摘要：通過(guò)對(duì)RTK技術(shù)的工作原理和影響RTK測(cè)量精度因素的分析，結(jié)合GPS RTK在地質(zhì)找礦中點(diǎn)位定測(cè)、工程點(diǎn)放樣及地形測(cè)繪工作實(shí)例，指出了RTK技術(shù)在地質(zhì)找礦測(cè)量中的優(yōu)勢(shì)以及其在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)注意的一些問(wèn)題。

　　關(guān)鍵詞：RTK技術(shù);定位;放樣;地形測(cè)量

　　1、引言

　　隨著GPS實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)(Real Time kinematic.簡(jiǎn)稱RTK)的不斷發(fā)展和成熟，其已廣泛應(yīng)用于測(cè)繪和各個(gè)行業(yè)(如：電力、公路、鐵路勘測(cè)設(shè)計(jì)和施工放樣;地形測(cè)量、土地勘界、地籍測(cè)量、房產(chǎn)測(cè)繪，地質(zhì)探礦等)。本文通過(guò)對(duì)RTK技術(shù)的工作原理和影響RTK測(cè)量精度因素的分析，結(jié)合工作實(shí)例充分展示了RTK技術(shù)在礦區(qū)測(cè)量中的優(yōu)越性以及筆者在實(shí)際測(cè)量中的一些體會(huì)，供同行們共同探討。

　　2、RTK工作原理

　　RTK技術(shù)的測(cè)量模式要求至少有兩臺(tái)同時(shí)工作的GPS接收機(jī)(一臺(tái)置于基準(zhǔn)站，一臺(tái)置于流動(dòng)站，實(shí)際工作中一般用兩臺(tái)流動(dòng)站)，利用載波相位差分技術(shù)實(shí)時(shí)處理兩個(gè)測(cè)站載波相位觀測(cè)量的差分?；鶞?zhǔn)站接收機(jī)通常設(shè)在一個(gè) 固定點(diǎn)上(已知點(diǎn)或未知點(diǎn)均可)，通過(guò)基準(zhǔn)站系統(tǒng)采集來(lái)自可用衛(wèi)星的原始數(shù)據(jù)，由串行端口送往待命的無(wú)線電發(fā)射機(jī)，發(fā)射機(jī)對(duì)包裝后的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行廣播，由流動(dòng)站電臺(tái)接收基準(zhǔn)站發(fā)來(lái)的包含基準(zhǔn)站接收GPS原始數(shù)據(jù)的信息，電臺(tái)將收到的基準(zhǔn)站原始數(shù)據(jù)經(jīng)串口轉(zhuǎn)發(fā)至流動(dòng)站接收機(jī)。根據(jù)基準(zhǔn)站與流動(dòng)站的工作原理，作業(yè)人員攜帶流動(dòng)站系統(tǒng)在測(cè)區(qū)可快速準(zhǔn)確地進(jìn)行定位測(cè)量、放樣和地形測(cè)量等工作。

　　3、影響RTK測(cè)量精度的主要因素

　　3.1 基準(zhǔn)站的選擇

　　基準(zhǔn)站的選擇是RTK測(cè)量的重要環(huán)節(jié)。要成功實(shí)施RTK測(cè)量，選擇合適的站點(diǎn)來(lái)安置基準(zhǔn)站系統(tǒng)是非常必要的，如果基準(zhǔn)站位置選擇不好，特別是在山高林密的礦區(qū)，流動(dòng)站無(wú)法接收到基準(zhǔn)站電臺(tái)的信號(hào)，則RTK就不能正常工作。此外，RTK定位測(cè)量中，流動(dòng)站隨著基準(zhǔn)站距離的不斷增大，初始化時(shí)間延長(zhǎng)，精度將會(huì)降低，甚至無(wú)法正常工作。

　　3.2 轉(zhuǎn)換參數(shù)

　　GPS RTK測(cè)量的坐標(biāo)為WGS-84坐標(biāo)成果，而在實(shí)際工作中需要的是1954年北京坐標(biāo)系、或1980西安坐標(biāo)系、亦或地方坐標(biāo)系成果。具體作業(yè)時(shí)是在測(cè)區(qū)范圍內(nèi)選擇3個(gè)以上的控制點(diǎn)，利用RTK直接觀測(cè)后求取整個(gè)測(cè)區(qū)的基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換參數(shù)。因此，在RTK測(cè)量過(guò)程中，基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換參數(shù)對(duì)RTK測(cè)量成果的影響非常明顯，如果基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換參數(shù)誤差較大，則無(wú)論觀測(cè)的效果多么好，其成果的誤差仍然是很大的。

　　3.3 儀器設(shè)備和人的因素

　　由于RTK測(cè)量設(shè)備的不同，儀器性能和抗干擾能力等因素也影響RTK的測(cè)量精度。此外，不同的作業(yè)人員的技術(shù)水平、工作經(jīng)驗(yàn)和處理問(wèn)題的方式方法也不盡相同，工作中未嚴(yán)格按要求整平對(duì)中、未進(jìn)行衛(wèi)星預(yù)報(bào)避開不利的觀測(cè)時(shí)段等，也會(huì)對(duì)RTK測(cè)量精度產(chǎn)生影響。

　　4 、測(cè)量實(shí)例及RTK技術(shù)特點(diǎn)

　　2010年6月，內(nèi)蒙古地勘六院承接了牙克石市烏奴耳河北岸銀多金屬礦的1：2000地形測(cè)繪、鉆孔及槽探定位測(cè)量和勘探線放樣工作，考慮到時(shí)間和周期以及礦區(qū)的特殊性，應(yīng)用傳統(tǒng)的方法，較難實(shí)施，因此決定采用先進(jìn)的GPS RTK技術(shù)進(jìn)行測(cè)量。

　　4.1 礦區(qū)概況

　　牙克石市烏奴耳河北岸銀多金屬礦位于烏奴耳鎮(zhèn)，礦區(qū)內(nèi)山高坡陡、溝深林密，屬于原始森林，工作環(huán)境十分惡劣。本次工作范圍約12平方公里，其地理位置為東經(jīng)：120°53′—120°57′，北緯：48°46′—48°48′。礦區(qū)周圍有國(guó)家控制點(diǎn)四個(gè)，礦區(qū)首級(jí)控制采用E級(jí)GPS控制網(wǎng)，共布設(shè)23個(gè)埋石點(diǎn)，平面采用1980西安坐標(biāo)系，中央子午線經(jīng)度為120度，3°分帶，高程采用1985國(guó)家高程基準(zhǔn)。

　　4.2 Trimble 5700GPS RTK簡(jiǎn)介

　　Trimble 5700GPS RTK是美國(guó)天寶儀器公司生產(chǎn)的雙頻GPS RTK，其標(biāo)稱精度為平面：(10+1X10-6D)mm,高程：(20+2 X10-6D)mm;初始化時(shí)間小于30s;初始化的置信度〈99.9%;跟蹤：24信道L1CA代碼，L1/L2全周期載波，P碼加密期間完全操作，WAAS衛(wèi)星跟蹤;操作溫度：-40°C—+65°C;標(biāo)準(zhǔn)配置全套R(shí)TK流動(dòng)站的重量<4kg。

　　4.3 測(cè)量的具體步驟

　　4.3.1 基準(zhǔn)的設(shè)置

　　Trimble5700 GPS RTK基準(zhǔn)站的設(shè)置步驟：

　　1)先在選定作為基準(zhǔn)站的控制點(diǎn)上架設(shè)三腳架，安裝ZephyrGeodetic天線，并將天線連接到GPS接收機(jī)上標(biāo)有“GPS”的端口。

　　2)用專用的電纜連接TRINNARKⅢ電臺(tái)和測(cè)量控制器手簿到基準(zhǔn)站GPS接收機(jī)上，接通外部電源。

　　3)啟動(dòng)測(cè)量控制器手簿，在手簿菜單中：?jiǎn)?dòng)基準(zhǔn)站接收機(jī)—新建測(cè)量任務(wù)—輸入基準(zhǔn)站名稱—選擇坐標(biāo)系統(tǒng)—選擇天線類型—輸入天線高度—斷開測(cè)量控制器手簿。

　　4.3.2 流動(dòng)站的設(shè)置

　　流動(dòng)站的設(shè)置與基準(zhǔn)站基本相同，由于流動(dòng)站的電臺(tái)采用內(nèi)置接收電臺(tái)，設(shè)置比基準(zhǔn)站簡(jiǎn)單。具體步驟為：首先將GPS接收機(jī)置入背包內(nèi)—天線裝在對(duì)中桿桿頂—連接GPS接收機(jī)接收天線—連接測(cè)量控制器手簿—啟動(dòng)流動(dòng)站接收機(jī)—設(shè)置各項(xiàng)參數(shù)并輸入流動(dòng)站天線高度—輸入校正點(diǎn)和放樣點(diǎn)坐標(biāo)。

　　4.3.3 點(diǎn)校正和轉(zhuǎn)換參數(shù)求取

　　測(cè)量人員將流動(dòng)站對(duì)中桿立于確定為測(cè)區(qū)求取轉(zhuǎn)換參數(shù)的控制點(diǎn)上精確整平對(duì)中，對(duì)其余控制點(diǎn)逐一進(jìn)行測(cè)量，全部完成后，進(jìn)行點(diǎn)校正，最終求取整個(gè)區(qū)域的平面和高程轉(zhuǎn)換參數(shù)。

　　4.3.4 點(diǎn)位測(cè)量及放樣

　　1)點(diǎn)位測(cè)量：將流動(dòng)站對(duì)中桿置于觀測(cè)點(diǎn)上，在手簿中選擇RTK測(cè)量---選擇測(cè)量點(diǎn)---輸入觀測(cè)點(diǎn)名、代碼和天線高，獲得初始化后即可開始觀測(cè)，觀測(cè)完成后，點(diǎn)擊存儲(chǔ)即可。這對(duì)工程點(diǎn)定測(cè)和地形碎部點(diǎn)采集是十分便利的。

　　2)放樣：在測(cè)量控制器手簿中選擇放樣，選中已輸入手簿中待放樣點(diǎn)點(diǎn)名，即可根據(jù)手簿屏幕的箭頭方向和距離提示進(jìn)行實(shí)地點(diǎn)位放樣。

　　4.3.5 點(diǎn)位精度的檢核

　　GPS RTK是靠接收 從地面以上約兩萬(wàn)公里的衛(wèi)星發(fā)射來(lái)的無(wú)線電信號(hào)，這些信號(hào)頻率高、功率低，不易穿透阻擋衛(wèi)星和GPS接收機(jī)之間視線的障礙物，因而采取一定的措施對(duì)RTK的測(cè)量成果質(zhì)量進(jìn)行控制是必不可少的。該礦區(qū)主要采取以下方法進(jìn)行：

　　1)每天開始測(cè)點(diǎn)和放樣前以及收工前對(duì)控制點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)。

　　2)測(cè)量過(guò)程中，對(duì)測(cè)量區(qū)域內(nèi)鄰近的點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量檢查。

　　3)從不同的基準(zhǔn)站對(duì)一定數(shù)量的點(diǎn)進(jìn)行重復(fù)測(cè)量檢查。

　　從檢查統(tǒng)計(jì)的情況看，平面誤差均小于1.5cm高程誤差最大為3.2cm,說(shuō)明RTK測(cè)量成果是穩(wěn)定可靠的。

　　4.4 RTK技術(shù)特點(diǎn)

　　本次礦區(qū)測(cè)量由于采用了先進(jìn)的RTK技術(shù)，縮短了工作周期，減少了作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，充分體現(xiàn)了RTK技術(shù)的優(yōu)越性，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

　　1)不受外界因素影響，降低了作業(yè)條件要求。GPS RTK技術(shù)不受季節(jié)、氣候和成像等影響，可全天候進(jìn)行野外測(cè)量工作;兩點(diǎn)間不要求滿足光學(xué)通視，只要求滿足“電磁波通視”。因此，和傳統(tǒng)的測(cè)量方法相比，RTK技術(shù)受通視、能見度等因素的影響和限制較小，在傳統(tǒng)測(cè)量不易進(jìn)行的復(fù)雜地區(qū)，只要能滿足RTK測(cè)量的基本條件，它都能輕松地進(jìn)行快速的測(cè)量和放樣。

　　2)測(cè)量精度高，誤差相互獨(dú)立、不積累、不傳遞。只要能滿足RTK測(cè)量的基本要求，在規(guī)定的作業(yè)半徑范圍內(nèi)，RTK測(cè)量的精度能達(dá)到厘米級(jí)。傳統(tǒng)的作業(yè)方法在進(jìn)行測(cè)量和放樣時(shí)需要逐級(jí)進(jìn)行設(shè)站，造成測(cè)量誤差傳遞、積累，采用RTK進(jìn)行測(cè)量由于精度比較均勻，因此其誤差相互獨(dú)立，不會(huì)積累也不存在傳遞。

　　3)集成化、自動(dòng)化程度高、數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)。由于RTK系統(tǒng)內(nèi)集成了強(qiáng)大的測(cè)量和放樣功能，工作十分方便，觀測(cè)過(guò)程中，星數(shù)、PDOP(點(diǎn)位精度衰減因子)值、模糊固定狀況、點(diǎn)位精度情況等均可在手簿上顯示出來(lái)，使用起來(lái)較為方便。

　　4)攜帶方便，操作簡(jiǎn)單。以Trimble 5700 GPS RTK為例，整套R(shí)TK流動(dòng)站設(shè)備的重量小于4Kg，特別是在通行不便的山區(qū)攜帶更方便，并可以進(jìn)行拆裝，大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，這對(duì)于施測(cè)困難的地區(qū)尤為重要。此外，RTK手簿內(nèi)置中文菜單，測(cè)量人員參照使用說(shuō)明能盡快熟練和掌握。

　　5)節(jié)約人力，縮短周期，工作效率高。RTK流動(dòng)站測(cè)量工作，大多情況下只需1人進(jìn)行操作，而且?guī)酌腌娂纯赏瓿梢粋€(gè)點(diǎn)的測(cè)量工作，作業(yè)速度快，大大節(jié)省了工作時(shí)間和生產(chǎn)費(fèi)用，提高工作效率。

　　5、結(jié)語(yǔ)

　　總之,RTK測(cè)量技術(shù)具有常規(guī)作業(yè)方法無(wú)可比擬的優(yōu)越性,在實(shí)際作業(yè)過(guò)程中也具有很多優(yōu)勢(shì),但RTK測(cè)量也存在一定的技術(shù)限制,在樹木高大的密林區(qū)，衛(wèi)星信號(hào)被屏蔽，不能解算出固定解，因此只有充分了解RTK測(cè)量技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì),用其利，避其害,才能更好地把RTK技術(shù)應(yīng)用到測(cè)繪的各個(gè)行業(yè)中.