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摘 要：地形测量是矿山建设时期和生产时期的重要一环，测量工作及测量成果是为矿山生产服务的。随着测绘科学技术迅速发展，矿山测量也不断创新和发展，面对各种挑战和机遇同在的关键时代，GPS RTK技术的广泛应用，使得我们在测量工作中得到极大便利。云南地区山高林密，地势起伏较大，日常工作中经常出现各种问题，导致工作进度放缓本文主要以云南普洱市某矿业公司矿区为例，结合天宝R8型GPS在矿山地形测量中的实际应用，作为探讨。
关键词：地形测量；GPS-RTK；应用
0 前言
测绘地形图的作业.即对地球表面的地物、地形在水平面上的投影位置和高程进行测定，并按一定比例缩小，用符号和注记绘制成地形图的工作.现在我们使用全站仪结合GPS RTK采集野外碎步点的坐标和高程.在银子山地形测量工作中，我们面临着山高林密，道路不通等客观问题。使用传统方法用全站仪进行地形测量，则对其控制网之间的通视，测区视野等要求高，且测量进度慢，难以实现。采用GPS RTK测量系统，则无太多条件限制，单人即可操作，节约时间以及人工、成本等。
1 GPS-RTK测量系统技术简介
1.1GPS-RTK测量系统组成
实时动态测量（RTK）Real Time Kinematic定位技术是基于载波相位观测值的实时动态GPS定位技术，它是GPS测量技术发展中的一个新突破，它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度。在RTK作业模式下，基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，还要采集GPS观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理。流动站可处于静止状态，也可处于运动状态。RTK技术的关键在于数据处理技术和数据传输技术RTK技术可以运用于地形测量、工程放样、静态控制等多种测量工作。其技术系统配置包括以下三部分：（1）基准站接收机；（2）移动站接收机；（3）数据链。
1.2 GPS-RTK定位原理
基准站接收机设在具有已知坐标（也可无已知坐标，地势较高）的参考点上，连续接收所有可视GPS卫星信号，并将测站的坐标、观测值、卫星跟踪状态及接收机工作状态通过数据链发送出去，移动站接收机在跟踪GPS卫星信号的同时接收来自基准站的数据，获取所在点相对于基准点的坐标。
1.3影响GPS-RTK测量精度的因素
影响GPS-RTK精度和可靠性的因素，GPS系统本身的影响因素是测量人员无法控制的，这些因素包括GPS卫星星数、卫星图形和大气状况。RTK系统的影响因素主要包括基准站精度，模糊度解算误差、动态基线解算误差（已由GPS主机程序解算），坐标系统转换误差在于坐标转换参数的解算。人为误差的造成，应注意在外业测量过程中注意气泡居中等问题的操作，用于减小偶然误差，消除人为误差，提高精度。
2 GPS RTK在高原矿区地形测量中应用
2.1测区概况
测区处于云贵高原西南缘，位于普洱市城区北西方向平距约45千米处，属横断山系纵谷区南段，山脉与主要河流呈北西、近东西走向，受构造运动的急剧间歇抬升，河谷深切，山嶺纵横交错，地形复杂。区域内海拔最高点白马山1731米，最低点为评价区南端的澜沧江河谷，海拔650米，相对最大高差为1081米，一般切割深度一般400-1000米，平均曲率半径为6363km。测区属热带季风气候，冬无严寒，夏无酷暑，雨量充沛，四季不明显，具典型的立体气候特征。区域内森林覆盖率大于80%，1000米以下的河谷、丘陵和低山地带，为季雨林分布区，林中层次结构复杂，藤本植物较多；海拔1000--1500米之间，为山地常绿阔叶林分布区；海拔1500以上，为山地针阔叶混交林分布区。
2.2仪器设备及人员配置
为保证按时保质保量完成本次测量工作，公司在设备投入和安排上力保完备和可靠、便捷。设备主要是用美国天宝R8（GPS-RTK）双频接收机4台、全站仪（徕卡TCR1202）1台作为主要的测量设备，测区所使用的仪器设备在使用前均经过严格的检验及校正。测区1：2000数字化地形图测绘采用RTK采集数据，使用GPS数据处理软件处理数据，室内采用南方CASS.70数字测图软件进行编绘的全野外数字化成图作业方式。
2.3GPS-RTK地形测绘
2.3.1图根控制
图根点加密直接采用动态RTK测量，标称精度：平面：（10+1×10-6）mm、垂直：（20+1×10-6）mm。测量前分片区采用4个等级控制GPS点进行校点，并用未参入校点的其它等级控制点进行检核，均满足精度要求。图根点测量时，采用三脚支架架设GPS移动站，每个点的坐标高程测量20次，取平均值作为最后成果。图根点的密度满足数字化不低于4点/平方公里的要求。
2.3.1 全数字地形测绘
地形图野外数据采集用RTK结合全站仪的方法进行。在地形起伏较小，视野开阔的地方使用RTK进行地物及地形点的坐标高程数据采集；其他植被较高且茂盛、地形复杂高差较大以及居民区等地方使用全站仪野外采点。RTK野外采点前，分片区使用该片区均匀分布的6个等级控制点进行校点，计算出该片区的转换七参数，使用其他至少两个以上未参入校点的等级控制点进行检查（平面较差小于5cm，高程较差小于30√Dmm），确保地形、地物点的平面和高程数据的采集精度。校点合格后，每次开机测量之前使用1-2个控制点再次进行检查，以保证野外数据采集的可靠性。
重要地物、地形的测绘：对地形复杂区进行重点测绘，作好记录。居民地的各类建筑物、构筑物及主要附属设施准确测绘实地外围轮廓，房屋的轮廓以墙基外角为准。建筑物和围墙轮廓凹凸在图上小于0.4mm，简单房屋及临时房屋，围墙、栅栏、栏杆等根据其永久性、规整性、重要性等进行综合取舍。真实反映建筑结构特征。 山顶、鞍部、山脊、山脚、谷底、谷口、沟底、沟口、台地、河川湖池岸旁、水涯线上以及其他地面倾斜变换处，均应测高程注记点。
2.3.2 全数字地形图绘制
地形图绘制中，主要是利用AUTO CAD、南方CASS7.0绘图软件。在地形图中，按点、线、面进行分类，独立地物以点及相应符号代码表示，线性地物数据尽可能保持其连续性，有面积属性的地物、地貌，其边界数据保持连续性。
公路在图上按实宽依比例尺表示，并注记道路等级。道路通过居民地不断开，按真实位置绘出。明显小路按不依比例测定，并在图上标出。永久性的电力线、电信线准确表示，电杆、配电室位置进行实测。多种线路在同一杆架上时，只表示主要的，并用相应符号表示出来。对自然水沟、工人沟渠、坝堤以及它水利设施准确测绘，沟底适当标注高程点。
地形图上的高程注记点分布均匀，1：2000地形图一般为50米注记1个点，平坦及地形简单地区可放宽至1.5倍，地貌变化较大的丘陵地、山地与高山地应适当加密。
地貌和土质的测绘，图上准确表示其形态、类别和分布特征。对自然形态的地貌用等高线表示，崩塌残蚀地貌、坡、坎和其它特征地貌应用相应符号或用等高线配合表示。各种自然形成和人工修筑的坡、坎，其坡度在70°以上时表示为陡坎，70°以下时表示为斜坡，当坡、坎比高小于1/2基本等高距或在图上长度小于5mm时，不表示，坡、坎密集时进行适当取舍。陡坎、斜坡在上下方分别测注高程或测注上（或下）方高程点。
地形图上正确反映出植被的类别特征和范围分布，对旱地、菜地、果园实测范围，配置相应的符号表示。地埂宽度在图上大于1mm的应用双线表示，小于1mm的用单线表示。地块内测注有代表性的高程点。
对各种名称、说明注记和数字注记准确标注，请本地村民一同进行踏勘，核实图上所有居民地、大沟、山脊、道路等地理名称，并表示在地形图上。
3 GPS RTK在高原矿区地形测量精度分析
3.1测量成果质量
将测区按地形坡度划分为3个片区，分别对地物点的平面和高程精度进行统计，结果如下：
通过对表3-1及表3-2的分析，在使用GPS-RTK进行测量时，地形地貌的复杂程度对地形图成图精度影响不明显，但是地表植被覆盖会对地形图精度造成一定影响，主要原因是影响GPS-RTK卫星信号，进而影响测图精度。但总体来讲，均能满足大比例尺地形图测图的精度要求。
3.2GPSRTK技术优越性分析
1）测量精度、可靠性较高
RTK技术能够满足矿山实地测量中对导线和四等水准测量的要求。由于RTK技术不同于常规的控制测量，不可能完全用常规控制测量的技术标准来衡量，尤其是在边长较短的相邻点表现比较明显。RTK技术的测量误差均匀、独立，不存在误差积累，精度可靠程度较高。
2）操作简便、灵活
RTK技术操作简便，灵活方便，工作状态稳定。能快速、准确地测定图根点、工程点的坐标和高程，实时提供精度可达厘米级经检核的三维坐标。与传统的测图方法相比，人员少，费用省，效率高。
3.3GPSRTK技术存在的问题与对策
虽然RTK技术在矿山测量中有较广阔的应用前景，但是由于矿区特殊的环境，存在一些不利于RTK作业的因素，如山谷和森林等。在应用中，就发现一些测量过程中的一些问题：
1）受卫星状况限制
当卫星系统位置对美国是最佳的时候，世界上有些国家在某一确定的时间段仍然不能很好地被卫星所覆盖，容易产生假值。另外，在高山峡谷深处及密集森林区、城市高楼密布区，卫星信号被遮挡时间较长，使一天中可作业时间受限制。产生假值问题采用RTK测量成果的质量控制方法可以发现。作业时间受限制可由选择作业时间来解决。
2）天空环境影响。
白天中午，受电离层干扰大，共用卫星数少，常接受不到5颗卫星，因而初始化时间长甚至不能初始化，也就无法进行测量。我们做过试验，在同样的条件和同样的地点上进行RTK测量，上午12点之前和下午2：30分之后，RTK测量结果准而快，而中午时分，很难进行RTK测量，可见选择作业时段的重要性。
3）数据链传输受干扰和限制、作业半径比标称距离小的问题
RTK数据链传输易受到障碍物如高大山体、高大建筑物和各种高频信号源的干扰，在传输过程中衰减严重，严重影响外业精度和作业半径。在地形起伏高差较大的山区和城镇密楼区数据链传输信号受到限制。另外，当RTK作业半径超过一定距离（一般为几公里，每种机型在不同的环境又各不相同）时，测量结果误差超限，所以RTK的实际作业有效半径比其标称半径要小很多，工程实践和专门研究表明，RTK确定整周模糊度的可靠性最高为95%，RTK比静态GPS还多出一些误差因素如数据链传输误差等。因此，和GPS静态测量相比，RTK测量更容易出错，必须进行质量控制。
4 结论
实践证明GPSRTK测量技术给矿山测量带来了重大的技术手段变革，极大地方便了测量工作者的日常工作，随着其技术的不断进步，必将给矿山测量带来更大的便利，它改变了传统的测量模式，它能够实时完成厘米级定位精度和在不通视的情况下远距离测量坐标，它具有需要的测量人员少、速度快、不需要同时观测、精度高等特点，能够极大地提高工作效率。但是它的作业方式是依赖于有足够的卫星数、稳健的数据链等外界条件，在矿山测量中显得很突出，有时会出现无法正常作业的情况，这就需要不断完善GPS RTK技术，寻求先进的作业方式。
参考文献
[1]武汉测绘科技大学测量平差教研室编著；《测量平差基础》；测绘出版社；1996年.
[2]刘大杰，施一民等；《全球定位系统（GPS）的原理与数据处理[M]》；同济大学出版社；1996年.
[3]《全国矿业权实地核查工作指南与技术要求》；中国大地出版社；2009年.
[4]徐绍铨，张华海，杨志强；《GPS测量原理及應用》；武汉测绘科技大学出版社；1997年.
[5]《地质矿产勘查测量规范》；GB/T18341-2001；国家质量技术监督局发布；2001年.
[6]《全球定位系统（GPS）测量规范》；GB/T18314-2009；国家质量技术监督局，国家标准化委员会发布；2009年.
作者简介：
1.孙学林，1983年6月28日，男，汉，重庆綦江，大专，工程测绘，671000，云南能源职业技术学院
2.熊建，1983年12月22日，男，汉，四川南充，大专，建筑工程，671000，济南大学
关键词：地形测量；GPS-RTK；应用
0 前言
测绘地形图的作业.即对地球表面的地物、地形在水平面上的投影位置和高程进行测定，并按一定比例缩小，用符号和注记绘制成地形图的工作.现在我们使用全站仪结合GPS RTK采集野外碎步点的坐标和高程.在银子山地形测量工作中，我们面临着山高林密，道路不通等客观问题。使用传统方法用全站仪进行地形测量，则对其控制网之间的通视，测区视野等要求高，且测量进度慢，难以实现。采用GPS RTK测量系统，则无太多条件限制，单人即可操作，节约时间以及人工、成本等。
1 GPS-RTK测量系统技术简介
1.1GPS-RTK测量系统组成
实时动态测量（RTK）Real Time Kinematic定位技术是基于载波相位观测值的实时动态GPS定位技术，它是GPS测量技术发展中的一个新突破，它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度。在RTK作业模式下，基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，还要采集GPS观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理。流动站可处于静止状态，也可处于运动状态。RTK技术的关键在于数据处理技术和数据传输技术RTK技术可以运用于地形测量、工程放样、静态控制等多种测量工作。其技术系统配置包括以下三部分：（1）基准站接收机；（2）移动站接收机；（3）数据链。
1.2 GPS-RTK定位原理
基准站接收机设在具有已知坐标（也可无已知坐标，地势较高）的参考点上，连续接收所有可视GPS卫星信号，并将测站的坐标、观测值、卫星跟踪状态及接收机工作状态通过数据链发送出去，移动站接收机在跟踪GPS卫星信号的同时接收来自基准站的数据，获取所在点相对于基准点的坐标。
1.3影响GPS-RTK测量精度的因素
影响GPS-RTK精度和可靠性的因素，GPS系统本身的影响因素是测量人员无法控制的，这些因素包括GPS卫星星数、卫星图形和大气状况。RTK系统的影响因素主要包括基准站精度，模糊度解算误差、动态基线解算误差（已由GPS主机程序解算），坐标系统转换误差在于坐标转换参数的解算。人为误差的造成，应注意在外业测量过程中注意气泡居中等问题的操作，用于减小偶然误差，消除人为误差，提高精度。
2 GPS RTK在高原矿区地形测量中应用
2.1测区概况
测区处于云贵高原西南缘，位于普洱市城区北西方向平距约45千米处，属横断山系纵谷区南段，山脉与主要河流呈北西、近东西走向，受构造运动的急剧间歇抬升，河谷深切，山嶺纵横交错，地形复杂。区域内海拔最高点白马山1731米，最低点为评价区南端的澜沧江河谷，海拔650米，相对最大高差为1081米，一般切割深度一般400-1000米，平均曲率半径为6363km。测区属热带季风气候，冬无严寒，夏无酷暑，雨量充沛，四季不明显，具典型的立体气候特征。区域内森林覆盖率大于80%，1000米以下的河谷、丘陵和低山地带，为季雨林分布区，林中层次结构复杂，藤本植物较多；海拔1000--1500米之间，为山地常绿阔叶林分布区；海拔1500以上，为山地针阔叶混交林分布区。
2.2仪器设备及人员配置
为保证按时保质保量完成本次测量工作，公司在设备投入和安排上力保完备和可靠、便捷。设备主要是用美国天宝R8（GPS-RTK）双频接收机4台、全站仪（徕卡TCR1202）1台作为主要的测量设备，测区所使用的仪器设备在使用前均经过严格的检验及校正。测区1：2000数字化地形图测绘采用RTK采集数据，使用GPS数据处理软件处理数据，室内采用南方CASS.70数字测图软件进行编绘的全野外数字化成图作业方式。
2.3GPS-RTK地形测绘
2.3.1图根控制
图根点加密直接采用动态RTK测量，标称精度：平面：（10+1×10-6）mm、垂直：（20+1×10-6）mm。测量前分片区采用4个等级控制GPS点进行校点，并用未参入校点的其它等级控制点进行检核，均满足精度要求。图根点测量时，采用三脚支架架设GPS移动站，每个点的坐标高程测量20次，取平均值作为最后成果。图根点的密度满足数字化不低于4点/平方公里的要求。
2.3.1 全数字地形测绘
地形图野外数据采集用RTK结合全站仪的方法进行。在地形起伏较小，视野开阔的地方使用RTK进行地物及地形点的坐标高程数据采集；其他植被较高且茂盛、地形复杂高差较大以及居民区等地方使用全站仪野外采点。RTK野外采点前，分片区使用该片区均匀分布的6个等级控制点进行校点，计算出该片区的转换七参数，使用其他至少两个以上未参入校点的等级控制点进行检查（平面较差小于5cm，高程较差小于30√Dmm），确保地形、地物点的平面和高程数据的采集精度。校点合格后，每次开机测量之前使用1-2个控制点再次进行检查，以保证野外数据采集的可靠性。
重要地物、地形的测绘：对地形复杂区进行重点测绘，作好记录。居民地的各类建筑物、构筑物及主要附属设施准确测绘实地外围轮廓，房屋的轮廓以墙基外角为准。建筑物和围墙轮廓凹凸在图上小于0.4mm，简单房屋及临时房屋，围墙、栅栏、栏杆等根据其永久性、规整性、重要性等进行综合取舍。真实反映建筑结构特征。 山顶、鞍部、山脊、山脚、谷底、谷口、沟底、沟口、台地、河川湖池岸旁、水涯线上以及其他地面倾斜变换处，均应测高程注记点。
2.3.2 全数字地形图绘制
地形图绘制中，主要是利用AUTO CAD、南方CASS7.0绘图软件。在地形图中，按点、线、面进行分类，独立地物以点及相应符号代码表示，线性地物数据尽可能保持其连续性，有面积属性的地物、地貌，其边界数据保持连续性。
公路在图上按实宽依比例尺表示，并注记道路等级。道路通过居民地不断开，按真实位置绘出。明显小路按不依比例测定，并在图上标出。永久性的电力线、电信线准确表示，电杆、配电室位置进行实测。多种线路在同一杆架上时，只表示主要的，并用相应符号表示出来。对自然水沟、工人沟渠、坝堤以及它水利设施准确测绘，沟底适当标注高程点。
地形图上的高程注记点分布均匀，1：2000地形图一般为50米注记1个点，平坦及地形简单地区可放宽至1.5倍，地貌变化较大的丘陵地、山地与高山地应适当加密。
地貌和土质的测绘，图上准确表示其形态、类别和分布特征。对自然形态的地貌用等高线表示，崩塌残蚀地貌、坡、坎和其它特征地貌应用相应符号或用等高线配合表示。各种自然形成和人工修筑的坡、坎，其坡度在70°以上时表示为陡坎，70°以下时表示为斜坡，当坡、坎比高小于1/2基本等高距或在图上长度小于5mm时，不表示，坡、坎密集时进行适当取舍。陡坎、斜坡在上下方分别测注高程或测注上（或下）方高程点。
地形图上正确反映出植被的类别特征和范围分布，对旱地、菜地、果园实测范围，配置相应的符号表示。地埂宽度在图上大于1mm的应用双线表示，小于1mm的用单线表示。地块内测注有代表性的高程点。
对各种名称、说明注记和数字注记准确标注，请本地村民一同进行踏勘，核实图上所有居民地、大沟、山脊、道路等地理名称，并表示在地形图上。
3 GPS RTK在高原矿区地形测量精度分析
3.1测量成果质量
将测区按地形坡度划分为3个片区，分别对地物点的平面和高程精度进行统计，结果如下：
通过对表3-1及表3-2的分析，在使用GPS-RTK进行测量时，地形地貌的复杂程度对地形图成图精度影响不明显，但是地表植被覆盖会对地形图精度造成一定影响，主要原因是影响GPS-RTK卫星信号，进而影响测图精度。但总体来讲，均能满足大比例尺地形图测图的精度要求。
3.2GPSRTK技术优越性分析
1）测量精度、可靠性较高
RTK技术能够满足矿山实地测量中对导线和四等水准测量的要求。由于RTK技术不同于常规的控制测量，不可能完全用常规控制测量的技术标准来衡量，尤其是在边长较短的相邻点表现比较明显。RTK技术的测量误差均匀、独立，不存在误差积累，精度可靠程度较高。
2）操作简便、灵活
RTK技术操作简便，灵活方便，工作状态稳定。能快速、准确地测定图根点、工程点的坐标和高程，实时提供精度可达厘米级经检核的三维坐标。与传统的测图方法相比，人员少，费用省，效率高。
3.3GPSRTK技术存在的问题与对策
虽然RTK技术在矿山测量中有较广阔的应用前景，但是由于矿区特殊的环境，存在一些不利于RTK作业的因素，如山谷和森林等。在应用中，就发现一些测量过程中的一些问题：
1）受卫星状况限制
当卫星系统位置对美国是最佳的时候，世界上有些国家在某一确定的时间段仍然不能很好地被卫星所覆盖，容易产生假值。另外，在高山峡谷深处及密集森林区、城市高楼密布区，卫星信号被遮挡时间较长，使一天中可作业时间受限制。产生假值问题采用RTK测量成果的质量控制方法可以发现。作业时间受限制可由选择作业时间来解决。
2）天空环境影响。
白天中午，受电离层干扰大，共用卫星数少，常接受不到5颗卫星，因而初始化时间长甚至不能初始化，也就无法进行测量。我们做过试验，在同样的条件和同样的地点上进行RTK测量，上午12点之前和下午2：30分之后，RTK测量结果准而快，而中午时分，很难进行RTK测量，可见选择作业时段的重要性。
3）数据链传输受干扰和限制、作业半径比标称距离小的问题
RTK数据链传输易受到障碍物如高大山体、高大建筑物和各种高频信号源的干扰，在传输过程中衰减严重，严重影响外业精度和作业半径。在地形起伏高差较大的山区和城镇密楼区数据链传输信号受到限制。另外，当RTK作业半径超过一定距离（一般为几公里，每种机型在不同的环境又各不相同）时，测量结果误差超限，所以RTK的实际作业有效半径比其标称半径要小很多，工程实践和专门研究表明，RTK确定整周模糊度的可靠性最高为95%，RTK比静态GPS还多出一些误差因素如数据链传输误差等。因此，和GPS静态测量相比，RTK测量更容易出错，必须进行质量控制。
4 结论
实践证明GPSRTK测量技术给矿山测量带来了重大的技术手段变革，极大地方便了测量工作者的日常工作，随着其技术的不断进步，必将给矿山测量带来更大的便利，它改变了传统的测量模式，它能够实时完成厘米级定位精度和在不通视的情况下远距离测量坐标，它具有需要的测量人员少、速度快、不需要同时观测、精度高等特点，能够极大地提高工作效率。但是它的作业方式是依赖于有足够的卫星数、稳健的数据链等外界条件，在矿山测量中显得很突出，有时会出现无法正常作业的情况，这就需要不断完善GPS RTK技术，寻求先进的作业方式。
参考文献
[1]武汉测绘科技大学测量平差教研室编著；《测量平差基础》；测绘出版社；1996年.
[2]刘大杰，施一民等；《全球定位系统（GPS）的原理与数据处理[M]》；同济大学出版社；1996年.
[3]《全国矿业权实地核查工作指南与技术要求》；中国大地出版社；2009年.
[4]徐绍铨，张华海，杨志强；《GPS测量原理及應用》；武汉测绘科技大学出版社；1997年.
[5]《地质矿产勘查测量规范》；GB/T18341-2001；国家质量技术监督局发布；2001年.
[6]《全球定位系统（GPS）测量规范》；GB/T18314-2009；国家质量技术监督局，国家标准化委员会发布；2009年.
作者简介：
1.孙学林，1983年6月28日，男，汉，重庆綦江，大专，工程测绘，671000，云南能源职业技术学院
2.熊建，1983年12月22日，男，汉，四川南充，大专，建筑工程，671000，济南大学