论文部分内容阅读
摘 要：非法采矿行为往往造成生态破坏、矿产资源的非法消耗、安全事故等后果，一直受到政府的严厉打击，但是， 在利益的驱使下，仍有大量不法分子盗采国家资源，非法采矿的现象在我国依然未被消灭。在现代科技高速发展的今天，快速发展的测绘技术能够快速准确的测量出不法分子盗采资源的现状、规模、体积等数据，为国土监察、公安机关等部门提供了有力的技术支持，为日后处理非法分子提供了有力的证据。本文根据在非法采矿测量中遇到的相关问题，探索出GPS RTK与全站仪相互配合使用进行非法采矿核实开采量测量的作业方法。
关键词：RTK、全站仪联合数据采集；非法采矿
1、引言
目前在矿区，常规的测量方法通常是用全站仪首先在测区布设首级控制网，然后布设图根控制点，在进行碎步测量，这种方法要求测站与碎部点之间必须通视，但非法开采的矿区由于没有合理的开发利用方案开采，矿区一般没有控制网，如果仅用全站仪进行数字化测量矿区， 就必须建立图根控制网，这样须投入大量的时间、人力、财力，而GPS RTK定位技术具有精度高、速度快、作业半径大、施测灵活、点与点间不必通视等特点，本文通过一个实例探讨RTK与全站仪相互配合使用在非法采矿测量的应用。
2、GPS RTK与全站仪测量的原理方法
2.1 GPS RTK测量定位
RTK（Real Time Kinematic）是载波相位实时动态差分GPS测量技术的简称。RTK测量在合适的观测条件下，能够实时进行厘米级精度的定位测量，主要由三部分组成：基准站接收机、移动站接收机、数据链。它是GPS测量技术发展中的一个新突破。RTK作业的基本思路是，在基准站上安置一台接收机，基准站和移动站同步接收GPS卫星信号，基准站通过数据链，将基准站的WGS84坐标和接收到的载波相位信号发射出去，移动站在接收卫星信号的同时，也同时接收基准站发射的信号，根据相对定位原理，精确的计算出基准站和移动站的空间位置关系，移动站实时得到高精度的相对于基准站的WGS84三维坐标，然后通过坐标转换和高程拟合，计算出工程中使用的坐标和高程。下图为GPS RTK测量的原理图
2.2 全站仪测量的原理
全站仪，即全站型电子测距仪（Electronic Total Station），是一种集光、机、电为一体的高技术测量仪器，是集水平角、垂直角、距离（斜距、平距）、高差测量功能于一体的测绘仪器系统。因其一次安置仪器就可完成该测站上全部测量工作，所以称之为全站仪。全站仪自动化程度高，精度好，功能多，通过配置适当的接口，可使野外采集的测量数据直接进入计算机进行数据处理。与传统的方法相比，省去了大量的中间人工操作环节，使劳动效率和经济效益明显提高，尤其是免棱镜激光全站仪的出现更是提高了工作效率，同时在应对复杂或人不容易到达的地形时，免棱镜激光全站仪可以保证作业人员的安全。
3、GPS RTK联合全站仪配合测量非法采矿矿区实例
3.1 矿区概况
辽宁省朝阳市双塔区长宝营子乡驼山子村膨润土矿坐落于朝阳市双塔区长宝营子乡驼山子村。矿区西距朝阳市约14公里。该矿距离驼山子村四组较近，附近有公路通过，交通较为便利。矿区现状为东西走向约300米，平均宽度约为80米，平均深度约11米的狭长深坑，且坑内地形复杂，坑内部分低洼地段已经被地下水填满，作业人员无法到达。矿区附近有3个GPS四等点，精度满足要求，可以作为起始点，用RTK技术布设矿区的一级GPS控制点。
3.2 作业流程图
测图作业流程见下图
4、结果分析
4.1 RTK在矿区测量的可行性
矿区的地形为山地，且呈带状长达近300米，而RTK技术的特点是：
RTK作业半径大，作业效率高。一般地形条件下，GPS RTK 的作业半径可以达到 10KM，矿区是较为复杂的山地地形，RTK的作业半径也可达到3km。RTK在校正完后只需要一人操作，在正常的电磁波环境下，几秒钟就可以测量一个点的坐标，作业速度快，劳动强度低，提高了工作效率。
RTK定位精度高，没有误差的累积。只要RTK能算出固定解，就可达到厘米级的平面精度，高程精度经过处理也能达到厘米级。
RTK降低了作业要求。RTK测量时具有实时、高效、不受通视条件限制等优点，并且受气候、季节、大气环境等因素的影响和限制较小。矿区的山地地形可以用RTK布设图根控制网，可以节省大量的时间与人力物力。
4.2 RTK在矿区测量的局限性
矿区的垂直高差近11米，而RTK测量点位坐标时需要接收卫星的高度角大于13-15度且不少于4颗有效卫星，所以在矿区底部我们无法使用RTK进行点位坐标测量。卫星信号被高大地物遮挡使RTK进行矿区深坑测量时失去了其优越性。
4.3 全站仪在矿区测量的可行性
全站仪的特点是自动化程度高、测量精度高、不受信号等因素的影响，矿区地形为山地地形，盗采后形成了很多地势陡峭的地段，有的甚至是断崖，作业人员无法到达，我们采用免棱镜激光全站仪，只要保证通视即可测量险峻地段，快速完成测量的同时也保证了作业人员的安全。
4.4 全站仪在矿区测量的局限性
全站仪最大的缺点是后通视条件、能见度、气候、季节等因素的影响很大，整个测区呈带状，山地地形复杂，导致了碎步测量中会经常的搬站，从而降低了工作效率。
4.5 GPS RTK配合全站仪在矿区测量的优越性
经过以上的可行性与局限性分析，在进行非法采矿矿区测量时，对于地势较好的地方，RTK测量的确能加快作业速度，减轻工作量，提高作业效率。由于RTK测量时接收机对信号接收要求高，矿区测量中经常会遇到地势陡峭、植被覆盖茂密，人员无法到达，接收机接收不到信号的地方，这样会出现无法测量出碎步点坐标的情况，这时就需要全站仪的配合使用，在接收机信号被遮挡的地方采用在控制点上架设全站仪直接进行测量，就可提高采集的碎步点的精度与速度。
5、结束语
通过以上案例可以得出，在非法采矿矿区测量单独使用RTK或全站仪都有一定的局限性，而RTK与全站仪相互配合使用的作业模式可以互相取长补短，进一步提高工作的效率和成果的可靠性。当然，遇到井下的非法采矿矿区，我们则必须使用全站仪进行测量，但是我们可以用RTK做井上的控制网为井下测量服务。它们的结合使用今后必将在实际的工程应用中发挥更大的作用。■
参考文献
[1] 王毅明，钟金宁，黄志洲.GPS-RTK测量技术的应用与体会[J].x现代测绘.
[2] 孙向晨，RTK与全站仪在矿山测量中的互补应用.新疆有色金属.
作者简介：佟宁（1983-），男，辽宁省锦州市人，工程师，现就职于辽宁省化工地质勘查院从事测量工作。
关键词：RTK、全站仪联合数据采集；非法采矿
1、引言
目前在矿区，常规的测量方法通常是用全站仪首先在测区布设首级控制网，然后布设图根控制点，在进行碎步测量，这种方法要求测站与碎部点之间必须通视，但非法开采的矿区由于没有合理的开发利用方案开采，矿区一般没有控制网，如果仅用全站仪进行数字化测量矿区， 就必须建立图根控制网，这样须投入大量的时间、人力、财力，而GPS RTK定位技术具有精度高、速度快、作业半径大、施测灵活、点与点间不必通视等特点，本文通过一个实例探讨RTK与全站仪相互配合使用在非法采矿测量的应用。
2、GPS RTK与全站仪测量的原理方法
2.1 GPS RTK测量定位
RTK（Real Time Kinematic）是载波相位实时动态差分GPS测量技术的简称。RTK测量在合适的观测条件下，能够实时进行厘米级精度的定位测量，主要由三部分组成：基准站接收机、移动站接收机、数据链。它是GPS测量技术发展中的一个新突破。RTK作业的基本思路是，在基准站上安置一台接收机，基准站和移动站同步接收GPS卫星信号，基准站通过数据链，将基准站的WGS84坐标和接收到的载波相位信号发射出去，移动站在接收卫星信号的同时，也同时接收基准站发射的信号，根据相对定位原理，精确的计算出基准站和移动站的空间位置关系，移动站实时得到高精度的相对于基准站的WGS84三维坐标，然后通过坐标转换和高程拟合，计算出工程中使用的坐标和高程。下图为GPS RTK测量的原理图
2.2 全站仪测量的原理
全站仪，即全站型电子测距仪（Electronic Total Station），是一种集光、机、电为一体的高技术测量仪器，是集水平角、垂直角、距离（斜距、平距）、高差测量功能于一体的测绘仪器系统。因其一次安置仪器就可完成该测站上全部测量工作，所以称之为全站仪。全站仪自动化程度高，精度好，功能多，通过配置适当的接口，可使野外采集的测量数据直接进入计算机进行数据处理。与传统的方法相比，省去了大量的中间人工操作环节，使劳动效率和经济效益明显提高，尤其是免棱镜激光全站仪的出现更是提高了工作效率，同时在应对复杂或人不容易到达的地形时，免棱镜激光全站仪可以保证作业人员的安全。
3、GPS RTK联合全站仪配合测量非法采矿矿区实例
3.1 矿区概况
辽宁省朝阳市双塔区长宝营子乡驼山子村膨润土矿坐落于朝阳市双塔区长宝营子乡驼山子村。矿区西距朝阳市约14公里。该矿距离驼山子村四组较近，附近有公路通过，交通较为便利。矿区现状为东西走向约300米，平均宽度约为80米，平均深度约11米的狭长深坑，且坑内地形复杂，坑内部分低洼地段已经被地下水填满，作业人员无法到达。矿区附近有3个GPS四等点，精度满足要求，可以作为起始点，用RTK技术布设矿区的一级GPS控制点。
3.2 作业流程图
测图作业流程见下图
4、结果分析
4.1 RTK在矿区测量的可行性
矿区的地形为山地，且呈带状长达近300米，而RTK技术的特点是：
RTK作业半径大，作业效率高。一般地形条件下，GPS RTK 的作业半径可以达到 10KM，矿区是较为复杂的山地地形，RTK的作业半径也可达到3km。RTK在校正完后只需要一人操作，在正常的电磁波环境下，几秒钟就可以测量一个点的坐标，作业速度快，劳动强度低，提高了工作效率。
RTK定位精度高，没有误差的累积。只要RTK能算出固定解，就可达到厘米级的平面精度，高程精度经过处理也能达到厘米级。
RTK降低了作业要求。RTK测量时具有实时、高效、不受通视条件限制等优点，并且受气候、季节、大气环境等因素的影响和限制较小。矿区的山地地形可以用RTK布设图根控制网，可以节省大量的时间与人力物力。
4.2 RTK在矿区测量的局限性
矿区的垂直高差近11米，而RTK测量点位坐标时需要接收卫星的高度角大于13-15度且不少于4颗有效卫星，所以在矿区底部我们无法使用RTK进行点位坐标测量。卫星信号被高大地物遮挡使RTK进行矿区深坑测量时失去了其优越性。
4.3 全站仪在矿区测量的可行性
全站仪的特点是自动化程度高、测量精度高、不受信号等因素的影响，矿区地形为山地地形，盗采后形成了很多地势陡峭的地段，有的甚至是断崖，作业人员无法到达，我们采用免棱镜激光全站仪，只要保证通视即可测量险峻地段，快速完成测量的同时也保证了作业人员的安全。
4.4 全站仪在矿区测量的局限性
全站仪最大的缺点是后通视条件、能见度、气候、季节等因素的影响很大，整个测区呈带状，山地地形复杂，导致了碎步测量中会经常的搬站，从而降低了工作效率。
4.5 GPS RTK配合全站仪在矿区测量的优越性
经过以上的可行性与局限性分析，在进行非法采矿矿区测量时，对于地势较好的地方，RTK测量的确能加快作业速度，减轻工作量，提高作业效率。由于RTK测量时接收机对信号接收要求高，矿区测量中经常会遇到地势陡峭、植被覆盖茂密，人员无法到达，接收机接收不到信号的地方，这样会出现无法测量出碎步点坐标的情况，这时就需要全站仪的配合使用，在接收机信号被遮挡的地方采用在控制点上架设全站仪直接进行测量，就可提高采集的碎步点的精度与速度。
5、结束语
通过以上案例可以得出，在非法采矿矿区测量单独使用RTK或全站仪都有一定的局限性，而RTK与全站仪相互配合使用的作业模式可以互相取长补短，进一步提高工作的效率和成果的可靠性。当然，遇到井下的非法采矿矿区，我们则必须使用全站仪进行测量，但是我们可以用RTK做井上的控制网为井下测量服务。它们的结合使用今后必将在实际的工程应用中发挥更大的作用。■
参考文献
[1] 王毅明，钟金宁，黄志洲.GPS-RTK测量技术的应用与体会[J].x现代测绘.
[2] 孙向晨，RTK与全站仪在矿山测量中的互补应用.新疆有色金属.
作者简介：佟宁（1983-），男，辽宁省锦州市人，工程师，现就职于辽宁省化工地质勘查院从事测量工作。