GPSRTK和全站仪在煤矿井田区域地形图测图中的应用

摘 要：随着我国煤矿技术和自动化水平的不断提高，对煤矿制图单位也提出了更高要求，传统的平板测绘方式已经越来越不能满足生产的需要，取而代之的是成图速度更快，坐标精度更高的数字测图技术。目前，由于GPS和全站仪等高精度设备售价的不断降低，GPS和全站仪等设备已经成为各煤矿单位首选的测图仪器。由于GPS和全站仪使用的条件不同，对于条件特殊或复杂（如高层建筑物遮挡、茂密树林或地物繁多等）的区域，仅仅使用一种设备，不仅会影响工程的进度，有时甚至无法完成项目。因此，文章以煤矿井田区域内地形图测绘为例，介绍GPS-RTK技术和全站仪在不同条件下的使用方法，即空旷地区使用GPS-RTK技术测量、条件复杂的区域使用全站仪测量。此种方法，通过实际的测绘作业证明是可以满足要求的。

关键词：GPS-RTK；全站仪；数字测图；矿山测绘

引言

随着计算机技术、精密测量仪器、GPS技术、数字化测图软件等的不断发展，带动数字测图技术步入新的阶段。现如今，数字测图技术已经广泛运用于测绘生产、城市规划、环境保护、土地管理和军事工程等部门。数字测图作为一种全解析的机助测图技术，相较于模拟测图优势明显，是测绘技术发展的主要方向。现在，很多测绘部门已经配备了数字测图的基本工具，数字测图技术已经逐步取代人工模拟测图，成为测图的主流。进入21世纪，开滦集团也已建立了自己的GPS RTK系统，下辖各个矿区已经使用GPS RTK技术进行井田区域地形图的测绘工作，取得了良好的成果。当然，对有建筑物遮挡或传输信号不良的地区，就需要使用全站仪进行补测。经过验证，这种联合测图法在成图精度方面完全满足要求。

1 GPS RTK测图的基本原理

RTK（Real Time Kinematic），又称为载波相位差分技术，主要由基准站和流动站组成，是建立在实时处理两个测站载波相位基础上的。基准站通过通讯链接将实时采集到的载波相位观测量和测站坐标信息一起发送给流动站，流动站不仅接收基准站信息，同时还接收GPS卫星载波相位信号，并组成相位差分观测值进行实时处理。接收机通过输入相应的坐标转换参数和投影参数，可以实时的解算出流动站的三维坐标及测量精度。RTK技术是GPS技术发展的一个新突破，具有误差不累积、定位速度快、作业效率高、成图简单等特点，现已广泛运用于工程测量、数字测图等领域。

2 GPS RTK与全站仪联合作业的研究

在常规测图中，一般遵循“从整体到局部，先控制后碎步，分级布网，逐级控制”的作业原则。具体的作业工序包含建立首级控制网、加密控制网、图根控制网、测量点数据采集和模拟成图。从上述工序中，可以看出，完成一个测区的测量任务，需要数次的进出测区现场，并在同一个导线点上多次设站。这种传统的作业模式，不仅工序繁琐，效率低下，而且由于多次的设站，容易造成精度的降低。

而使用RTK技术和全站仪联合采集数据进行测图时，可以有效克服上述缺点，简化了施工步骤，提高了效率。使用RTK和全站仪联合测图主要分为以下几个步骤。

（1）使用RTK技术直接布置图根点，通过以往大量的实践和文献资料，使用GPS RTK技术测得的图根点可以满足工作需要。RTK技术提供的图根点不仅可以实时获取坐标信息，还可以了解坐标点的定位精度，可大幅度的提高作业效率。

（2）使用GPS RTK和全站仪进行碎步测量，利用GPS RTK技术可以对平坦、无遮挡的区域进行快速的特征点测量。而如遇到GPS RTK技术无法施测的测点时，通过GPS RTK技术布设的图根点，利用全站仪进行补测。

（3）值得注意的是，在使用GPS RTK技术进行图根点布设时，应该有必要的检核，这样可有效避免因GPS信号不良造成的测量粗差，保证成图的精度。如果已知坐标点较远，无法立即引入，可以利用全站仪假定坐标系统和高程系统进行测图，完成后，利用电脑进行坐标转化，获取最终的测量成果。

3 煤矿井田区域地形图测绘过程及注意事项

3.1 测区介绍

开滦范各庄矿位于河北省唐山市古冶区，始建于1958年，是我国自主设计、建造的第一座大型机械化矿井，被誉为“新中国第一矿”。为更好的服务井下生产，地测部门需定期对井上建筑物、构筑物等进行数字测图。经勘察，需测量的地物主要有铁路、桥梁、公路、林地、砖混建筑、农田、塌陷水域等。

3.2 仪器设备

基准站使用开滦布设于钱营矿的基站，接收机使用徕卡的Viva GNSS GS15，水平精度10mm+1ppm，垂直精度为20mm+1ppm。全站仪使用徕卡TS06PLUS（该设备测角精度±2″，测距精度为3mm+2ppm）。成图软件使用CAD2009制图软件，成图比例尺1：5000。坐标系统使用开滦坐标系，高层系统使用1956年黄海高程系。

3.3 作业程序

3.3.1 碎步测量

到达测区后，组装好接收机、对中杆后，用手簿启动接收机，连接好基站和通信信号，并用手簿设置新的测量任务。在工作过程中，应注意接收机接收的卫星个数是否满足需要、接收机是否固定良好、无线电标记正常等，避免因上述原因产生的粗差。

3.3.2 图根控制点布设

在GPS RTK信号较弱的区域需布设图根点，并使用全站仪进行测图。在布设图根点时应注意做好测点标记，这样有利于全站仪在工作时更好的找到这些图根点、节约时间。在实际图根点布设中，总共布设了18个图根点。在完成图根控制后，可继续使用GPS RTK设备对道路、林地、水域等开阔地点进行数据采集。而对信号较弱的区域，集中使用全站仪进行数字测图。

3.3.3 数据处理和成图

使用CAD2009制图软件生成地形图，图形比例尺为1：5000。用徕卡LEICA Geo Office Combined软件处理碎步点数据，并将数据导入CAD软件，根据测点性质，绘制1：5000比例尺地形图。

4 结束语

文章以煤矿井田区域地形图测图为例，在已有的GPS RTK及全站仪测图成果的基础上，对使用GPS RTK和全站仪进行联合测图技术进行阐述。通过具体的实践，了解到此种方法可充分的发挥各个设备的优势，提高测图的工作效率和测量精度，降低测量人员的劳动和内业强度，对提高煤矿测量部门的生产效率作用巨大。

参考文献

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作者简介：代世虎（1988，4-），男，安徽淮北人，助理工程师，河北开滦股份范各庄矿业分公司地质科技术员。