基于多平臺RTK測量的礦山大比例尺地形圖精度分析

高維寅，李 晨

（甘肅省有色金屬地質(zhì)勘查局天水礦產(chǎn)勘查院，甘肅 天水 741024）

伴隨著國際經(jīng)濟的發(fā)展，不同領(lǐng)域的信息化建設(shè)也呈現(xiàn)著飛速發(fā)展現(xiàn)狀。必須建立一套可以定期更新的礦山大比例尺地形圖數(shù)據(jù)庫，實時監(jiān)測到礦山周圍的土地利用情況。因此，一些相關(guān)的測繪行業(yè)迫切需求具有高分辨率的遙感影像技術(shù)，對礦山大比例尺地形圖的精度分析要求也越來越高。

礦山大比例尺地形圖是礦山設(shè)計、礦石生產(chǎn)以及礦產(chǎn)資源管理的基礎(chǔ)資料之一，同時也在礦山的可持續(xù)發(fā)展中起著非常重要的作用[1]。隨著多金屬礦山的深入開采以及礦區(qū)地形的拓展，礦區(qū)地表正在發(fā)生著變化，如何將礦區(qū)地表變化反映在礦山大比例尺地形圖中，是學(xué)術(shù)界一個非常重視的問題。礦山大比例尺地形圖的更新通常是通過全站儀或航空像片的方式來采集數(shù)據(jù)，這兩種方法也存在各自的缺點，具有較長的更新周期并且還會花費大量的成本，在應(yīng)用過程中，很難滿足礦山生產(chǎn)的實際需求[2]。隨著RTK測量技術(shù)的發(fā)展，尤其是多平臺RTK測量技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，為礦山大比例尺地形圖精度的分析提供了更有效的手段。

1 礦區(qū)概況與選擇多平臺RTK測量數(shù)據(jù)

1.1 分析礦區(qū)概況

選擇某一東西長度為42km、南北長度為86km的礦區(qū)，每一個礦的占地總面積大約為379.5km2，更新比例為1:2000的地形圖395幅。整個礦區(qū)的地勢比較平坦，但是由于礦區(qū)地貌變化緩慢，因此，本文以地物為主，礦山大比例尺地形圖中的地物主要包括植被、土壤質(zhì)量、交通附屬、居民地垣柵、采礦管線以及附屬設(shè)施設(shè)備等。

1.2 選擇多平臺RTK測量數(shù)據(jù)

多平臺RTK測量數(shù)據(jù)的選擇對礦山大比例尺地形圖精度分析有一定影響，因此，需要選擇合理的空間分辨率作為數(shù)據(jù)源[3]。

2 礦山大比例尺地形圖精度分析的實現(xiàn)

2.1 礦山大比例尺地形圖精度分析流程

利用多平臺RTK測量技術(shù)分析礦山大比例尺地形圖精度的技術(shù)流程如圖1所示。

圖1 礦山大比例尺地形圖精度分析流程

礦山大比例尺地形圖精度分析方法是將高分辨率的礦山大比例尺地形圖影像數(shù)據(jù)與數(shù)字化線圖之間進行配準(zhǔn)，通過將兩幅地形圖相互疊加，識別礦山地形圖中地物的變化情況，并對變化過程中的地物進行一些有效的數(shù)字化處理，更新礦山中原有的地物，實現(xiàn)礦山大比例尺地形圖的精度分析。

2.2 礦山大比例尺地形圖精度分析方法

礦山區(qū)域內(nèi)采集一套比例為1:2000的地形圖，經(jīng)過一定的掃描處理、數(shù)字化處理之后，形成一套數(shù)字線劃圖。將數(shù)字線劃圖與大比例尺地形圖進行配準(zhǔn)時，將糾正之后的礦山大比例尺地形圖插入到繪圖軟件中，與此同時，還要在另外一個窗口中打開數(shù)字線劃圖，利用繪圖軟件中按照原點粘貼的功能，將數(shù)字線劃圖粘貼到礦山大比例尺地形圖的影像圖窗口中，使兩者之間相互疊加對齊，實現(xiàn)兩個圖像的配準(zhǔn)。

作為數(shù)據(jù)源的大比例尺地形圖數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)質(zhì)量直接影響礦山大比例尺地形圖的精度，因此，需要選擇質(zhì)量高的大比例尺地形圖數(shù)據(jù)。

在預(yù)處理好大比例尺地形圖數(shù)據(jù)某一區(qū)域上均勻分布地選擇20個地面控制點，利用多平臺RTK測量技術(shù)進行糾正。

當(dāng)?shù)V山大比例尺地形圖經(jīng)過糾正處理之后，開始對礦山大比例尺地形圖進行精度分析，精度分析的過程就是利用多平臺RTK測量技術(shù)得到的數(shù)據(jù)對原有的礦山大比例尺地形圖進行修測和補測。當(dāng)?shù)V山大比例尺地形圖與數(shù)字線劃圖進行準(zhǔn)確的配準(zhǔn)之后，由于礦山大比例尺地形圖的影像分辨率比較高，可以清晰地判讀地形圖中不同地物在變化過程中的位置，根據(jù)礦山區(qū)域地物的變化，采集地物特征點，實現(xiàn)礦區(qū)內(nèi)地物的修測和補測，并結(jié)合人機交互的方式，分析礦山大比例尺地形圖的精度。

2.3 礦山大比例尺地形圖精度分析結(jié)果

為了使礦山大比例地形圖精度分析具有科學(xué)性、合理性以及可靠性，在礦區(qū)內(nèi)選取了分布均勻的30個檢查點，用于1:2000的礦山大比例地形圖精度的外業(yè)檢核。通過對礦山區(qū)域?qū)嵉販y量得到的坐標(biāo)數(shù)據(jù)和大比例地形圖上同名點的坐標(biāo)數(shù)據(jù)進行比較，經(jīng)過精確的分析得到了礦山大比例尺地形圖精度分析結(jié)果，如表1所示。

表1 礦山大比例尺地形圖精度分析結(jié)果

26 號 -0.879 1.543 1.776 27 號 0.698 0.223 0.733 28 號 -0.681 1.394 2.183 29 號 -0.211 -0.107 0.237 30 號 1.685 -1.260 2.104

通過計算得到：

由于礦山大比例尺地形圖檢查點的坐標(biāo)誤差通常是由檢查點在礦山大比例尺地形圖上誤差m1和實地測量得到的同名點坐標(biāo)誤差m2兩個部分組成，因此，可以得到：

在計算精度上分析，可以認為檢查點在礦山大比例尺地形圖上誤差m1和實地測量得到的同名點坐標(biāo)誤差m2是等精度的，因此，通過計算得到了：

由于礦山大比例尺地形圖上單點定位的絕對精度要求控制在1.0m以內(nèi)，因此，計算得到的礦山大比例尺地形圖精度已經(jīng)完全達到了精度要求。

綜合以上分析，為了提高礦山大比例尺地形圖的成圖質(zhì)量，礦山開采和勘查的各部門必須采取比較嚴格的互相檢測以及地形圖精度分析措施，在分析過程中每一個精度分析環(huán)節(jié)必須緊密相連在一起，非常容易造成地形圖精度分析誤差的累積現(xiàn)象，因此，分析過程中的每一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)都應(yīng)該嚴格執(zhí)行地形圖精度的分析，避免由于精度不足而出現(xiàn)沒有必要的經(jīng)濟損失。

采用基于多平臺RTK測量的礦山大比例尺地形圖精度分析方法分析了礦區(qū)內(nèi)大約400km2內(nèi)部1:2000的大比例尺地形圖，具有作業(yè)時間短且精度高的特點，可以完全滿足用戶對礦山大比例尺地形圖精度的需求，為礦山大比例尺地形圖精度分析提供了全新的經(jīng)驗。

3 結(jié)語

本文提出了基于多平臺RTK測量的礦山大比例尺地形圖精度分析，在礦山大比例尺地形圖精度分析中發(fā)現(xiàn)，多平臺RTK測量中存在很多判讀準(zhǔn)確率比較低的地物，對于無法通過多平臺RTK測量判讀的地物需要再一次進行實地調(diào)查，從而判斷地形圖的類型，因此，在分析礦山大比例尺地形圖精度分析中，要盡量加大調(diào)整多平臺RTK測量在其中的占比。在今后的研究中，還要將更多的礦山測繪技術(shù)應(yīng)用到礦山大比例尺地形圖精度分析中，進一步提升礦山大比例尺地形圖精度分析性能。