赖兴全

（重庆原创规划设计有限公司 重庆市合川区 401520）

矿区地形图测绘中RTK技术的应用

赖兴全

（重庆原创规划设计有限公司 重庆市合川区 401520）

本文首先介绍了RTK的工作原理，然后结合具体的实例，对矿区地形图测绘中运用RTK技术进行了解释说明。通过具体实例可以得知，RTK技术作业效率高、测量精度高，能够适应矿区地形图测绘工作的实际需要，可以收到良好的效果，在实践中值得进一步推广和运用。

地形图；测绘；RTK；基准站；流动站

1 引言

矿山所产的资源是国民经济可持续发展的必要保障，为世界各个国家的经济、社会发展提供重要的物质支持。矿山开采重点就是山区、井下开采，因人为建设致使某些特殊情况时常出现，例如：控制点通视不佳、严重破坏测量点等情况。对矿山进行测量工作时，最初采用经纬仪、水准仪测量高程、角度等参数，通过测量数据建立控制网络，但是传统的测量技术无法满足测量精度、效率的要求。RTK技术具有全天候、自动化、精度高等优点，广泛应用到矿山地形图测绘作业中。

2 RTK技术简介

事实上，RTK作为一种实时动态测量技术，主要是以载波相位为基础的一种测量技术，其定位原理如图1所示。在工作的时候需要通过两台或者是两台以上的GPS接收机来接收卫星信号。其中一台GPS接收机需要放置在已知坐标的工作基站，另外的GPS接收机则视作为移动站而存在。在RTK的模式下，利用数据链，基站就能够观测到相应的数值与观测站某一坐标信息，并将其传送给移动站。从这就可以看出，在这样的工作原理下，移动站不仅要利用熟练来接受基准站的数据，还需要采集到GPS观测的数值，同时在系统内进行实时处理。在实际工作的时候就会发现RTK技术并不会很容易受到外界条件的影响。在工作条件满足的情况下，就能够快速、高校地完成定位作业。RTK系统主要有基准站接手机、对中杆、电缆、topcontools软件、电台、三脚架与流动站接收机。

图1 RTK定位原理示意图

3 矿区地形图测绘中RTK技术运用的实例

3.1 测区概况

某测区为采煤塌陷区，在该区域内有多处障碍物，如麦田和鱼塘，附近的居民点很少，地形较平坦，起伏较小，该区的地貌比较单一。测区内有河流穿过，区内树木很多，交通十分不方便，通视条件很差。

3.2 前期准备工作

3.2.1 测绘依据和设备

测绘依据主要包括以下几种：GPS测量规范、GPS城市测量技术规程、地形图平板仪测量规范、地形图图式、合同的其它特殊要求。测量的设备主要包括以下几种：RTK基准站双频接收机一台、RTK流动站双频接收机两台、测图软件cass4.0一套，笔记本电脑一台、其它的通讯设备。在测量之前，对于相关的设备需要检测，以保证其性能和精度符合测量的各项要求。

3.2.2 收集测量点的资料

采用RTK技术对矿山进行测量工作前，应向对矿山资源进行勘探，收集测量点的相关资料。通过RTK测量定位仪器展开测量工作时，流动站地形点的测量时间控制为2s，控制点时间为15s。基准站地形点和控制点所用的观测时间分别为2s、15s。如果测量区域不存在控制点，可以设置相应的GPS控制网。为保障地面网与GPS网高程与联合平差能够合理转换，必须认真分析、布设矿区的控制点，控制点数量>4个，均匀分布在整个矿区。

3.2.3 合理设置基准站位置

对矿山进行测量工作时，要合理设置基准站站址，其设置位置不得与大功率无线电过近。基准站的站址可以分为已知点和非已知点，使用PSION采集器输入基准站的坐标、发射间隔等参数，主机与电台Tx/Rx灯发出闪烁信号表示设置成功。为确保RTK技术对矿山测量的进度，设置基准站应遵循以下原则：①基准站尽量设置在地势较高、通视效果好、覆盖面广的区域，最好设定在检测区域的中央；②因南北极周围是卫星信号的空洞区域，为确保测量数据的精度和工作效率，可以将基准站电线架设至GPS接收机的北方。

3.2.4 转换待测矿区的坐标

RTK技术对矿区测量时获得WGS-84坐标，矿山测量主要使用北京坐标系或独立坐标系，因此，运用RTK技术进行测量工作时要将坐标进行转换。如果测量矿区的规模较大，必须在测量前对参数进行转换，便于直接测量工作时直接输入坐标参数和基准站坐标值。临时求解待测区域转换参数方法如下：①创建基准站，收集单点定位WGS-84坐标值。②采用流动站检测高等级的控制点，一般联测三个以上求解待测区域的转换参数。

3.2.5 测定矿区地面形变

如果待测矿区地面点高程及水平为止等在不同时间段开展测量工作，随之比较分析获得测量数据，从而得到地面点为止下沉数值及水平位移等各项参数，从而为地面变形分析和预测工作提供重要参考。一般使用地变形监测网开展这项测量工作，具体操作步骤如下：①合理设置待测矿区形变观测点、基准点，借助全站仪测量监测网的长度及角度，使用水准仪测量各测点的高差值，从而计算出待测网点的高程及水平位置。②对矿区地面形变情况展开测量时，使用GPS中的坐标转换、数据处理、计算分析等方法获得最佳的测量结果。

3.3 数据采集

数据的采集包括三个部分，外业、碎部点和内业。①外业数据采集。在对外业数据进行采集之前，需要熟悉合同的情况，对测区有基本的了解，并制定外业观测计划。a.基准站的布设。在位置上，基准站应该满足接收设备和便于操作的功能，保证视野开阔。值得注意的是，基准站周围不得有物体强烈干扰接受卫星信号，为了获得最佳的数据通讯有效半径，应尽可能将基准站布设在位置较高的地方。b.基准站设置。当接收机、天线等安装好之后，等到电台指示灯显示发出通讯信号之后，这时流动站就可以开始工作。c.流动站工作。建立项目、设置流动站参数、需要注意的是参数必须与基准站、电台相互匹配，在点校正的时候，可以运用已知点的平面和大地坐标进行。接收机和电台接通之后，接收机可以收到测量数据，并可以在较短的时间之内，获知所测点的三维坐标。②碎部点数据采集。通过点校正，RTK接收机能够实时得到地形点在当地坐标系下的三维坐标。可以通过RTK的放样功能，掌握图框的四个边界，这样就能够保证测点在绘图区域范围之内。一位测量人员在地形特征点上立测杆，然后将点号输入，与此同时还要输入特征编码，对数据进行保存。另一位测量人员则绘制草图，以便对成图情况进行业内检查。③内业数据采集。

白天外业采集数据之后，晚上需要对数据进行内业数据处理。①RTK数据下载，将数据下载到电脑上，然后进行数据的输出，以实现RTK数据和测图软件数据格式的统一，这样做能够为内业成图做好准备。②绘制地形图。为了绘制地形图，需要打开CASS4.0，启用展点命令，输入数据文件名，然后绘制草图，并对图形进行编辑，连线成图。对于与地形图规范要求存在差别的地方，需要对其进行编辑和处理。

3.4 实地检查和精度分析

等到外业和内业数据采集完成之后，使用绘图仪将样图打出来，然后拿着样图去测区实地检查。①需要检查的是点位精度，先测量出待检测点的三维坐标，然后读出图上坐标，再将二者进行对照，误差为0.1mm，保证符合精度要求。②需要对地形和地物进行检查，如果发现有漏测的地物，则需要及时进行补测，并绘制补测草图。按照测图的相关要求，图根点对于最近三角点的平面位置中，误差不得大于图上0.1mm，换算成实地点位误差在20cm之内。RTK测点的点位误差在1.5～2cm之间，完全满足精度要求。碎部点对于平面位置中误差不得大于图上0.6mm，也满足了精度要求。

4 结束语

通过上述实例可以得知RTK技术具有以下几个特点：①作业效率高，使用RTK技术，流动站在每个地物地貌点上的观测时间仅为5s左右；②测量精度高，测量精度可达到厘米级；③节约人员，RTK流动站的操作、绘图只需2人，在基准站设置后，能够自动运行，节约了大量人员；④节省费用。运用RTK技术能大大缩短作业时间，从而节省了大量的人力和物力，节省了成本；⑤点位精度分布较均匀，每个点的误差均为随机产生，这样就不会产生误差积累，从而大大提高了成果的精度和可靠性。总之，RTK技术适应了矿区地形图测绘的需要，在设计运用中能够收到良好的效果。

[1]潘健，纵坤，刘洪丰.GPS RTK技术在矿区1：2000地形图测绘中的应用[J].能源技术与管理，2011（2）：146～147.

[2]梁家明，刘凡.GPS RTK技术在公路地形图测绘中的应用[J].四川水利，2015，36（3）：59～61.

[3]廖雄，王敏.RTK技术在中塘河流域带状地形图测绘中的应用[J].浙江测绘，2010（2）：61～62.

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1004-7344（2016）12-0169-02

2016-4-6