GPS RTK系統在礦區野外測繪中的應用及其優勢

■彭凌日 ■江西省地礦測繪院，江西 南昌 330000

引 言

礦區測繪工作尤為重要，根據采集數據可獲取與礦山有關的信息，為采礦和尋找新礦區提供有利條件。若采用導線測量法等普通方法，受技術水平和通視條件限制，測量效率較低，耗時耗力但精確度無法保證，而且成本較高。加上現代化建筑、輸電線路等設施存在，一旦測量偏差過大，可能會引起糾紛，影響到礦井作業。GPS RTK技術是建立在載波相位動態觀測技術基礎上的一種新測量方法，無需經過事后解算就可實時取得高精確度的結果，在野外測繪中頗具優勢，值得推廣應用。

1 GPS RTK技術及其特點

隨著GPS技術的普及，對測量精確度提出了更高要求，這就需要用到載波相位觀測值。GPS RTK技術則建立在此基礎上，可實時提供測量地點的三維坐標，且精度達到了厘米級。數據處理和傳輸技術是其關鍵，系統也主要由處理軟件、數據傳輸和接收器等組成，測量工作要用到兩臺接收機，一臺在基準站，一臺在流動站。它們同步工作，基準站采集衛星信號后將數據傳至流動站，流動站同時也采集周圍的數據信息，然后將所有接收的信號傳至接收設備，系統在分析計算后得到最終結果。

與以往的測量模式相比，RTK系統的優勢十分明顯。首先，解決了測站間的通視問題，有衛星定位，無需人與人之間通視。操作時只需一個人就能很快完成測量任務，節省了人力，且定位速度快，大大縮短了測量時間;其次，系統綜合了自動化、電子等現代化技術的特點，內部軟件功能日益完善，測量誤差明顯減少，精確度較高，數據安全可靠。一般而言，作業半徑在5Km以內，不管是平差還是高程測量，精度可達到厘米級;此外，使用簡單，省了很多設備和不少測量程序，有利于節約外業費用。

2 GPS RTK系統在礦區野外測繪中的應用

首先是對礦區地面的測量，在實際開采工作中，地面很容易發生不同程度的變形，給礦區生產帶來安全威脅。而利用RTK系統，則可對其地面進行精確測量，能迅速獲知地面是否有變形，且還能根據采集數據預估變形影響，進而采取防范措施，減少不必要的損失。

其次，在礦區測繪中，為了解詳細信息，需采集較為全面的信息。而很多礦區地形復雜，這就要求建立起相應的控制網絡，進而有效開展下一項工作。利用RTK系統可在礦區野外均勻布設控制點，通過平差計算確定控制點具體位置，其精確度可滿足控制網絡的需要。整個過程測量速度較快，工作難度有所降低，可省下不少資金。

3 實際案例分析RTK系統的應用

3．1 實例分析

某礦區地面以黃土為主，在長期開采之后，地表有一定的沉降和滑動，為了解其滑移規律，需展開測量工作。測量區為A工作面，地貌平均落差為100m，建立有觀測站。布設有4條縱向觀測線，兩條橫向觀測線，共設置了180個觀測點。建站之后要進行2次全面觀測，回采期間每月都要監測，穩定后依然要監測，任務量較重。為快速取得高精確度的測量結果，結合實際情況，引入了RTK系統，建立控制網和水準點，然后展開測量，最終取得較好的效果。

3．2 測量流程

(1)在準備階段，需做好各項檢查工作，確保接收機和各個系統都處于正常狀態。合理進行手簿的設置，新建一個坐標系統，結合已有的坐標和資料加以校正，然后保存。正式觀測之前，接收機和手簿的電源都應關掉，并保證已有資料的完整齊全。在礦區寬闊處建立控制點，系統的不足之處主要在于容易受到干擾，導致無法接收信號，也就不能獲取有關信息。所以控制點盡量選擇高處，且周圍不要有阻擋。還要避開高壓線路、無線電通訊設備等物，以免信號被干擾。

(2)先啟動基準站，再啟動移動站，然后二者同步工作?？紤]到GPS測量結果是按WGS84坐標系統顯示的，而此次測量使用的是地方坐標系統，所以要提前實現兩者之間的轉換。RTK要實時提供坐標信息，為減少出錯率，在新任務前要對點進行校正。有幾點需要注意，如已知點盡量設置在測區邊緣，可對整個測量區域進行監控。最好不要呈線形分布，此次測量有4個已知點，將其設置為正方形。切記不可形成一條直線，不然測量結果將受到影響。

(3)基準站的架設比較隨意，若移動站是固定解，測量的坐標相對于基站雖準確，但相對于控制點來說就有很大偏差。所以為了解決每天測量放樣時重復校正的問題，可提前將當地坐標重新設置，如此可省去點校正工作。

3．3 測量結果分析

觀測點的放樣工作較為簡便，得到觀測點的三維坐標后，可直接傳至手機上。如此就實現了多臺流動站的同時放樣，不需要再與測站聯系。日常巡視工作任務也有所減輕，最終測量工作順利完成，不但精確度較高，還節約了很多費用?？梢?，RTK系統的應用頗為有效。

4 注意事項

4．1 地點和時間的選擇

基準站應當選擇在環境開闊、地勢較高、周圍無明顯遮擋物、電臺覆蓋良好的地區，以保證監測過程中數據傳輸不受外部環境的干擾。為防止傳輸過程中數據受到破壞或發生丟失，應當確保基準站周邊100m的范圍之內不存在高壓電線、無線電發射臺等干擾源，以及GPS信號的反射源?；鶞收緫斣O立在坐標精確的已知點位上，最好是測量區域的中間地帶，并保證基準站電臺天線的架設位置避開衛星空洞區。雖實現了全天候測量，但測量時間仍舊會在一定程度上影響測量結果的準確性。因此，在使用RTK系統測量時，應當根據衛星運行的位置和角度，來推算出最為恰當的測量時間，確保GPS接收機的PDOD值小于6，且解算坐標必須為固定解。以減少衛星信號傳輸過程造成的誤差，從而提高測量結果的精確度，提高礦山測繪的質量。

4．2 操作要規范

在礦山測繪時，儀器設備的工作狀態和操作人員的業務水平也會對測量結果產生重要影響。為此，在實際的測量過程中，應當采用抗干擾能力較強的設備，并選用具有豐富操作經驗的人員，保證測量的全過程嚴格按照相關標準進行，從根本上保證RTK技術的科學性與準確性。

5 結束語

礦區野外測繪與礦山開采有著密切聯系，但測量難度較大，對精確度要求較高，否則可能會引發安全事故。傳統的測量技術已不能滿足當前要求，需采用新技術。GPSRTK技術憑借諸多優勢，可提高測量效率和質量，在礦區野外測繪中發揮著重要作用，需按規定進行每一項操作。但其不足之處也應加強重視，在今后不斷完善。

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