GPS—RTK技術在礦山測量中的應用探究

摘 要：作為一種先進的礦區(qū)測量技術，GPS-RTK技術現(xiàn)在在礦區(qū)測量工作當中得到了極為廣泛的應用。文章針對GPS-RTK技術的的工作原理進行了分析，并且探討了會使GPS-RTK技術在礦山測量中的應用。

關鍵詞：GPS-RTK技術；礦山測量；應用

銅礦資源作為國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略性資源，為世界各國經(jīng)濟、社會發(fā)展提供了重要的物質(zhì)支撐。銅礦開采工作的重點就是山區(qū)露天和井下開采，由于人為建設導致的各種特殊情況經(jīng)常出現(xiàn)在礦區(qū)范圍之內(nèi)，因此經(jīng)常出現(xiàn)了控制點不通視以及地面測量控制點被嚴重破壞的情況，而采用傳統(tǒng)的測量技術很難保證測量的精度以及效率。在這樣的背景下，GPS-RTK技術現(xiàn)在在礦區(qū)測量工作當中得到了廣泛的應用。

1 GPS-RTK技術應用原理

作為GPS測量發(fā)展中的一項突破，GPS-RTK技術的主要構成部分包括三方面的內(nèi)容，也即是軟件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、以及GPS接收機。其工作原理為：GPS接收機至少要有2臺，1臺為流動站，1臺為基準站，要保證2臺接收機能夠進行同時工作，在對測站的載波相位觀測量進行處理的時候選擇載波相位差分技術，從而實現(xiàn)實時處理。PTK定位技術能夠?qū)⒃谥付ㄗ鴺讼抵械臏y站點三維定位結果及時地提供出來?；鶞收窘邮諜C能夠通過對基準站系統(tǒng)的運用對具有較強可用性的衛(wèi)星原始數(shù)據(jù)進行采集，然后向無線電發(fā)射臺進行輸送。在接到包裝的數(shù)據(jù)后，發(fā)射電臺可以廣播這些數(shù)據(jù)，GPS接收機在流動站當中可以對本機的原始數(shù)據(jù)進行采集，同時可以將流動站的坐標計算出來。攜帶流動站系統(tǒng)的工作人員正是利用這種原理實施測量工作[1]。

2 GPS-RTK的構成部分

軟件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、GPS接收設備等一起構成了RTK測量系統(tǒng)。

2.1 軟件系統(tǒng)：其能夠?qū)崟r動態(tài)測量軟件系統(tǒng)的功能以及質(zhì)量起到支持作用，同時還可以有效地保障準確、可靠的測量結果以及可行的實時動態(tài)測量，因此具有十分重要的作用。

2.2 數(shù)據(jù)傳輸設備：又被稱作數(shù)據(jù)鏈，用戶設備的接收機以及基準站的無線電發(fā)射臺共同組成了數(shù)據(jù)傳輸設備。其主要是以用戶站與基準站之間數(shù)據(jù)的傳輸速度、環(huán)境質(zhì)量以及距離等作為依據(jù)，科學合理地選擇其功率以及頻率。

2.3 GPS接收設備：因為雙頻觀測值除了具有較高的精度之外，同時在對整周未知數(shù)進行計算的時候還具有快速準確的特點，因此雙頻GPS接收機在用戶站以及基準站上都有所涉及。如果基準站服務于數(shù)量較多的客戶，那么就要選擇與用戶接收機的最高采樣率相同的接收機采樣率[2]。

3 在礦山測量當中GPS-RTK技術的具體應用

大量的圖紙的測繪在礦區(qū)各項建設工作當中具有十分重要的作用，現(xiàn)在銅礦資源在我國的需求量變得越來越大，所以各地區(qū)都加緊了對銅礦的開采，這樣直接導致礦區(qū)的地表出現(xiàn)了十分巨大的變化，要想將準確的信息提供給決策者，就必須要充分重視圖紙的現(xiàn)實性。在這樣的情況下，礦山測量工作者需要不斷的補充并且檢測現(xiàn)有的礦區(qū)地形圖，同時還要對大量的規(guī)劃地形圖以及專用地形圖進行測繪，由于GPS-RTK技術的應用，使得繪圖工作者的工作顯得更加地便利。

3.1 建立和使用礦區(qū)控制網(wǎng)

控制點之間相互通視是常規(guī)控制測量的要求，但是其具有不均勻的精度以及較為復雜的作業(yè)程序。在進行控制測量工作的時候?qū)PS-RTK技術予以應用能夠?qū)⒍ㄎ唤Y果迅速得出來，并且還可以對定位精度予以明確，從而使作業(yè)效率得到了極大地提升。

GPS-RTK技術的運用能夠使礦區(qū)控制網(wǎng)的要求得到充分地滿足，GPS控制網(wǎng)如果在幾個點同時運用就能夠?qū)⒁粋€完整的礦區(qū)覆蓋起來。而且GPS-RTK技術還具備厘米級的精度，所以在礦區(qū)進行控制網(wǎng)的布設過程中運用GPS-RTK技術除了能夠滿足規(guī)范的精度要求之外，同時還具備省時省力以及快捷方便的優(yōu)勢。

3.2 對坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)進行求取

要想使原始大地的經(jīng)緯坐標系統(tǒng)能夠在GPS-RTK技術當中向著當?shù)刈鴺讼到y(tǒng)的形式進行轉(zhuǎn)換，就應該先將坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)計算出來。在這個過程中需要建立不少于三個的高精度的當?shù)刈鴺酥?，然后才能夠?qū)⒆鴺宿D(zhuǎn)換參數(shù)求取出來。利用GPS-RTK技術就能夠?qū)⒆鴺宿D(zhuǎn)換參數(shù)快速的求取出來。

3.3 測量礦區(qū)地面形變

對地面點的高程以及水平位置等在不一樣的時間段進行測定，然后在對比分析測量之前的數(shù)據(jù)，最終將地面點位的下沉值以及水平位移等數(shù)據(jù)得出來，這樣就能夠?qū)⒖茖W的依據(jù)提供給變形的分析和預測工作。通常都會采用地變形監(jiān)測網(wǎng)的形式來完成這項工作，首先將形變觀測點以及基準點布設在礦區(qū)地面，然后通過對全站儀的運用將監(jiān)測網(wǎng)的角度以及邊長測定出來，采用水準儀針對測點間的高差進行測量，最終將監(jiān)測網(wǎng)點的高程以及水平位置計算出來。在礦區(qū)地面形變測量工作中采用GPS靜態(tài)相對定位技術，可以利用多項式曲面擬合、坐標轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理以及實例的計算分析等方式取得良好的測量效果。

3.4 測量礦區(qū)工程

作為測量工作中的一項重要任務，礦區(qū)的測量工作同時還是一個難點。這是因為很多工作區(qū)域都屬于丘陵區(qū)以及山區(qū)的地貌，往往具有較差的通視條件、較高的森林覆蓋率以及比較稀疏的國家控制點密度。所以采用常規(guī)的測量手段進行礦區(qū)工程的測量往往很難使礦區(qū)工程測量的效率以及精度要求得到滿足。然而GPS-RTK技術不僅可以在上述的測量當中進行應用，同時還可以廣泛的應用于其他的工程測量當中，并且可以對在效率和精度方面常規(guī)測量的不足進行彌補。在礦區(qū)的測量工作當中，GPS-RTK技術可以很好地完成鉆孔的放樣、測繪礦區(qū)地形地貌圖、露天采場工作量驗收以及縱、橫斷面圖的測量等工作[3]。

4 在測量過程中GPS-RTK技術應用的注意事項

4.1 要想使測量的精度得到保證，就應該保證在10km之內(nèi)的移動站和基站間的距離，這是由于在測量過程中GPS-RTK技術存在著一定的誤差來源，其中包括點位對中誤差以及多路徑效應等。

4.2 因為內(nèi)業(yè)成圖是進行外業(yè)測量的最終目標，所以一旦具有較多的測量點，要想保證成圖的精確性，還是需要采用草圖繪制的方式進行外業(yè)測量。

4.3 要想將較高的高程定位精度得出來，就必須要最大限度的采用測區(qū)均勻分布的控制點聯(lián)測的方式進行測量作業(yè)，從而能夠保證高程轉(zhuǎn)換參數(shù)的精確性[4]。

5 結束語

相對于傳統(tǒng)的觀測方式，GPS-RTK技術具有較高的自動化以及集成化特點，因此能夠使動態(tài)測量和經(jīng)?；牡V區(qū)測量需要得到充分地滿足，所以在礦山工程的測量工作當中GPS-RTK技術的發(fā)展前景十分的廣闊。由于具有不受距離以及環(huán)境限制的特點，再加上具有較高的精度，所以GPS-RTK技術可以很好地適應局部重點工程地區(qū)以及具有困難的地形條件地區(qū)的測量工作。GPS-RTK技術可以將所在位置的空間三維坐標迅速得出來，從而將礦山測量的模式徹底的改變了。只要針對GPS-RTK技術進行精心施測以及科學設計，必然會在礦山的測量工作中得到更為廣泛的應用。

參考文獻

[1]王剛，郭廣禮，李伶.GPS-RTK在山區(qū)煤礦測繪與測設中的應用[J].中國礦山工程. 2012（02）.

[2]于國強，岳建英，邸偉.GPS-RTK技術在礦區(qū)測量中的應用[J].山東煤炭科技. 2013（04）.

[3]戴洪寶，孟魯閩，賀園園.GPS-RTK技術在地籍測量上的應用[J].科技信息. 2013（07）.

作者簡介：朱潤秋（1978-） 男，湖南新化人，大專，測量助理工程師。