探討GPS—RTK技術在礦山測繪中的應用

摘要：隨著礦山開采力度的不斷加大，復雜地形下礦山開采的需求也不斷升高，采用GPS-RTK技術可將其優(yōu)勢發(fā)揮在其中，使礦山測繪工作達到高效、精確的特性，為礦山的開采工作的安全性提供了更好的保障。本文首先對GPS-RTK技術的系統(tǒng)構成及工作原理進行簡單的介紹，再從建立礦山控制網絡、監(jiān)測地面變形以及礦區(qū)工程的測量三個方面分析該技術在礦山測繪中的應用，最后探討GPS-RTK技術應用于礦山測繪的種種優(yōu)勢。

關鍵詞：GPS-RTK技術；工作原理；礦山測繪；應用；

中圖分類號： TD171 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）05（a）-0000-00

1 GPS-RTK技術的系統(tǒng)構成及工作原理

1.1 GPS-RTK技術

GPS-RTK（Global Positioning System-Realtime Kinematic全球定位系統(tǒng)實時動態(tài)差分法）技術是一種實時動態(tài)的測量定位技術，運用載波技術來獲得測量的動態(tài)數(shù)據(jù)【1】。因此，RTS技術又可被稱為載波相位差分技術，它是基于載波相位的兩個測站進行的實時數(shù)據(jù)測量，可通過提供的觀測點建立三維坐標，實現(xiàn)厘米級的精確數(shù)據(jù)。這種技術不受天氣影響的特性，可進行全天觀測。在進行遠距離觀測時不需要通視，投入較小的人力和物力。與傳統(tǒng)的GPS測量技術相比，具有更快的處理效率，更短的測量時間以及更可靠的數(shù)據(jù)處理【2】。

1.2 GPS-RTK技術的系統(tǒng)構成

（1）GPS接收機

通過GPS-RTK技術測量的數(shù)據(jù)具有精確到厘米級的特性，為了保證數(shù)據(jù)的可靠性，可使用雙頻觀測。在基準站與流動站均使用雙頻GPS接收機的設備，從而保證基準站的采樣率與流動站的采樣率保持一致。

（2）數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)

由基準站發(fā)射無線電的裝置以及有流動站接受無線電的裝置共同組成了數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，并根據(jù)基準站與流動站之間的距離、數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣纫约爸苓叺沫h(huán)境情況來選擇發(fā)射和接受裝置的功率與頻率。

（3）軟件處理系統(tǒng)

GPS-RTK技術的軟件處理系統(tǒng)具有高效的數(shù)據(jù)處理能力，將觀測數(shù)據(jù)進行有效的比較和處理，確保了數(shù)據(jù)的精確性和可靠性。

1.3 GPS-RTK技術的工作原理

采用不低于兩臺GPS接收設備的裝置進行同時工作。首先將GPS接收機安裝在基準站的一個固定點上，對來自于衛(wèi)星的原始數(shù)據(jù)進行接收；再將原始數(shù)據(jù)由串行口傳達到無線電發(fā)射裝置中，封裝后將其廣播；廣播后的原始數(shù)據(jù)會經由流動站的無線電接收裝置進行接收并解包，再經串行口傳達到流動站的GPS接收機中。與此同時，流動站的GPS接收機也會采集當?shù)赜^測位置的原始數(shù)據(jù)，由基準站和流動站觀測的原始數(shù)據(jù)均會聚集在流動站GPS接收機中，然后由軟件處理系統(tǒng)進行統(tǒng)一處理。通過計算基準站與流動站的基線向量得出具體的方位坐標。將多次測量并處理的數(shù)據(jù)進行匯總即可描繪出高精度的測量區(qū)域。

2 GPS-RTK技術在礦山測繪中的應用

2.1建立礦山的控制網絡

在進行測繪工作時具有多種難以預計的風險因素存在。若采用GPS-RTK技術進行礦山的測繪，可詳細記錄礦山所在地的所有情況。根據(jù)實際測量所覆蓋的范圍，可以對基準站和流動站的搭建位置進行合理的選擇，原則上應覆蓋整個礦區(qū)。在實際工作中可設計最合理的方案選用最少的基準站。通過礦區(qū)內均勻布置的數(shù)據(jù)接收點形成測量的控制網絡，經計算平差來控制每個數(shù)據(jù)接收點的精確性，以此達到礦山測量的要求。

2.2監(jiān)測礦山的地面變形

礦山地面的凹凸變形會直接影響礦區(qū)開采的安全性，為了避免這一因素帶來的巨大損失，可通過礦山數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控來對其進行評估。GPS-RTK技術可不受天氣的影響進行全天工作，因此可以很方便的觀測不同時間下測量地帶所產生的水平和高度位移。通過軟件處理系統(tǒng)對采集的數(shù)據(jù)與之前的數(shù)據(jù)進行對比分析，計算得出精確的地面水平位移和下沉距離。

2.3礦區(qū)工程的測量

GPS-RTK技術也可用于礦區(qū)工程的測量，在實施礦山的開采工作時，往往需要多項數(shù)據(jù)的精確參數(shù)。例如采煤地面的截面圖、地面沉陷積水面積等，這些數(shù)據(jù)的精確性直接影響著礦山開采的安全性和高效性。通過GPS-RTK技術的測量可以精確的描繪出礦區(qū)工程的詳細三維地貌，從而可以得到礦山開采工程中的所有具體參數(shù)，在保障工程要求的同時進行高效的開采作業(yè)。

3 GPS-RTK技術在礦山測繪中的優(yōu)勢

3.1高效率

傳統(tǒng)的GPS測量法是一種靜態(tài)的測量技術，在實際的測量過程中常會用到較多的工作儀器，同時具有較長的數(shù)據(jù)反饋時間，最后經測量得到的數(shù)據(jù)結果還須經計算機解析，從而帶來了測量的低效性。而GPS-RTK技術只需要在礦山搭建幾處基準站點和流動站點，數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r間比較迅速，僅需幾秒即可在普通的電磁環(huán)境下獲得一個點的坐標。由于RTK技術本身具備數(shù)據(jù)處理的功能，測量時無需專門納入計算機進行數(shù)據(jù)處理，節(jié)省了數(shù)據(jù)處理的時間。一般情況下，僅需在4千米為半徑的測區(qū)內建立幾處站點即可完成精確的測量。這種技術無需進行多次“搬站”，所需工作人員也不多，因此完美的克服了傳統(tǒng)測量方法的缺陷。從以上幾處分析可知，GPS-RTK技術具有較高的工作效率。

3.2定位精準

GPS-RTK技術對于數(shù)據(jù)的處理安全可靠，在實際測量工作中將平面和高程均精確到厘米級，未出現(xiàn)誤差的積累情況。

3.3操作簡單

礦山測量若采用GPS-RTK技術，只需進行測量站點的搭建以及站點的簡單設置等程序。GPS-RTK技術具有高效的數(shù)據(jù)采集、存儲、處理以及輸出等功能，同時該系統(tǒng)可與其他測量儀器和計算機擁有較便捷的通信功能，測繪人員調制好站點的基本設置后即可邊走邊獲得坐標數(shù)據(jù)。

3.4自動化處理

在使用GPS-RTK技術進行礦山的測量時，流動站利用軟件控制系統(tǒng)進行自動化的數(shù)據(jù)處理，無需大量的人力干預來完成完整的測量工作。因此GPS-RTK技術可減少人力的投入，從而有效的控制人為操作中出現(xiàn)的測量誤差，也可簡化數(shù)據(jù)處理流程，具有高度集成化的特性。

結束語

隨著社會的不斷進步，GPS-RTK技術的運用越來越廣泛。這種技術的運用為我國測繪業(yè)帶來了巨大的變化，具有重要的意義。GPS-RTK技術通過精確的數(shù)據(jù)觀測和詳細的三維繪圖可應用于礦山的測繪，建立高效的數(shù)據(jù)控制網絡，同對地面的變形進行實時的監(jiān)督和控制，同時為礦區(qū)工程進行精確的測量。GPS-RTK技術的實際運用可以使目前的測繪業(yè)具有高效率、低投入、高精確等優(yōu)勢，為我國能源的開采作出了巨大的貢獻。

參考文獻：

[1]王增福.談礦山測繪體系及技術應用[J].山東工業(yè)技術，2014，（13）：109-109.

[2]全海峰.淺談礦山測繪新技術應用及發(fā)展[J].中國科技縱橫，2013，11（20）：101-101.