的基線向量準(zhǔn)確穩(wěn)定。雖然兩個坐標(biāo)系在一定程度上相互影響，相互制約。但是如果有效的將GPS和WGS-84坐標(biāo)系相結(jié)合，不僅可以相互參照，使測量結(jié)果更準(zhǔn)確，更可以互相修正坐標(biāo)位置，減少誤差。同時在用GPS技術(shù)進(jìn)行衛(wèi)星定位測量相關(guān)信息數(shù)據(jù)時，我們可以在計算過程中將這些數(shù)據(jù)和TGS核心基站的采集數(shù)據(jù)相聯(lián)系，一起進(jìn)行相關(guān)方面的計算。這樣的數(shù)據(jù)聯(lián)合會使最終的計算結(jié)果更加穩(wěn)定與準(zhǔn)確。最后我們在利用GPS技術(shù)進(jìn)行衛(wèi)星定位和位置查詢時，一定要重復(fù)多次進(jìn)行，提高準(zhǔn)確性，減少偶然誤差。

3 RTK技術(shù)在礦山地形測量方法中的優(yōu)勢

RTK技術(shù)作為一項高新技術(shù)，在對礦山地形工程測量過程中有著傳統(tǒng)測量方法所不具備的優(yōu)勢與特點。

首先，對于出傳統(tǒng)的礦山工程測量方式來講，他的測量手段大多以三角網(wǎng)，導(dǎo)線網(wǎng)等技術(shù)手法進(jìn)行測量。但是由于傳統(tǒng)的這種方法不具備實時動態(tài)測量特性，導(dǎo)致它的測量過程十分復(fù)雜，測量設(shè)備以及相關(guān)參數(shù)的設(shè)置都要需要隨著礦山位置的變化而變化。在整體的測量過程中需要不僅要耗費(fèi)大量的人物物力和大量的時間，還會導(dǎo)致大量誤差的產(chǎn)生。其次，傳統(tǒng)的測量手法所運(yùn)用到的靜態(tài)測量手段不能實現(xiàn)實時明確對測量定位的精度，設(shè)置的相關(guān)參數(shù)會有錯誤的情況發(fā)生。一旦測量完成上交給上級進(jìn)行監(jiān)測后，發(fā)現(xiàn)設(shè)置的不合理，又需要重新返回測量階段重新測量。再者，RTK技術(shù)降低了作業(yè)條件要求，其技術(shù)不要求兩點間滿足光學(xué)通視，只要求滿足信號能覆蓋到，因此，和傳統(tǒng)測量相比，RTK技術(shù)受通視條件、能見度、氣候、季節(jié)等因素的影響和限制較小，在傳統(tǒng)測量看來由于地形復(fù)雜、地物障礙而造成的難通視地區(qū)，只要滿足RTK的基本工作條件，它也能輕松地進(jìn)行快速的高精度定位作業(yè)。

4 結(jié)語

隨著社會的整體發(fā)展，對各類工程的工作效率和質(zhì)量也越來越高。尤其是礦山測量工程作為礦山測繪和開采工作的前提，對其工程的需求越來越高。對此，在科學(xué)技術(shù)的發(fā)展下，我們積極引入RTK技術(shù)，它可以成功的與GPS定位技術(shù)的其它方法相結(jié)合。相比于傳統(tǒng)的測量方法來說，他的動態(tài)特性更好，測量精度和測量效率也更高，成功的作為了一項高效的測量技術(shù)廣泛的用于礦山地形測量中。