RTK技術(shù)在礦山測(cè)量工程中的應(yīng)用研究

張代航，趙 浩，冉怡靜

（商洛西北有色七一三總隊(duì)有限公司，陜西 商洛 726000）

1 礦山測(cè)量工程中應(yīng)用RTK技術(shù)的優(yōu)勢(shì)分析

1.1 應(yīng)用RTK技術(shù)能夠提高礦山測(cè)量工程的自動(dòng)化水平

在礦山測(cè)量工程中應(yīng)用RTK技術(shù)能有效提高礦山測(cè)量工作的自動(dòng)化水平。RTK技術(shù)以GPS、計(jì)算機(jī)以及網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)為基礎(chǔ)，自動(dòng)完成數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)以及處理分析等多項(xiàng)測(cè)量任務(wù)，不僅使礦山測(cè)量工程的外業(yè)測(cè)量工作更加便捷高效，還有效減少人為因素對(duì)測(cè)量精度的影響。

1.2 應(yīng)用RTK技術(shù)能夠提高礦山測(cè)量工程的適應(yīng)性

在工作區(qū)域范圍內(nèi)既要滿足生態(tài)環(huán)境保護(hù)的要求，又要達(dá)到礦山地質(zhì)勘查的目的。為礦山統(tǒng)籌規(guī)劃，優(yōu)化設(shè)計(jì)，合理避讓各類生態(tài)保護(hù)區(qū)及生態(tài)保護(hù)紅線，減少勘查活動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響，以綠色勘查為導(dǎo)向。傳統(tǒng)的礦山測(cè)量會(huì)受到地形地貌環(huán)境等多種因素的制約，外業(yè)測(cè)量的難度較大。而RTK技術(shù)具有較好的適應(yīng)性，對(duì)通視條件的要求不高，不要求各控制點(diǎn)之間必須保持通視條件，僅需達(dá)到電磁波通視以及對(duì)天通視即可，因此能滿足在多種地形條件下的測(cè)量要求，為礦山測(cè)量工程的開展提供了重要的技術(shù)支撐，有效提高礦山測(cè)量的精度和效率[1]。

1.3 應(yīng)用RTK技術(shù)能夠提高礦山測(cè)量工程的質(zhì)量效率

在陜西省山陽(yáng)縣夏家店金（釩）礦區(qū)，礦區(qū)相對(duì)比高為400m，采用傳統(tǒng)的測(cè)量方法與RTK測(cè)量同樣的勘探線進(jìn)行對(duì)比。采用RTK設(shè)備(1+3)臺(tái)套工作，一個(gè)臺(tái)班施測(cè)勘探線3條,累計(jì)長(zhǎng)度3.0km，所用測(cè)量人員8個(gè)。采用傳統(tǒng)全站儀施測(cè)，完成同樣的工作量，耗時(shí)4個(gè)臺(tái)班，所用測(cè)量人員16個(gè)。由以上結(jié)論可知，同樣的工作量采用RTK測(cè)量不僅節(jié)約時(shí)間，而且減少了測(cè)量人員，直接減少了工程施工費(fèi)用。與傳統(tǒng)礦山測(cè)量工程技術(shù)相比，RTK技術(shù)的應(yīng)用能夠更有效提高礦山測(cè)量工程的質(zhì)量效率。其RTK不僅能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)采集測(cè)量，而且可以自動(dòng)完成數(shù)據(jù)的處理分析以及地形圖繪制等任務(wù)，減少了人為因素對(duì)測(cè)量成果準(zhǔn)確性的影響，同時(shí)也是測(cè)量的效率有了明顯的提升。

1.4 應(yīng)用RTK技術(shù)能夠降低礦山測(cè)量工程的操作難度

應(yīng)用RTK技術(shù)進(jìn)行礦山測(cè)量時(shí)設(shè)置一次基準(zhǔn)站，可一次性完成5km半徑范圍內(nèi)的測(cè)量工作。礦山區(qū)域大部分都在山區(qū)，礦區(qū)相對(duì)比高一般都在300m～500m,采用傳統(tǒng)的測(cè)量方法需要頻繁移動(dòng)測(cè)量?jī)x器設(shè)備，測(cè)量誤差累計(jì)就越來(lái)越大，測(cè)量成果難以滿足礦山測(cè)量工程的規(guī)范要求。采用RTK技術(shù)測(cè)量減少了誤差累計(jì)的幾率，同一個(gè)基準(zhǔn)站下的多個(gè)流動(dòng)站測(cè)量誤差不在累計(jì)，有效的提高測(cè)量的精度。RTK操作與全站儀等測(cè)量技術(shù)設(shè)備相比，其RTK操作更為簡(jiǎn)便，自動(dòng)化和信息化程度更高，可以自動(dòng)完成數(shù)據(jù)的采集和存儲(chǔ)處理，降低測(cè)量人員的勞動(dòng)強(qiáng)度還提高了測(cè)量精度。

2 礦山測(cè)量工程中RTK技術(shù)應(yīng)用的主要用途分析

2.1 應(yīng)用RTK技術(shù)進(jìn)行礦山測(cè)量工程控制網(wǎng)的布設(shè)

傳統(tǒng)的礦山測(cè)量工程在布設(shè)控制網(wǎng)時(shí)由于需保持控制點(diǎn)之間的通視，而礦山的實(shí)際地形條件和植被茂密卻無(wú)法滿足常規(guī)測(cè)量通視要求，因此控制網(wǎng)的布設(shè)難度較高。而應(yīng)用RTK技術(shù)進(jìn)行控制網(wǎng)的布設(shè)時(shí)能夠在通視條件相對(duì)較差的情況下能夠精準(zhǔn)確定控制點(diǎn)點(diǎn)位的三維坐標(biāo)（X、Y、H），不僅有效提高控制點(diǎn)定位精度，還提高了控制網(wǎng)布設(shè)的效率，降低了控制網(wǎng)測(cè)量的難度，減輕了礦山工程測(cè)量人員的工作強(qiáng)度，為礦山測(cè)量工程的有序開展奠定了良好的基礎(chǔ)。

2.2 應(yīng)用RTK技術(shù)進(jìn)行礦山測(cè)量放樣

放樣測(cè)量是礦山測(cè)量工程中的重要工作內(nèi)容之一，其放樣測(cè)量的精度對(duì)于礦山開采中的界限確定和開挖平臺(tái)高程定位的準(zhǔn)確性等都會(huì)產(chǎn)生較大的影響，因此對(duì)測(cè)量的精度有很高的要求。因此應(yīng)在礦山測(cè)量放樣工作中應(yīng)用RTK技術(shù)，可以提高礦山測(cè)量工程的質(zhì)量和效率。在應(yīng)用RTK技術(shù)進(jìn)行測(cè)量放樣時(shí)，以高等級(jí)GPS控制點(diǎn)為基礎(chǔ)，在礦區(qū)的合適制高點(diǎn)上，建立GPS-RTK基準(zhǔn)站。對(duì)基準(zhǔn)站進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，實(shí)測(cè)測(cè)區(qū)外圍4個(gè)高等級(jí)GPS點(diǎn)的地心坐標(biāo)，根據(jù)已知的高等級(jí)GPS點(diǎn)的已知坐標(biāo)，求得GPS地心坐標(biāo)～已知坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換參數(shù)，并在第5個(gè)高等級(jí)GPS點(diǎn)上進(jìn)行測(cè)量驗(yàn)證。確保坐標(biāo)值準(zhǔn)確無(wú)誤，為準(zhǔn)確確定地理坐標(biāo)創(chuàng)造有利條件。在放樣測(cè)量過(guò)程中應(yīng)保持控制點(diǎn)數(shù)量符合測(cè)量要求，并要合理控制測(cè)量范圍，科學(xué)選擇布點(diǎn)位置[2]。測(cè)量人員應(yīng)在電子簿中輸入放樣點(diǎn)設(shè)計(jì)坐標(biāo)，之后在待測(cè)區(qū)域內(nèi)移動(dòng)RTK流動(dòng)站接收裝置，確保接收設(shè)備可以順利接收定位觀測(cè)數(shù)據(jù)，以準(zhǔn)確確定待測(cè)點(diǎn)位坐標(biāo)值。通過(guò)RTK技術(shù)開展礦山測(cè)量放樣工作能夠提高測(cè)量的效率和精度，為礦山的開采作業(yè)管理提供可靠的測(cè)量成果數(shù)據(jù)。

2.3 應(yīng)用RTK技術(shù)進(jìn)行礦山測(cè)量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換處理

傳統(tǒng)的礦山測(cè)量工程在完成對(duì)待測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)的采集后還需要對(duì)定位坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理，不僅轉(zhuǎn)換處理難度較大，而且也加大了測(cè)量人員的工作強(qiáng)度。而應(yīng)用RTK技術(shù)可以自動(dòng)完成礦山測(cè)量數(shù)據(jù)的測(cè)量、采集以及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，提高了坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的效率，減少了由于人為計(jì)算失誤而造成的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤，更好的保證了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理的準(zhǔn)確性。在應(yīng)用RTK技術(shù)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換時(shí)應(yīng)注意，其坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的參考坐標(biāo)應(yīng)達(dá)到4個(gè)以上（規(guī)范要求至少3個(gè)已知點(diǎn)），且應(yīng)確保其精度符合數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換要求。

2.4 應(yīng)用RTK技術(shù)進(jìn)行礦山變形測(cè)量控制

礦山區(qū)域往往會(huì)受到開采作業(yè)等多種因素的影響而出現(xiàn)局部變形的情況，為實(shí)現(xiàn)對(duì)變形地區(qū)的有效監(jiān)測(cè)，傳統(tǒng)的礦山測(cè)量工程主要采用的是選擇不同的時(shí)間點(diǎn)對(duì)同一監(jiān)測(cè)目標(biāo)進(jìn)行高程以及水平測(cè)量，并通過(guò)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的對(duì)比分析實(shí)現(xiàn)對(duì)礦區(qū)局部地面是否存在變形位移等情況進(jìn)行判斷。這種測(cè)量方式不僅需要投入大量的人力物力資源，而且測(cè)量的時(shí)效性和連續(xù)性都存在較大的局限性,因此應(yīng)積極采用RTK技術(shù)對(duì)礦山區(qū)域進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)。在測(cè)量時(shí)應(yīng)首先在待測(cè)區(qū)域內(nèi)合理設(shè)置基準(zhǔn)站和觀測(cè)點(diǎn)，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)的構(gòu)建，之后就可以通過(guò)專業(yè)測(cè)量設(shè)備連續(xù)動(dòng)態(tài)觀測(cè)各點(diǎn)的實(shí)時(shí)三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，并可以通過(guò)專業(yè)計(jì)算機(jī)軟件自動(dòng)對(duì)所采集的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析對(duì)比，然后給出相應(yīng)的分析結(jié)果。RTK技術(shù)的應(yīng)用極大的提高了測(cè)量數(shù)據(jù)的時(shí)效性，并可以實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)目標(biāo)的連續(xù)動(dòng)態(tài)觀測(cè)，所采集的數(shù)據(jù)更加全面完整。同時(shí)RTK技術(shù)還能夠利用計(jì)算機(jī)軟件自動(dòng)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，提高了分析的效率和客觀性，減少了人為因素對(duì)判斷結(jié)果準(zhǔn)確性和客觀性的影響，為礦山的管理提供了更加可靠的參考依據(jù)。

2.5 應(yīng)用RTK技術(shù)對(duì)礦山地形復(fù)雜區(qū)域進(jìn)行測(cè)量

由于礦區(qū)往往地形條件較為復(fù)雜，傳統(tǒng)的礦山測(cè)量工程技術(shù)往往難以對(duì)礦山進(jìn)行全面詳細(xì)的測(cè)量，外業(yè)測(cè)量工作的難度和強(qiáng)度較大，制約了測(cè)量質(zhì)量和效率的提高。而在礦山測(cè)量工程中應(yīng)用RTK技術(shù)后，由于RTK技術(shù)應(yīng)用的靈活性較高，能夠很好的適應(yīng)多種地形條件的測(cè)量要求，因此不僅有效提高了復(fù)雜地形條件下礦山測(cè)量的精度和時(shí)效性，同時(shí)也減輕測(cè)量人員的外業(yè)測(cè)量難度，為礦山測(cè)量工作的有序開展提供了重要的技術(shù)支撐。

2.6 應(yīng)用RTK技術(shù)進(jìn)行礦山地形圖的繪制

應(yīng)用RTK技術(shù)還可以對(duì)礦山進(jìn)行地質(zhì)勘查，為確定礦產(chǎn)儲(chǔ)藏位置提供可靠的依據(jù)。同時(shí)還可利用RTK技術(shù)自動(dòng)完成地形圖的繪制，并將各種勘查信息集成到電子地形圖中，為礦山開采計(jì)劃的制定以及生產(chǎn)管理提供參考數(shù)據(jù)。在礦山測(cè)量工程實(shí)踐中，在完成了對(duì)被測(cè)目標(biāo)相關(guān)數(shù)據(jù)信息的測(cè)量采集后，通過(guò)RTK系統(tǒng)中的專業(yè)軟件可以自動(dòng)完成對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、傳輸、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以及整理分析。然后再利用繪圖軟件自動(dòng)完成礦區(qū)地形圖的編制任務(wù)，并可以根據(jù)實(shí)際需要輸出不同比例尺的地形圖，不僅極大的提高了地形圖繪制的效率，也減少了人為因素對(duì)地形圖繪制精度的影響，并為地形圖的查詢應(yīng)用提供便利。

3 礦山測(cè)量工程中RTK技術(shù)應(yīng)用的注意事項(xiàng)分析

3.1 合理劃分待測(cè)目標(biāo)區(qū)域

由于礦山地形較為復(fù)雜，在一些區(qū)域存在信號(hào)覆蓋盲點(diǎn)，會(huì)對(duì)測(cè)量的精度和全面性產(chǎn)生不利的影響。因此在應(yīng)用RTK技術(shù)進(jìn)行礦山測(cè)量的工作實(shí)踐中，測(cè)量人員應(yīng)根據(jù)RTK測(cè)量設(shè)備的標(biāo)稱范圍合理對(duì)施工區(qū)域進(jìn)行劃分，一般測(cè)量范圍不應(yīng)在2/3標(biāo)稱半徑范圍外，以防止出現(xiàn)信號(hào)衰減等問(wèn)題。同時(shí)，測(cè)量人員應(yīng)合理確定基準(zhǔn)站位置，盡量選擇在工作區(qū)域內(nèi)開闊的制高點(diǎn)，遠(yuǎn)離大功率信號(hào)發(fā)射塔、高壓線塔等。并可以采用信號(hào)增強(qiáng)設(shè)備等保證信號(hào)強(qiáng)度以及接收的連續(xù)性，從而提高測(cè)量的精度和效率。

3.2 合理確定施測(cè)時(shí)間

由于RTK技術(shù)的應(yīng)用效果會(huì)受到電離層等因素的影響，特別是在中午等時(shí)段，電離層干擾較為強(qiáng)烈，會(huì)直接影響測(cè)量的精度。因此在施測(cè)時(shí)應(yīng)盡量選擇11時(shí)前以及15：30時(shí)后的時(shí)段開展測(cè)量工作，以提高RTK技術(shù)的應(yīng)用效果。最好避開RTK信號(hào)質(zhì)量不佳的時(shí)段進(jìn)行測(cè)量，確保測(cè)量的精度能夠達(dá)到礦山測(cè)量工程的要求。

3.3 科學(xué)處理異常數(shù)據(jù)

在一些礦山測(cè)量工程中應(yīng)用RTK技術(shù)時(shí)會(huì)出現(xiàn)高程測(cè)量數(shù)據(jù)異常等問(wèn)題，這主要是由于礦山地形復(fù)雜且往往存在較為明顯的起伏變化，對(duì)高程測(cè)量數(shù)據(jù)精度會(huì)產(chǎn)生一定的影響。為了解決這一問(wèn)題，測(cè)量人員在測(cè)量實(shí)踐中應(yīng)采取聯(lián)合測(cè)量等方式，以保證各測(cè)點(diǎn)的高程數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

3.4 積極采用質(zhì)量性能較好的測(cè)量?jī)x器

為提高RTK技術(shù)在礦山測(cè)量工程中的測(cè)量精度和效率，應(yīng)根據(jù)礦山測(cè)量工程的實(shí)際需要選擇質(zhì)量性能較好的測(cè)量?jī)x器設(shè)備，并要加強(qiáng)對(duì)測(cè)量?jī)x器設(shè)備的日常管理維護(hù)，確保測(cè)量設(shè)備狀態(tài)良好、性能穩(wěn)定、運(yùn)行正常，從而為保證測(cè)量精度創(chuàng)造良好的前提條件。

4 總結(jié)

在礦山測(cè)量工程中積極推廣RTK技術(shù)，不斷擴(kuò)大RTK技術(shù)的應(yīng)用范圍，拓展其應(yīng)用途徑，以全面提高礦山工程測(cè)量的自動(dòng)化和信息化水平，為礦山的規(guī)劃建設(shè)以及管理決策提供更加全面、可靠的成果數(shù)據(jù)，從而推動(dòng)我國(guó)礦山行業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展。