摘 要：地形測量是礦山建設(shè)時期和生產(chǎn)時期的重要一環(huán)，測量工作及測量成果是為礦山生產(chǎn)服務(wù)的。隨著測繪科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展，礦山測量也不斷創(chuàng)新和發(fā)展，面對各種挑戰(zhàn)和機(jī)遇同在的關(guān)鍵時代，GPS RTK技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使得我們在測量工作中得到極大便利。云南地區(qū)山高林密，地勢起伏較大，日常工作中經(jīng)常出現(xiàn)各種問題，導(dǎo)致工作進(jìn)度放緩本文主要以云南普洱市某礦業(yè)公司礦區(qū)為例，結(jié)合天寶R8型GPS在礦山地形測量中的實際應(yīng)用，作為探討。
關(guān)鍵詞：地形測量；GPS-RTK；應(yīng)用
0 前言
測繪地形圖的作業(yè).即對地球表面的地物、地形在水平面上的投影位置和高程進(jìn)行測定，并按一定比例縮小，用符號和注記繪制成地形圖的工作.現(xiàn)在我們使用全站儀結(jié)合GPS RTK采集野外碎步點的坐標(biāo)和高程.在銀子山地形測量工作中，我們面臨著山高林密，道路不通等客觀問題。使用傳統(tǒng)方法用全站儀進(jìn)行地形測量，則對其控制網(wǎng)之間的通視，測區(qū)視野等要求高，且測量進(jìn)度慢，難以實現(xiàn)。采用GPS RTK測量系統(tǒng)，則無太多條件限制，單人即可操作，節(jié)約時間以及人工、成本等。
1 GPS-RTK測量系統(tǒng)技術(shù)簡介
1.1GPS-RTK測量系統(tǒng)組成
實時動態(tài)測量（RTK）Real Time Kinematic定位技術(shù)是基于載波相位觀測值的實時動態(tài)GPS定位技術(shù)，它是GPS測量技術(shù)發(fā)展中的一個新突破，它能夠?qū)崟r地提供測站點在指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果，并達(dá)到厘米級精度。在RTK作業(yè)模式下，基準(zhǔn)站通過數(shù)據(jù)鏈將其觀測值和測站坐標(biāo)信息一起傳送給流動站。流動站不僅通過數(shù)據(jù)鏈接收來自基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)，還要采集GPS觀測數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測值進(jìn)行實時處理。流動站可處于靜止?fàn)顟B(tài)，也可處于運(yùn)動狀態(tài)。RTK技術(shù)的關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)處理技術(shù)和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)RTK技術(shù)可以運(yùn)用于地形測量、工程放樣、靜態(tài)控制等多種測量工作。其技術(shù)系統(tǒng)配置包括以下三部分：（1）基準(zhǔn)站接收機(jī)；（2）移動站接收機(jī)；（3）數(shù)據(jù)鏈。
1.2 GPS-RTK定位原理
基準(zhǔn)站接收機(jī)設(shè)在具有已知坐標(biāo)（也可無已知坐標(biāo)，地勢較高）的參考點上，連續(xù)接收所有可視GPS衛(wèi)星信號，并將測站的坐標(biāo)、觀測值、衛(wèi)星跟蹤狀態(tài)及接收機(jī)工作狀態(tài)通過數(shù)據(jù)鏈發(fā)送出去，移動站接收機(jī)在跟蹤GPS衛(wèi)星信號的同時接收來自基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)，獲取所在點相對于基準(zhǔn)點的坐標(biāo)。
1.3影響GPS-RTK測量精度的因素
影響GPS-RTK精度和可靠性的因素，GPS系統(tǒng)本身的影響因素是測量人員無法控制的，這些因素包括GPS衛(wèi)星星數(shù)、衛(wèi)星圖形和大氣狀況。RTK系統(tǒng)的影響因素主要包括基準(zhǔn)站精度，模糊度解算誤差、動態(tài)基線解算誤差（已由GPS主機(jī)程序解算），坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換誤差在于坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的解算。人為誤差的造成，應(yīng)注意在外業(yè)測量過程中注意氣泡居中等問題的操作，用于減小偶然誤差，消除人為誤差，提高精度。
2 GPS RTK在高原礦區(qū)地形測量中應(yīng)用
2.1測區(qū)概況
測區(qū)處于云貴高原西南緣，位于普洱市城區(qū)北西方向平距約45千米處，屬橫斷山系縱谷區(qū)南段，山脈與主要河流呈北西、近東西走向，受構(gòu)造運(yùn)動的急劇間歇抬升，河谷深切，山嶺縱橫交錯，地形復(fù)雜。區(qū)域內(nèi)海拔最高點白馬山1731米，最低點為評價區(qū)南端的瀾滄江河谷，海拔650米，相對最大高差為1081米，一般切割深度一般400-1000米，平均曲率半徑為6363km。測區(qū)屬熱帶季風(fēng)氣候，冬無嚴(yán)寒，夏無酷暑，雨量充沛，四季不明顯，具典型的立體氣候特征。區(qū)域內(nèi)森林覆蓋率大于80%，1000米以下的河谷、丘陵和低山地帶，為季雨林分布區(qū)，林中層次結(jié)構(gòu)復(fù)雜，藤本植物較多；海拔1000--1500米之間，為山地常綠闊葉林分布區(qū)；海拔1500以上，為山地針闊葉混交林分布區(qū)。
2.2儀器設(shè)備及人員配置
為保證按時保質(zhì)保量完成本次測量工作，公司在設(shè)備投入和安排上力保完備和可靠、便捷。設(shè)備主要是用美國天寶R8（GPS-RTK）雙頻接收機(jī)4臺、全站儀（徠卡TCR1202）1臺作為主要的測量設(shè)備，測區(qū)所使用的儀器設(shè)備在使用前均經(jīng)過嚴(yán)格的檢驗及校正。測區(qū)1：2000數(shù)字化地形圖測繪采用RTK采集數(shù)據(jù)，使用GPS數(shù)據(jù)處理軟件處理數(shù)據(jù)，室內(nèi)采用南方CASS.70數(shù)字測圖軟件進(jìn)行編繪的全野外數(shù)字化成圖作業(yè)方式。
2.3GPS-RTK地形測繪
2.3.1圖根控制
圖根點加密直接采用動態(tài)RTK測量，標(biāo)稱精度：平面：（10+1×10-6）mm、垂直：（20+1×10-6）mm。測量前分片區(qū)采用4個等級控制GPS點進(jìn)行校點，并用未參入校點的其它等級控制點進(jìn)行檢核，均滿足精度要求。圖根點測量時，采用三腳支架架設(shè)GPS移動站，每個點的坐標(biāo)高程測量20次，取平均值作為最后成果。圖根點的密度滿足數(shù)字化不低于4點/平方公里的要求。
2.3.1 全數(shù)字地形測繪
地形圖野外數(shù)據(jù)采集用RTK結(jié)合全站儀的方法進(jìn)行。在地形起伏較小，視野開闊的地方使用RTK進(jìn)行地物及地形點的坐標(biāo)高程數(shù)據(jù)采集；其他植被較高且茂盛、地形復(fù)雜高差較大以及居民區(qū)等地方使用全站儀野外采點。RTK野外采點前，分片區(qū)使用該片區(qū)均勻分布的6個等級控制點進(jìn)行校點，計算出該片區(qū)的轉(zhuǎn)換七參數(shù)，使用其他至少兩個以上未參入校點的等級控制點進(jìn)行檢查（平面較差小于5cm，高程較差小于30√Dmm），確保地形、地物點的平面和高程數(shù)據(jù)的采集精度。校點合格后，每次開機(jī)測量之前使用1-2個控制點再次進(jìn)行檢查，以保證野外數(shù)據(jù)采集的可靠性。
重要地物、地形的測繪：對地形復(fù)雜區(qū)進(jìn)行重點測繪，作好記錄。居民地的各類建筑物、構(gòu)筑物及主要附屬設(shè)施準(zhǔn)確測繪實地外圍輪廓，房屋的輪廓以墻基外角為準(zhǔn)。建筑物和圍墻輪廓凹凸在圖上小于0.4mm，簡單房屋及臨時房屋，圍墻、柵欄、欄桿等根據(jù)其永久性、規(guī)整性、重要性等進(jìn)行綜合取舍。真實反映建筑結(jié)構(gòu)特征。 山頂、鞍部、山脊、山腳、谷底、谷口、溝底、溝口、臺地、河川湖池岸旁、水涯線上以及其他地面傾斜變換處，均應(yīng)測高程注記點。
2.3.2 全數(shù)字地形圖繪制
地形圖繪制中，主要是利用AUTO CAD、南方CASS7.0繪圖軟件。在地形圖中，按點、線、面進(jìn)行分類，獨立地物以點及相應(yīng)符號代碼表示，線性地物數(shù)據(jù)盡可能保持其連續(xù)性，有面積屬性的地物、地貌，其邊界數(shù)據(jù)保持連續(xù)性。
公路在圖上按實寬依比例尺表示，并注記道路等級。道路通過居民地不斷開，按真實位置繪出。明顯小路按不依比例測定，并在圖上標(biāo)出。永久性的電力線、電信線準(zhǔn)確表示，電桿、配電室位置進(jìn)行實測。多種線路在同一桿架上時，只表示主要的，并用相應(yīng)符號表示出來。對自然水溝、工人溝渠、壩堤以及它水利設(shè)施準(zhǔn)確測繪，溝底適當(dāng)標(biāo)注高程點。
地形圖上的高程注記點分布均勻，1：2000地形圖一般為50米注記1個點，平坦及地形簡單地區(qū)可放寬至1.5倍，地貌變化較大的丘陵地、山地與高山地應(yīng)適當(dāng)加密。
地貌和土質(zhì)的測繪，圖上準(zhǔn)確表示其形態(tài)、類別和分布特征。對自然形態(tài)的地貌用等高線表示，崩塌殘蝕地貌、坡、坎和其它特征地貌應(yīng)用相應(yīng)符號或用等高線配合表示。各種自然形成和人工修筑的坡、坎，其坡度在70°以上時表示為陡坎，70°以下時表示為斜坡，當(dāng)坡、坎比高小于1/2基本等高距或在圖上長度小于5mm時，不表示，坡、坎密集時進(jìn)行適當(dāng)取舍。陡坎、斜坡在上下方分別測注高程或測注上（或下）方高程點。
地形圖上正確反映出植被的類別特征和范圍分布，對旱地、菜地、果園實測范圍，配置相應(yīng)的符號表示。地埂寬度在圖上大于1mm的應(yīng)用雙線表示，小于1mm的用單線表示。地塊內(nèi)測注有代表性的高程點。
對各種名稱、說明注記和數(shù)字注記準(zhǔn)確標(biāo)注，請本地村民一同進(jìn)行踏勘，核實圖上所有居民地、大溝、山脊、道路等地理名稱，并表示在地形圖上。
3 GPS RTK在高原礦區(qū)地形測量精度分析
3.1測量成果質(zhì)量
將測區(qū)按地形坡度劃分為3個片區(qū)，分別對地物點的平面和高程精度進(jìn)行統(tǒng)計，結(jié)果如下：
通過對表3-1及表3-2的分析，在使用GPS-RTK進(jìn)行測量時，地形地貌的復(fù)雜程度對地形圖成圖精度影響不明顯，但是地表植被覆蓋會對地形圖精度造成一定影響，主要原因是影響GPS-RTK衛(wèi)星信號，進(jìn)而影響測圖精度。但總體來講，均能滿足大比例尺地形圖測圖的精度要求。
3.2GPSRTK技術(shù)優(yōu)越性分析
1）測量精度、可靠性較高
RTK技術(shù)能夠滿足礦山實地測量中對導(dǎo)線和四等水準(zhǔn)測量的要求。由于RTK技術(shù)不同于常規(guī)的控制測量，不可能完全用常規(guī)控制測量的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來衡量，尤其是在邊長較短的相鄰點表現(xiàn)比較明顯。RTK技術(shù)的測量誤差均勻、獨立，不存在誤差積累，精度可靠程度較高。
2）操作簡便、靈活
RTK技術(shù)操作簡便，靈活方便，工作狀態(tài)穩(wěn)定。能快速、準(zhǔn)確地測定圖根點、工程點的坐標(biāo)和高程，實時提供精度可達(dá)厘米級經(jīng)檢核的三維坐標(biāo)。與傳統(tǒng)的測圖方法相比，人員少，費(fèi)用省，效率高。
3.3GPSRTK技術(shù)存在的問題與對策
雖然RTK技術(shù)在礦山測量中有較廣闊的應(yīng)用前景，但是由于礦區(qū)特殊的環(huán)境，存在一些不利于RTK作業(yè)的因素，如山谷和森林等。在應(yīng)用中，就發(fā)現(xiàn)一些測量過程中的一些問題：
1）受衛(wèi)星狀況限制
當(dāng)衛(wèi)星系統(tǒng)位置對美國是最佳的時候，世界上有些國家在某一確定的時間段仍然不能很好地被衛(wèi)星所覆蓋，容易產(chǎn)生假值。另外，在高山峽谷深處及密集森林區(qū)、城市高樓密布區(qū)，衛(wèi)星信號被遮擋時間較長，使一天中可作業(yè)時間受限制。產(chǎn)生假值問題采用RTK測量成果的質(zhì)量控制方法可以發(fā)現(xiàn)。作業(yè)時間受限制可由選擇作業(yè)時間來解決。
2）天空環(huán)境影響。
白天中午，受電離層干擾大，共用衛(wèi)星數(shù)少，常接受不到5顆衛(wèi)星，因而初始化時間長甚至不能初始化，也就無法進(jìn)行測量。我們做過試驗，在同樣的條件和同樣的地點上進(jìn)行RTK測量，上午12點之前和下午2：30分之后，RTK測量結(jié)果準(zhǔn)而快，而中午時分，很難進(jìn)行RTK測量，可見選擇作業(yè)時段的重要性。
3）數(shù)據(jù)鏈傳輸受干擾和限制、作業(yè)半徑比標(biāo)稱距離小的問題
RTK數(shù)據(jù)鏈傳輸易受到障礙物如高大山體、高大建筑物和各種高頻信號源的干擾，在傳輸過程中衰減嚴(yán)重，嚴(yán)重影響外業(yè)精度和作業(yè)半徑。在地形起伏高差較大的山區(qū)和城鎮(zhèn)密樓區(qū)數(shù)據(jù)鏈傳輸信號受到限制。另外，當(dāng)RTK作業(yè)半徑超過一定距離（一般為幾公里，每種機(jī)型在不同的環(huán)境又各不相同）時，測量結(jié)果誤差超限，所以RTK的實際作業(yè)有效半徑比其標(biāo)稱半徑要小很多，工程實踐和專門研究表明，RTK確定整周模糊度的可靠性最高為95%，RTK比靜態(tài)GPS還多出一些誤差因素如數(shù)據(jù)鏈傳輸誤差等。因此，和GPS靜態(tài)測量相比，RTK測量更容易出錯，必須進(jìn)行質(zhì)量控制。
4 結(jié)論
實踐證明GPSRTK測量技術(shù)給礦山測量帶來了重大的技術(shù)手段變革，極大地方便了測量工作者的日常工作，隨著其技術(shù)的不斷進(jìn)步，必將給礦山測量帶來更大的便利，它改變了傳統(tǒng)的測量模式，它能夠?qū)崟r完成厘米級定位精度和在不通視的情況下遠(yuǎn)距離測量坐標(biāo)，它具有需要的測量人員少、速度快、不需要同時觀測、精度高等特點，能夠極大地提高工作效率。但是它的作業(yè)方式是依賴于有足夠的衛(wèi)星數(shù)、穩(wěn)健的數(shù)據(jù)鏈等外界條件，在礦山測量中顯得很突出，有時會出現(xiàn)無法正常作業(yè)的情況，這就需要不斷完善GPS RTK技術(shù)，尋求先進(jìn)的作業(yè)方式。
參考文獻(xiàn)
[1]武漢測繪科技大學(xué)測量平差教研室編著；《測量平差基礎(chǔ)》；測繪出版社；1996年.
[2]劉大杰，施一民等；《全球定位系統(tǒng)（GPS）的原理與數(shù)據(jù)處理[M]》；同濟(jì)大學(xué)出版社；1996年.
[3]《全國礦業(yè)權(quán)實地核查工作指南與技術(shù)要求》；中國大地出版社；2009年.
[4]徐紹銓，張華海，楊志強(qiáng)；《GPS測量原理及應(yīng)用》；武漢測繪科技大學(xué)出版社；1997年.
[5]《地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測量規(guī)范》；GB/T18341-2001；國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布；2001年.
[6]《全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》；GB/T18314-2009；國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，國家標(biāo)準(zhǔn)化委員會發(fā)布；2009年.
