GPS—RTK技術在礦山測量中的應用

江天生++蔣躍飛++劉桐

摘要： 基于科技的快速發展，礦山測量技術實現了全面革新與升級，而GPS-RTK技術正是礦山測量技術發展的結果，目前階段這種技術被應用在諸多測量領域當中。文章以GPS-RTK技術為重點研究對象，結合其在湖州某采石場礦山治理工程中的應用，詳細探討了該技術在礦山測量當中的實用價值及存在問題，以供參考。

Abstract： Based on the rapid development of science and technology， mine surveying technology has achieved a comprehensive innovation and upgrading， which make GPS-RTK technology be born. At the present stage that technology is utilized in many fields. This paper takes the GPS-RTK technology as the main research object， combined with its application in the quarry in Huzhou， and discusses the practical value and problems of this technology's application in mine surveying， just for reference.

關鍵詞： GPS-RTK技術；礦山測量；應用

Key words： GPS-RTK technology；mine surveying；application

中圖分類號：P228.4 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）22-0151-03

1 GPS-RTK技術概述

1.1 GPS-RTK技術工作原理

對于GPS-RTK技術的理解，從本質上來講就是GPS實時載波相位差分測量的技術，有機結合了GPS技術和數傳技術，確保能夠實時測量計算并對數據進行處理，在短時間內獲取更高精準度的位置信息。任何測量工作都必須要設置基準站與流動站，而在運用GPS-RTK技術的時候，需要將接收機安裝于基準站和流動站上。在這種情況下，不同站接收機就能夠在相同時間接收由同一GPS衛星所發射的信號信息，而后在各系統進行處理以后獲取相應的信息。其中，基準站會對比獲取信息和已知位置的信息，最終得出差分改正數值。這一數值可以在GPRS網絡或者是無線電向流動站及時傳送。在此過程中，流動站也同樣需要接收由GPS所觀測到的數值，而后通過測算對獲取的信息進行接收，最終使得差分改正數值更加精確，獲取最終位置信息數值。而在定位方面，時間僅控制在幾秒鐘，所以，GPS-RTK技術效率很高，值得全面推廣。

1.2 GPS-RTK技術應用優勢

①作業簡便且效率較高。在運用GPS-RTK技術的過程中，只要處于信號的覆蓋范圍，且地形地勢正常，則能夠一次性完成任務。同時，在整個操作過程中，僅需要一名工作人員，無需開展搬站工作。所以，該技術的作業難度較小、工作效率高，能夠實現降本增效。

②定位準確度高且數據更加安全與可靠。當作業條件正常且作業的半徑范圍確定，那么GPS-RTK技術測量的精準度能夠精確到毫米，使得定位信息數據的安全性、可靠性更高，有效地增強了測量的質量。

③突破諸多條件的限制。GPS-RTK技術是對傳統光學通視要求的有效突破，充分運用了電磁波通視的方法，為此，對于氣候及能見度等多方面的要求也有所放寬。除此之外，電磁波對于實物的穿透性能很強，所以，對于相對復雜的地形或者是地物障礙所帶來的影響都能夠克服，并且在短時間內獲取測量位置的準確坐標。

④自動化與集成化程度極高。GPS-RTK技術所采用的是在流動站內部裝式軟件控制系統，所以，同原有的測量技術進行比較，具有極強的自動化與集成化，不需要由人工進行操縱，所以，有效地減少了人工的誤差。

⑤實際操作便捷且對數據的處理更高效。在設站的過程中，GPS-RTK技術需要設置專業設備，所以，操作起來十分簡單容易，能夠在短時間內完成數據處理的整個過程。與此同時，能夠實現同計算機以及其他測量儀器的信息交換，使得測量數據的處理效率更高。

2 GPS-RTK技術在某采石場測量中的應用

2.1 GPS-RTK技術礦山應用方向

2.1.1 放樣工作

在傳統的放樣工作中，我們需要先控制，再進行碎步的過程。而GPS-RTK的使用需要我們先根據控制點的特點制定相關的測量方案，然后再完成對于控制點的放樣工作，但是我們要注意放樣工作必須要滿足礦區加密控制網精度的要求。這就使得我們必須保證坐標的準確性，而且還要進行足夠數量的放樣，確定合理的分布范圍以及使得各控制點之間具有一定的相互關系。GPS-RTK技術的放樣主要包括點放樣和線放樣兩種方式，我們只需要將控制點的坐標輸入到相應的電子手簿中，再讓工作人員在場地上行走，就可以根據接收器的提示而確定放樣點的位置。這樣就對我們工作提供了很大的便利，極大提高了我們的工作效率以及測量的準確性。

2.1.2 礦區工程測量

第一，采剝現狀與地形測量。在傳統的測量工作中，我們首先需要根據要測量的區域建立一些控制點和圖根點，還要將這些點在各種圖紙資料上標注出來。雖然隨著技術的不斷發展，我們的測量設備和方式都有了很大的改進，也為我們的工作提供了便利，但是在實際的工作中，很容易出現由于碎點的拼圖不當而不得不重新返工的現象，從而也影響了我們的工作進程和工作效率。而GPS-RTK技術的應用則可以解決這些問題，因為GPS-RTK技術具有測量范圍廣的特點，所以只要設立一個測量點就可以實現半徑為10公里區域的測量要求。這樣我們不但可以減少返工現象的出現，還可以減少控制點的轉移和重設，從而就可以提高測量的準確度。

第二，土方工程量驗收測量。在使用GPS-RTK技術進行采場測量時，工作效率十分高，甚至可以在4秒內完成一個控制點的工作，同時精確度可以達到2厘米到3厘米之間。而且GPS-RTK技術與合成圖軟件相互配合還可以實現對于數據的一體化管理，減少中間環節所耗費的時間，從而實現CASS制圖數字化。GPS-RTK技術的應用可以在使用很少工作人員的基礎上完成對于采剝工程平面圖所需要數據的收集和更新，同時還可以實現月底采集碎部點位測點的工作，節省了人力資源。而且在非蔭蔽礦區，我們還可以建立單基站CORS系統，實現對于礦區的無人看守，并且還可以準確完成實時測量的工作。

第三，礦區地面形變測量。礦區生產過程中為避免采掘擾動引起的地質邊坡災害，需要對其地面形變量進行實時監控。而傳統的測量方式只能得到靜態的數據，但是GPS-RTK技術可以彌補這個不足，動態地表示出數據的變化，為我們的分析提供了很大的便利。在實際的工作中，我們需要在基準點和觀測點上建立一個地面形變觀測網絡，這樣我們再對具體的實例進行分析，就可以完成相關的測量工作，同時還可以提高我們工作的效率和準確度。而且GPS-RTK技術還可以用于測繪礦區的地形地貌圖，斷面圖的測量以及鉆孔的放樣等工作。

2.2 GPS-RTK技術在某采石場測量中的應用

湖州市某采石場進行礦山治理工程，由于其范圍廣、高程差較大、不具備較好的通透性，采用常規的測量方法在短時間內無法完成作業。為降低測量工作強度、提高測量效率，決定采取GPS-RTK技術。

如圖3所示為湖州某采石場礦山治理范圍測點分布，表1為實測數據與坐標較差，可以看到采用GPS-RTK所測數據精度較好，能夠滿足礦山測圖作業要求。相較于全站儀誤差略微偏大，但是在滿足要求的前提下，結合測量作業效率的提高、成本的降低等一系列因素，我們認為在本采石場今后的測量工作中可以繼續推廣并應用GPS-RTK技術。

3 GPS-RTK技術在礦區測量應用中存在的問題

GPS-RTK技術作為一種新型的技術，我們在應用的過程中也發現了一些問題：

首先我們的測量都是獨立進行的，這樣就不能確定設備是否在正常的情況下運行，也不能保證這些數據是否合理。因此我們在實際的工作過程中要在觀測前，觀測時以及觀測后不斷對測量的數據進行對照，確定是否有不合理數據的出現，從而來判斷設備的運行是否正常。而且在集森林區，峽谷深處以及高樓林立區等不能有效被衛星覆蓋的地區中進行測量時，GPS-RTK技術就不能很好地發揮作用。此時我們應該將其與航空攝影測量以及常規測量相結合，以完成相應的工作。

其次在工作的過程中，很容易出現高程測量值異常的問題。因為在使用GPS-RTK技術時對于高程的轉換提出了很高的要求，但是在山區等地區的測量會出現很大的誤差，甚至有些地區的高程圖還是空白。這就使得我們在進行高程轉換時會面對很大的困難，而且還很難保證其中的精確度。為了解決這個問題，我們要盡可能在分布均勻的控制點上進行聯測，求出精確的高程轉換參數，保證測量的準確性。我們一定要及時更新相關的技術，解決在應用GPS-RTK技術中出現的問題，促進我國礦山測量事業的發展。

參考文獻：

[1]劉澤銳，付鵬.GPS技術在礦山測量中的應用研究[J].經濟管理：全文版，2016（11）：00275.

[2]馬健.GPS-RTK技術在礦山測量中的應用探討[J].環球人文地理，2016（10）.

[3]趙國勝，李巍，王昶，等.CORS系統與全站儀、GPS-RTK等方法在地籍測量中的應用對比[J].科技展望，2016，26（18）.

[4]衛柳艷.GPS網絡RTK系統的算法及定位精度研究[D].河海大學，2006.