GPS-RTK技術在露天礦山測量中的應用探析

■鄺建航 ■臺泥(英德)水泥有限公司，廣東 英德 513000

1 GPS RTK技術的基本介紹

RTK(Real Time Kinematic)是實時動態定位的簡稱，這種技術的基本原理是以載波相位觀測值為基礎的實時差分方法，從而得到厘米級精度的測點三維坐標，是GPS單點測量技術與短距離數據傳輸技術的有機結合，具有測量時間短、精度高的優點。現如今GPS RTK技術已經成功的在大地控制測量、工程測量、數字地形測量中得到了廣泛應用。同時，在GPS RTK測量模式中，用戶接收機可以根據觀測基站發出的改正信息以及觀測成果的質量和待定坐標的求解情況實時的進行動態坐標計算，減少冗余的觀測數據，實現準實時定位，提高工作效率和準確程度，因而得到了廣泛的應用。

GPS RTK技術的基本實現過程是在觀測的基準站安裝一臺GPS接收機，在一個觀測時段內對可以接收到的所有衛星進行連續的觀測，同時將所觀測到的數據通過無線電數據傳輸設備發送給不斷移動的流動站，對于初始過程，流動站的坐標是準確的知道的，這樣用戶接收機可以根據基準站和已知坐標的流動站計算出差分信息，也就是相對定位中的三維坐標差，然后在后續的測量中，流動站根據初始過程得到的差分信息和接收的GPS信號計算流動站的準確坐標，這個坐標是WGS-84坐標系下的，進過坐標轉換即可得到制定坐標系下的待定點三維坐標。

2 GPS RTK技術的在礦上測量中的工作流程

利用GPS RTK技術進行礦上測量的工作流程如下:(1)首先要收集測區的已有的控制點的資料。這些資料主要有:測區已知的控制點坐標、高程數據、相應的等級的測量規范、測區的坐標系信息、測區的地形圖和控制點的位置參考圖、中央子午線、已有的坐標系使用情況等。另外，如果沒有已知的控制點數據，必須建立GPS控制網。同時控制點的空間分布應該比較均勻，數量不低于4-5個。(2)測區的坐標轉換參數的求解過程。由于利用GPS所獲得的坐標是WGS-84坐標系下的三維坐標，而一般礦上測量所需的坐標是地方坐標下的坐標，所以要進行坐標的相互轉換。可利用已知控制點的地方坐標和測得的WGS-84坐標在后處理軟件中進行坐標參數的計算，直接得到指定坐標系下的三維坐標。(3)基準站和流動站的參數設置。在GPS RTK測量模式下，其坐標精度與流動站和基準站的距離有關，也與流動站接收信號的強度有關。所以對于基準站的位置選擇最好在位置相對比較高的地方，并且盡量在測區的中心位置，同時，比較開闊，不影響衛星信號的接收，如果測區比較大，可利用外置電臺增加基準站信號的發射頻率。(4)外業實測。利用已經架設好的基準站，尤其是當基準站滿足接收的衛星目標的數量要求，即可啟動流動站進行測量，當流動站接收機滿足觀測條件，即可進行RTK的外業數據采集。同時，注意文件命名、觀測參數設置的一些細節問題。

3 GPS RTK技術在礦山測量中的應用分析

3．1 礦區大比例尺數字地形圖的測量工作

大比例尺的地形圖是礦山生產建設的重要基礎資料，所以大比例尺的地形圖測繪是礦山測量的必備工作。傳統的地形圖測繪的方法是:首先在測區建立一定等級的平面控制網，計算控制點的坐標，然后進行碎步點數據的采集工作，最后根據碎步點的數據進行計算機成圖工作。這種測量模式的工作量比較大，測量的速度比較慢，成本比較高。而采用GPS RTK技術可大大提高測量的效率和質量，對于基準站，我們在測量時啟動七參數轉換即可自動運行，同時碎步點的采集被流動站的測量工作所代替，僅僅需要一名測量員即可，在碎步點上架設GPS接收機只需停留短暫的幾秒鐘，即可獲得待測點的平面位置和高程，結合記錄的屬性信息，即可完成后續的計算機繪制地形圖工作，所以，這種測量方法的數據采集速度比較快，數據采集的質量和精度比較高，大大提高了礦山測量的效率。

3．2 露天礦場礦巖剝離量的驗收工作

對于大型的露天采礦場，礦石的日產量比較高，在實際的工程中，常常針對采礦場的礦巖剝離量進行驗收和檢查。采用常規的測量手段，其工作思路是:首先在礦區均勻的布置一些導線控制點，布置時要求這些控制點之間要相互能夠通視，有些情況下，還要將導線點引測到礦區的內部，控制測量完成以后，再進行碎步點數據的采集，所以整個驗收的工作量可想而知;并且由于現場施工的影響，布置好的控制點常常遭到破壞，或者雖然沒有被或壞但是由于機器的遮擋而無法進行施測。但是利用GPS RTK技術完全可以解決上述問題，在基準站設置好相應的觀測參數和改正參數，即可啟動流動站的數據采集，在采集的過程中，不會因為機器或者車輛的遮擋而無法進行施測，并且這種模式的測量不會像導線點那樣存在誤差的積累。采用GPS RTK技術只需幾天就可以完成驗收工作，大大節省了人力物力。

3．3 露天礦場邊坡邊境線的施工放樣

設計人員在地形圖上進行施工定線以后，需要將境界線和里程樁在地面上對應的位置上標定出來。這時就可以采用GPS RTK技術進行施工放樣，作業時，只需將境界線的拐點的坐標數據輸入到用戶接收機的手簿中，啟用線放樣或者點放樣功能即可完成境界線和里程樁的地面標定工作，在實際的操作中，由于每個放樣點都是獨立操作下完成的，不會產生測量誤差的積累，所以其施工放樣的精度比較均勻，在施工放樣的過程中，我們可以利用GPS RTK技術進行放樣點的坐標實測，其觀測坐標和實際的放樣坐標進行比對和檢校，確保地面上標定的位置是正確的，是與設計圖上的設計位置是一致的。

4 結語

GPS RTK技術給現在的露天礦山測量帶來極大的工作便利，是傳統測量手段的一次技術革新，在許多情況下都能顯示出其無可比擬的優越性，大大提高了測量數據的自動化和智能化程度，GPS RTK技術在正常作業條件下不需要測點之間進行通視，測量的速度快，數據精度高，適用于作業范圍比較大、測點通視情況比較差的測區，但是由于衛星數量、數據傳輸距離的條件限制，有時會出現無法正常工作的情況。但是隨著科學技術的不斷進步，GPS RTK技術會不斷走向成熟，最終我們也希望GPS RTK技術在礦山測量中的應用水平會不斷提高。

［1］李鵬，李燕．GPS-RTK技術在礦山測量中的應用分析［J］．內蒙古煤炭經濟，2012(9)．

［2］李東紅．RTK(GPS)定位技術在礦山測量中的應用［J］．SCIENCE＆TECHNOL-OGY INFORMATION，2011(9)．

［3］徐曉萍．GPS-RTK技術在礦山測量中的應用［J］．科技與企業，2013(1)．