試析GPS-RTK技術在礦山測繪中的運用

高東祥

摘要:隨著我國科學技術的快速發展,先進的地形測量技術被廣泛推廣和采用。其中GPS-RTK技術具有明顯的優勢,因而被廣泛應用于地形測量之中。在礦山的繪制中,GPS-RTK是一種新型的礦區測量技術。本文介紹了GPS-RTK在測量方面的優越性及其工作原理、其具體所用的結構以及該技術在礦山測繪中的運用情況。

關鍵詞:GPS-RTK礦山測繪運用

中圖分類號:TD1 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)04(c)-0098-01

在平原地帶里的礦區進行測量是比較簡單的,因為其地形不復雜,用常規的測量儀器就可以對礦區內的建筑物、放樣施工、地形等進行測量,就能夠滿足要求。然而在山區里,因其地形復雜,用傳統的測量工具進行測量比較困難。因此,就必須尋求一種高效率的測量技術來適應山區礦區的建設與發展。值得慶幸的是,GPS-RTK正好能滿足山區礦山的測繪工作要求。下面將依次對GPS-RTK的優點及工作原理,GPS-RTK技術所用的具體結構,以及其在礦山測繪中的應用進行闡述。

1GPS-RTK技術的優點及其工作原理

1.1 GPS-RTK技術的優點

(1)該技術在測量時具有實時性。這是一般設備所不能達到的,而且其測量精確度可以達到厘米級。

(2)GPS-RTK技術測量效率高。由于GPS-RTK所用的設備屬于快速高精度設備,其在處理數據方面效率高,因而與常規測量手段相比測量效率高。

(3)GPS-RTK技術在山區里進行測量時,所得的測繪圖形是實時的,工作人員可以即可對比現場從而能及時進行校正。

(4)觀測距離遠且工作時間長。由于GPS采用的是衛星系統,因而不需要通視就可以進行遠距離觀測,并且可以全天作業。

(5)操作簡單,單人操作即可。在基站設置好之后,GPS-RTK的系統由一個人操作即可,也可以設置流動基站,來更好地提高測量效率。

1.2 GPS-RTK的工作原理

RTK(Realtime Kinematic)稱為實時動態差分法,是GPS(全球定位系統)測量方法中的一種。RTK技術采用了載波相位動態實時差分的方法,具有能夠在野外實時測量達到厘米級別的定位精度。

其工作原理具體如下所述:使用至少一臺流動站及一臺基準站,而且這兩臺GPS接受設備必須同時工作。基準站GPS接收機一般要設置在一個固定點上,然后接收來自衛星的原始數據,經由串行口傳到無線電發射裝置,然后發射電臺先將該原始數據進行封裝再廣播出去;封裝的原始數據被廣播后,被流動站的電臺接收到并解包得到原始數據,經由串行口送至流動站的GPS接收機中,同時流動站的接收機還要采集流動站當前位置的原始數據信息。于是,來自基準站與流動站的兩個原始數據就匯聚在流動站GPS接收機中進行統一處理,計算出基準站與接收站之間高精確度的基線向量,從而計算出流動站的具體方位坐標。從而多次測量之后,就能很精確地繪制出所測量的區域。

2GPS-RTK測量系統的主要結構

其主要是由GPS接收機、軟件處理系統以及數據傳輸系統三個方面的設備組成。其具體介紹如下。

2.1 GPS接收機

考慮到雙頻測量的精確度比較高,且有助于快速計算出未知數,因而在實際測量工作中基準站與流動站均采用雙頻GPS接收機。若是基準站為多個流動站服務時,要保證基站GPS接收機的采樣率與流動站所使用的GPS接收機的最大采樣率保持一致。

2.2 軟件處理系統

具有快速處理數據的能力,并確保最終得到的結果的可靠性與精確性,并且能夠保證進行實時動態測量時的可行性。

2.3 數據傳輸系統

數據傳輸系統是由基準站無線電發射裝置和流動站的無線電接收裝置所組成的,通過無線電相互傳遞數據信息。對于發射電臺與接收電臺的功率與頻率選擇,主要考慮流動站與基準站之間的距離、周邊環境情況以及傳輸數據的速度。

3GPS-RTK技術在礦山測繪中的應用

在現代的礦山建設中,各個礦區的工程項目的建設都不能離開大量圖紙的測繪工作。而且,由于我國經濟的不斷發展、對能源的需求越來越大,導致礦山建設的步伐的加快,從而使得礦區周圍地表的環境變化較快。為了給設計單位或者施工單位提供準確的礦山信息,就有必要對山區進行準確而快速的測量。而GPS-RTK技術能夠為礦山的測繪工作帶來便利,最大程度上減小工作量、調高工作效率。其主要應用如下所示。

3.1 礦區控制網路的建立與使用

在精確度方面,GPS-RTK技術完全能夠滿足建設礦區控制網絡對于精度的要求;在覆蓋范圍方面,根據礦山具體情況,科學合理地安排基準站搭建地點,理論上完全可以覆蓋整個礦區。另外要說明的是,盡量用最少的基準站全面覆蓋所測礦區。

因此GPS-RTK技術完全可以運用在礦區的控制網絡的建設與使用中,不僅能夠保證較高的精確度,還省時省力、方便快捷。

3.2 礦區地面的形變測量

礦區地面的形變測量的主要目的是在不同的時間段內測得地面點處的高度和水平位置,通過與之前測得的數據進行一系列的對比分析,計算出地面點位處的下沉距離和水平位移,為變形的預測提供科學、真實可信的數據支持。

GPS-RTK技術在礦區地面的形變測量方面能夠非常精確地完成對測量點的位移監測。根據相關資料顯示,GPS-RTK測量點為的精確度科大厘米級,測得的高程也可滿足礦區變形監測的需要。

3.3 礦區工程的測量

礦區的工程測量時一項很重要的內容,因為礦山中環境復雜,常規手段很難滿足礦區工程對效率和精度的要求。在礦山區域內,GPS-RTK技術在動態測量礦區采煤地面沉陷積水面積、縱、橫斷面圖的測量、測繪礦區地形地貌圖、以及鉆孔的放樣等等方面均能滿足工程要求。

3.4 圖形的繪制

利用計算機處理由GPS-RTK技術測量得到的數據信息。用相關作圖軟件將礦山地形等數據輸入,得到測量圖形;然后根據測量圖形對照設計圖紙,發現設計不符合實際的地方,及時作出調整。

4結語

GPS-RTK技術在礦山的測繪工作中因其諸多的優點而被廣泛運用,能夠滿足礦山設計與建設對于數據精確性與有效性的要求。

參考文獻

[1] 胡石洛,白亞璟,楊雙新.論地形測量中GPS RTK技術的方法[J].科技風,2011(9).

[2] 王剛,郭廣禮,王磊.GPS-RTK技術在礦山測量中的應用研究[J].煤礦現代化,2011(1).

[3] 李永泉.GPS-RTK技術在公路建設中的應用分析[J].交通科技與經濟,2011,13(3).

[4] 丁愛華.GPS-RTK技術在巖層與地表移動觀測中的質量控制研究[J].化工礦物與加工,2011,40(8).