许振兴

（辽宁排山楼黄金矿业有限责任公司，辽宁 阜新 123000）

随着测绘技术及计算机技术的发展，高科技测量技术在实际工作中的应用也越来越广泛，比如无人机影像测量技术、三维激光扫描技术及GPS技术等。21世纪以来，随着测量仪器技术与计算机技术协同发展和广泛应用，基于GPS功能的移动客户端软件步入人民的生活中，例如导航。在专业工作方面，GPS无声无息地取代了传统测量仪器的使用频率，其已经在很多领域体现出其优越性，如大范围的城市控制测量、大面积的用地勘界测量，尤其是在大比例尺地形图测量工作中，极大地发挥出高科技为实际工作带来的便利性和高效性。

GPS-RTK技术是基于GPS卫星定位系统及网络传输系统融合后产生的高性能测量技术，其具有控制面积大、定位精度高、独立测量无误差积累等特点，显现了比其他常规测量仪器更大的优势。GPS RTK测量技术是建立在载波相位观测值基础上的实时动态定位系统，其配置包括以下3部分：（1）基准站接收机；（2）移动站接收机；（3）数据链。此次研究如何完成42公顷大比例尺露天地形测量工作。现有设备有南方瑞得GPS一套（1基站+2流动站），全站仪2台，其他设备若干。配备专业技术人员5人。计划5个月完成地形测量工作。为了完成公司安排的测量工作，结合测量现场实际与现有设备情况，开展一系列研究工作，以指导实际生产工作。

1 GPS测量与传统测量的比较

1.1 GPS的原理

GPS定位系统是利用在轨GPS卫星、地面接收站、手持GPS定位装置形成的一套用于位置确定、速度测量的系统，当前GPS定位系统已经广泛应用于测量、规划、农业、建筑等诸多基础性行业，为其提供详实而准确的位置信息，使各行业能够得到基础性地理信息的支持，进而得到稳定的发展。

简要概述GPS原理就是利用卫星连续发送带有时间和位置信息的无线电信号，由GPS接收机接收并进行计算。由于传输的距离的差异，接收机接收到信号的时刻要比卫星发送信号的时刻延迟，通常称之为时延，因此，也可以通过时延的时间差与光速（电波速度）来确定点位之间的距离，通过解算，从而获得该点的位置信息，即X、Y坐标。

1.2 传统测量技术优缺点

20世纪中叶，随着工程建设需要，光学测量仪器成为主流测量设备，例如徕卡光学经纬仪广泛应用于我国建国初期大范围地形测量工作中。光学测量设备主要是利用测角、量边方法对地形要素进行数据采集，通过计算公式得到大地坐标。其特点是要求测站点和待测点间必须通视，并且在视距长度上有一定的限制，使得在进行大面积的测量工作时，单位工作效率低，支导线之间测量点的精度差，数据量大且难以处理平差等诸多弊端。其优势在于不必考虑电波信号强弱等因素，在小范围测量工作中，光电全站仪效率与GPS效率基本相当；对于位移观测等重复的测量任务，全站仪能够形成完整的原始记录，便于存档备案复查等工作。对于高精度基准点测量，采用高精度全站仪测量依旧是大多时采用的办法。

1.3 GPS测量技术优缺点

GPS空间定位技术的出现弥补了传统光学测量仪器通视要求的弊端。其具备任一点独立测量的、不需要通视的先决条件，避免了因遮挡而带来的通视刚性需求，大大提高了作业效率；大范围作业区域，不受距离视距设备限制；测量精度高，测量数据相对独立，误差无累积；GPS操作简便，定位精度高，其测量各点间的精度基本上是独立的，减少了测量误差传播和积累。随着GPS技术的不断发展，自动化程度越来越高，体积越来越小，重量越来越轻，为快速获取地形图数据，实现信息化、数字化奠定了坚实的基础。但GPS设备在野外实际工作中，存在部分地点信号较弱，无固定解的情况，降低测量工作效率。

1.4 南方瑞得仪器简介

此次测量工作选用的是南方瑞得R6系列产品。其精度指标如下：

码差分GNSS定位：水平：0.25m+1ppm RMS；垂直：0.50m+1ppm RMS；SBAS差分定位精度：典型＜5m 3DRMS。

静态GNSS测量：平面：±（2.5mm+0.5×10-6D）；高程：±（5mm+0.5×10-6D）。

实时动态测量：平面：±（8mm+1×10-6D）；高程：±（15mm+1×10-6D）。

另外，此次工作的设备能够全面接收北斗、GPS、GLONASS和Galileo卫星系统及各频段数据，特别支持北斗三号全球卫星信号，真正意义的全频点、全星座解算定位。产品特性如下：

续航长，采用双电池设计，6800mAh高能锂电池，搭配6800mAh智能电池杆，轻松保证30h静态作业，15h动态应用，支持热插拔，无限续航；距离远、收发一体化全功能内置电台，典型作业距离8km，满足常规作业所需；数据稳定，4G全网通模块，向下兼容，适用各种信号区域，更有多种配置可选，超远连接距离，信号传输稳定，兼容2.1标准，远程管理主机、远程采集信息，应用便利灵活，支持多种数据链传输，可用手簿、手机、平板，与手簿连接便捷稳定，全新网络架构，支持现行主流CORS系统；搭载Linux系统平台，内部实时监控，自动控温、调整功耗，运行稳定；可借助wifi连接网络，获取数据，亦可开放wifi热点，由多种设备接入，进行更加丰富的设置与调整；IP67级工业防护，无惧风雨侵袭，抗3m自由跌落；内置IMU惯性测量传感器，免校正，低延迟，超大60°测角，点到即测到。重量轻便，全新NFC闪触配对技术，可快速建立通信数据链，摆脱传统繁琐的连接过程，获得更顺畅的使用体验。

2 GPS测量与传统测量相结合的施工方式

2.1 GPS与全站仪相结合的工作方式

根据现有的人员与设备情况，结合施工现场，将人员分为2组，分别为GPS组和全站仪组，并在测区周围布设若干控制点，方便开展测绘工作。其中，主要区域为GPS测量区域，其现场坡度较大，荆条等较高、较多；全站仪测量区域主要为山脚、沟底等地类特征较为明显，且GPS信号较弱的地点；以此互补设备弱势，发挥协作优势，大大提高作业效率。

2.2 使用GPS的测绘大比例尺地形图的流程

首先到控制点附近架设基站，连接各部件后，开机并求取测区参数。流动站到控制点去检核，检查精度为水平：平面校差不应大于5cm，高程校差不应大于3mm，满足以上精度要求后，即可开始作业。一般为单人作业，一人到每个碎部点上立杆并记录数据，在记录数据时要求测量人员立点要准确，尽量稳住对中杆。采取点名编号分类测量点的方式，实现地类特征点的采集，外业测量存储的文件是专用的DAT数据库文件，不可直接用来给成图软件调用，用“测点成果输出”功能可以把原数据文件转换为用户所需要的CSV格式，转换后的格式与所用软件格式相一致，结合相应软件工具，可快速地完成数字化DTM三角网内业成图工作。日生产能力约为1000～2000点。

2.3 使用全站仪配合GPS测绘大比例尺地形图的流程

首先，根据当日生产任务，划定大致测量区域，选取该区域的控制点作为测站点，并以另一个测量控制点为后视点，架设全站仪。以此为中心，两人持棱镜进行碎步点采集，一人点号为单号，一人点号为双号，特征点由持棱镜人员进行记录。通讯方式为旗语结合对讲机方式。日生产能力约为500～1000点。

2.4 数据的管理

每日GPS组完成外业测量后，将DAT数据库文件导出，并注明测量日期；每日全站仪组完成外业测量后，将TXT文件导出，并注明测量日期；每周休息日对本周的测量数据进行整理，将两种数据文件进行格式转换，坐标转换，统一存储为CSV数据格式，并注明汇总日期。每月将测量数据进行DTM三角网绘制，及针对特殊地类碎步点进行剔除、转移等方式进行调整。绘制等高线图为地形图成果的底图，另绘制例如山脊、道路、边界线等特征点图层，汇总后，检查周工作成果，总结进度，布置下周任务。

3 实际操作中需要注意的问题

3.1 原始记录管理

虽然现代测量设备高效性远超传统测量设备，但传统测量中，对于原始记录的管理及误差管理体系还是值得新时代测绘工作中给予保留的，尤其是GPS、全站仪等数字化仪器，检查、复检等工作是需要做好原始记录的。此次工作，每日的检核和控制点复测都是检验设备精度和状态的重要过程。并且要求每日将测量区域草图进行存档。

3.2 仪器管理

此次工作采取集中对设备进行管理。其中，施工前，将设备分为GPS组和全站仪组，并将其中的电池单独存放，专人管理；每日出发工作前，各组负责检查设备及配件是否齐全，组长检查电池是否完成充电，以防止由于设备、配件不齐全影响作业量。分组管理的另一优点在于回收设备时，避免了配件遗落现场的情况发生，从而才能持续的开展大范围地形测量工作。

3.3 安全管理

此次工作时间从3月开始，预计持续到8月，跨越春夏两季，又处在野外山间，安全管理要求不得不考虑，从两方面开展，一方面是加强自身防护，除必要的劳动保护用品外，增设了防虫喷雾、防蛇鞋套及救援哨等，有效地提升了自身防护水平，确保了野外作业的人身安全；另一方面是加强用火管理，时值春夏山火高发期间，明确了野外禁止烟火的规定，有效的提升了防火意识，确保作业区安全。

3.4 环保管理

为了尽快完成测量工作，此次外业每日基本上连续作业5～7h，中间的补给按照单人的需求给与准备，为确保现场作业环境不受破坏、不受污染，要求食品、饮品的塑料包装严禁乱扔，集中回收，集中处理，确保了作业区环境不受破坏。

4 关于现代测量仪器应用的思考

此次工作历时120天完成，比计划提前30天，随着工作开展，每日工作熟练度及配合也相应提高，工作流程及标准有效得到保证，测量成果符合既定要求，得到了设计单位的一致认可。但依旧存在一些问题，可进一步改进提高。

4.1 设备效率与人员体力协调组织的思考

目前，测量设备的续航基本能够满足全天候施工的情况，反观就是人员的体能是达不到每日满负荷开展工作的，尤其是野外深山中，作业人员虽然一直维持5人，但期间轮换了多人以满足外业人员体能消耗的补充，解决方案一是增加流动站，缩短作业时间；二是制定相应的轮班制度，确保外业作业人员体能满足作业需求；三是采取新技术降低人员作业强度，进一步提高作业效率。

4.2 三维激光扫描测绘技术与无人机融合应用联想

此项目于2016年实施，当时三维激光扫描技术刚投放市场，设备价格高居不下，均为固定式扫描设备，并且其设备与作业现场环境不相符，现场较多荆条、树林等，扫描出的图像难以满足要求，未能实现。但随技术的发展，现阶段三维激光扫描技术实现了移动式，结合无人机能够大范围进行地形扫描，结合配套的数据处理软件，能够剔除荆条及树林等地表附着物，基本能够实现地形测量的精度指标，如现阶段开展此类工作，可以研究开展三维激光扫描结合无人机的形式开展，大大减少人员劳动强度，提高作业效率。

4.3 基于遥感影像技术结合外业特征点核实应用的联想

随着测绘与计算机的技术发展，航空测绘技术突飞猛进，基于遥感影像技术延伸而来的无人机航飞测量也基本能够实现大范围大比例尺地形图测量工作，并且结合相应的软件，能够将实测的地形结合影像，形成三维立体图形，实测地形的坐标、高程精度高，作业效率更高，42公顷范围预计航飞一周，就能完成外业测绘工作，如结合GPS对特征点进行采集，与航飞影像坐标进行校对，可完全替代人工碎步测量。

5 结语

随着测量仪器与计算机技术的发展，三维激光扫描、无人机航飞影像测量及内业处理软件的日益强大，相比较过去人海战术的测量方式，科技不仅仅改变了工作方式，还改变了工作模式的思维，应用科技，实现高效、安全、智能的高质量发展目标，为大范围大比例尺地形图测量工作提供解决方案。