煤田地質(zhì)勘查中數(shù)字測量技術(shù)的應(yīng)用

孟慶華

中平能化建工集團(tuán)勘探工程處，河南平頂山 467000

煤田地質(zhì)勘查中數(shù)字測量技術(shù)的應(yīng)用

孟慶華

中平能化建工集團(tuán)勘探工程處，河南平頂山 467000

本文通過分析GPS RTK測量技術(shù)的優(yōu)勢及工作原理，探討了各種測量技術(shù)的定位精度，然后論述了常用的數(shù)字測量技術(shù)在煤田地質(zhì)勘查中的實際應(yīng)用狀況。

煤田地質(zhì)勘查；GPS RTK定位；工程測量

0 引言

隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機技術(shù)在各個學(xué)科的滲透和交叉革新了傳統(tǒng)的作業(yè)方式，在煤田地質(zhì)勘查中引入數(shù)字測量手段，使得原本的測量精度大大提高。GPS操作平臺的出現(xiàn)，對測繪工程領(lǐng)域來講可謂是一次技術(shù)的革新，尤其是GPS RTK 技術(shù)在測量中的應(yīng)用，使測量方式和測量精度都有了質(zhì)的提高。

1 GPS RTK測量技術(shù)概況

為實現(xiàn)國家現(xiàn)代化，保障經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，地質(zhì)勘查與礦山開采設(shè)計等基礎(chǔ)性工作的發(fā)展尤為重要。實現(xiàn)以上工作目標(biāo)需對勘探區(qū)實施三角測量、地形測量、勘探網(wǎng)測量、控制測量、勘探線剖面測量、礦區(qū)勘界測量等。傳統(tǒng)的測量技術(shù)通常采用大地水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀、測距儀、全站儀等儀器布設(shè)測繪點和測量線路實施。而GPS（全球地位系統(tǒng)）的開發(fā)并投入使用尤其是GPS RTK的出現(xiàn)，可謂是測繪行業(yè)的一次技術(shù)革新。

GPS定位系統(tǒng)的基本工作原理是依據(jù)高速運轉(zhuǎn)的衛(wèi)星瞬時位置當(dāng)作已知初始數(shù)據(jù)，常利用空間距離的后方交會方法，確定待觀測點的具體位置。假設(shè)t時刻在地面某待測點已安置GPS接收機，△t為可測定GPS信號到達(dá)接收機的時間，然后再加上接收機所接收的星歷等其它數(shù)據(jù)便可確定（計算公式如下）。

Read Time Kinematic （簡稱RTK）技術(shù)以載波相位動態(tài)實時分岔方法為原理，在野外僅需數(shù)秒鐘即可實時的提夠測站位點在特定坐標(biāo)系統(tǒng)中的三維定位，且精度可達(dá)厘米級。它包括移動站與基準(zhǔn)站兩部分，RTK可以看做GPS應(yīng)用過程中的里程碑，并且在測量工作中推廣極為迅速。

2 GPS RTK定位技術(shù)的測量精度

依據(jù)全球定位系統(tǒng)測量規(guī)范的國標(biāo)要求，在ITRF YY地心參照系中靜態(tài)相對定位的點位精度可達(dá)毫米量級。在連續(xù)觀測站，相鄰站間經(jīng)多次觀測后基線長度年變化率控制在2 mm內(nèi)。根據(jù)多年觀察記錄，在工程精密300km～1 500km定位中，每小時觀測的誤差不超過1 mm。在RTK作業(yè)過程中，基準(zhǔn)站可以借助數(shù)據(jù)鏈，一般將基準(zhǔn)站采集的載波相位和修正值定時發(fā)送給流動站。然后在系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行求差解算新的坐標(biāo)點，計算出厘米級點位。其載波相位觀測量相應(yīng)的經(jīng)驗公式為：

3 GPS和RTK定位在煤田地質(zhì)勘查中的實際實用

3.1 煤田勘探控制網(wǎng)的構(gòu)建

現(xiàn)場踏勘人員首先需要完成地質(zhì)勘查研究區(qū)的控制測量、提交地質(zhì)泡面測量、地形圖修補測量和勘查點位的定點等基礎(chǔ)工作。其中高程、相對高差、地形坡度需要格外注意，一般采用《全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》(即GB/T 18314-2001）中E級定點精度要求來布設(shè)點位實施網(wǎng)絡(luò)實測，在煤田勘地質(zhì)勘查一級測控網(wǎng)建立之后，再利用RTK測量定位建立圖根級的控制點位，其優(yōu)點包括：在實際測量過程中可以實時地獲取定位點的坐標(biāo)與精度，并且各點之間不必完全通視；與傳統(tǒng)測量手段相比精度和效率都比較高而且操作起來更方便。

3.2 修繕煤田地質(zhì)勘查工程地質(zhì)平面圖

煤田地質(zhì)勘查工程常用圖一般是1∶5000或1∶10000的地形圖。為了保證工程質(zhì)量，需要成立專門的測繪組，若用全站儀修繕工程區(qū)的地質(zhì)平面圖，一般加測的地形要素為水文特征點與地質(zhì)特征點、公路網(wǎng)、新增居民點、高壓線纜等。而對于整個項目來講工作量大、速度慢、精度低、成本高成為工作的缺陷。而采用RTK定位方式測繪后，其采集信息的精度高、速度快、省時高效。

3.3 測繪工程地質(zhì)剖面圖和煤田地質(zhì)勘探放樣

RTK定位系統(tǒng)的作業(yè)半徑和作業(yè)面積大、對通視條件要求低，并且能連續(xù)工作，精準(zhǔn)高效。利用RTK定位技術(shù)避免了因地形復(fù)雜、荊棘灌木叢生造成的通視條件差等各類干擾因素，其精度完全滿足相關(guān)規(guī)范和要求。放樣時，將對應(yīng)的坐標(biāo)輸入RTK手簿中，系統(tǒng)會自動生成目標(biāo)點得方位角及相對距離，測繪人員便能準(zhǔn)確的放樣。

4 結(jié)論

當(dāng)前GPS和RTK定位技術(shù)已廣泛應(yīng)用于軍事國防建設(shè)、智能交通網(wǎng)絡(luò)、交通線路建設(shè)、大型工程建設(shè)、氣象預(yù)測、土地資源管理、城市建設(shè)規(guī)劃、礦產(chǎn)資源勘探、環(huán)境監(jiān)測等各行業(yè)的不同部門的日常工作中。由于煤田勘探工作環(huán)境多處于山地和丘陵等處，交通條件差，且勘探區(qū)面積一般較大，在煤田地質(zhì)勘查中傳統(tǒng)測量方法獲得的測量效果不理想。采用GPS和RTK定位技術(shù)取代傳統(tǒng)測量方式減輕了地質(zhì)工作者的勞動強度、提高了煤田勘查的生產(chǎn)效率，已經(jīng)成為現(xiàn)代地質(zhì)勘探工程的主要方法。

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1674-6708（2011）57-0148-01