試析GNSS RTK技術在煤炭地質勘查測量中的應用

孫建峰，黃傳賢，劉亞兗州煤業股份有限公司楊村煤礦

試析GNSS RTK技術在煤炭地質勘查測量中的應用

孫建峰，黃傳賢，劉亞
兗州煤業股份有限公司楊村煤礦

摘要：本文主要介紹GNSS RTK技術的的組成和原理，將它與傳統的測量技術進行對比，并結合它工作的基本原理分析它在煤田地質勘查中的相關應用情況，在最終的結果中表明GNSS RTK測量技術不僅安全可靠，而且對復雜的地形也能進行高效精確的測量，減少測量的工作量。

關鍵詞：GNSS RTK技術；煤炭地質；勘察測量

GNSS RTK技術測量精確度高、運速快、全天候以及單站測量范圍廣等優點使得它廣泛的運用在煤炭地質勘察測量中，并且其簡單便利的方式越來越受地質勘查技術人員的喜愛和重視，它能有效的減少測量的工作量和提高測量工作在礦區預查的效率。下面主要是結合某地煤礦區進行GNSS RTK測量技術分析，該地的地形雖然簡單，但是由于其起伏變化大、三角控制點少、分布不均勻等等因素導致勘查工作容易受天文觀測點和天文重力觀測點分布密度的制約，從而增加勘察測量的難度，而新型的GNSSRTK測量技術不受天氣、地形及通視條件的影響，能有效的解決這一系列問題。

1.GNSS RTK技術系統的組成

GNSS RTK測量技術主要是以載波相位觀測為基礎的實時動態測量技術，并且是由基準網站、流動站、數據處理中心和數據通信系統等部分組成的[1]。

（1）基準站網。基準網站一般來說最少具有3個以上的已知基準控制點，在基準站上配有數據傳輸設備和氣象儀等，并且這些基準控制點要設置在環境和信號比較好的地方，這樣有利于數據傳輸更加快速和便捷。

（2）數據處理中心。數據處理中心主要是將各個基準站傳輸過來的一些觀測數據進行接受和融合處理，通過這些數據對基準網內中的各項誤差進行分析和計算，并且建立一個誤差改正模型，然后將誤差改正模型通過數據播發中心傳輸給用戶流動站。

（3）數據通信系統。數據通信鏈路主要是由數據播發中心之間的通信鏈路和數據播發中心與用戶之間接受的通信鏈路。前者是由光纖、光纜等方式連接，后者是通過GSM、GPRS等方式完成的。

（4）流動站。流動站主要是由接收機、控制面板及接收天線等構件組成的。它能有效的接收衛星和基準站的數據，并且將這些數據進行分析和處理來獲取未知點的坐標數據。

2.GNSS RTK技術系統的工作原理

GNSS RTK主要是通過基準網上的接收機對衛星進行實時觀測，觀測的數據和信息通過無線電傳輸設備傳輸給流動站，而流動站接受衛星數據和基準站兩部分傳輸過來的數據信息，在接受到衛星信號后，流動站會將基準站傳輸過來的數據進行實時的分析和處理形成三維坐標，并且還可以進行差分處理來獲取位置點的坐標數據[2]。

3.GNSS RTK圖根控制測量應用

傳統的測量技術往往需要考慮天氣、地形等等因素，大大的降低了工作的效率，而GNSS RTK測量技術對礦區的勘察測量不需要考慮任何的地理氣候因素即可測量出高精準度的結果，而不會由于分布散亂導致誤差積累嚴重的后果，可以高效率的觀測出其質量的好壞。圖根控制測量作業主要是由收集測區資料、求轉換參數、選擇基準站及流動設置、成果精度檢查及內業數據處理幾個部分組成和工作的[3]：

（1）收集測區資料主要是收集并確定中央子午線、控制點坐標及控制點歸屬等方面的資料信息。

（2）在進行測區轉換參數計算時最需要注意的問題是待測點的實用坐標轉換，在實際的運用中，一般需要將GNSS-RTK觀測的WGS-84坐標轉化為國家平面坐標，在進行轉化的過程中可以利用高斯投影方法采集的靜態數據將觀測出的坐標WGS-84輸進手簿，然后可以選擇隨機軟件求解坐標進行參數的轉換。在操作的實際情況中，有些地方找不到合適的控制點坐標進行設置基準站，此時需要換一種方法來測量，可以通過隨意擺放基準站的方式來虛擬一個基準站，在測量手薄上就可以很直觀的讀取到關于WGS-84坐標，各個控制點也能收集到WGS-84坐標，而流動站也就可以直接的從各個控制點上采取WGS-84坐標。

（3）GNSS-RTK定位數據處理主要是基準站和流動站單基線的處理過程，因此基準站和流動站在觀測中所得的數據以及無線電信號的傳播質量對最終的定位起著關鍵性的影響，并且在GNSS-RTK測量的過程中，流動站與基準站最好保持在10km以內的范圍中，因為流動站與基準站之間是成反比例的關系，它們相隔的距離越大，初始化的時間就會越長，這就難以保證其精度的準確性，同時在進行測量的時候還要考慮其他相關的因素，例如基準上空可能出現的無衛星信號大面積的遮蓋或者基準站無線架設的高度等等因素。

（4）在測量前對已知點進行檢驗有利于保障GNSS-RTK在實測中的高精準度和穩定性，在利用RTK技術進行測量中，它能有效的確定整周模糊度，并且這種可靠性達到95％以上，相對于靜態GNSS，RTK還多出一些例如數據鏈傳輸誤差等誤差因素。

4.工程測量分析

在使用GNSS RTK測量后，可以使用全站儀儀器實測部分相互通試點的邊長和高差，再將相互通試點的邊長和高差進行反算，并且將反算的結果與GNSS RTK技術測量的結果進行比較，在最終得到的測量結果中發現最大邊長和最小邊長的較差分別是0.018和0.001，其邊長間距中誤差也只有0.007，高差的較差基本是0.000到0.053間，說明GNSS RTK技術在對圖根控制和地質工程點的實測測量中，能有效的測量出符合導線測量的精度要求，并且在整個測量中不存在誤差積累分布的現象。

總結：

總而言之，GNSS RTK測量技術是一項操作簡單、勞動強度低的技術，無需數據處理就可以提供實時的檢驗成果資料，并且它還能有效準確的測量出遠距離的傳遞三維坐標，是煤炭地質勘察測量的主要測量技術手段。

參考文獻：

[1]張振勇.GNSS-RTK技術在工程測量中的應用分析[J].城市建設理論研究（電子版）,2012,(20).

[2]董治方.GNSS RTK技術在農村集體土地所有權調查中的運用與精度分析[J].測繪與空間地理信息,2014,(5):137-139.

[3]李彩霞,侯利云.基于CORS系統的GNSS接收機RTK檢測技術[J].新探索,2013,(3):34-38.