GPS-RTK技術在礦山土方量精確測定中的應用實踐

王樹亮

（山西晉煤集團寺河礦，山西 晉城 048205）

山西晉煤集團寺河煤礦位于山西省晉城市，礦井采用“一礦兩井”生產模式，東井區為高瓦斯礦井，核定安全生產能力800萬t/a；西井區為煤與瓦斯突出礦井，核定安全生產能力400萬t/a。由于原煤年產量大，同時受到運輸、市場需求、煤質、價格等多方面的影響，造成寺河煤礦煤炭積壓形成煤山。為保證煤礦能夠及時對煤炭進行檢核，從而制定合理有效生產計劃、確定營銷方案，需對煤山土方量進行測量計算。寺河礦采用傳統全站儀碎步測量法對煤山土方量進行測量，采用該方法不僅工作量大、安全性差、費用高，而且測量的精度相對較低，嚴重地影響礦山的生產、經營與管理。寺河煤礦地測科通過研究，決定采用GPS-RTK技術對煤山土方量進行測量，力求保證土方量計算結果準確無誤。

1 GPS-RTK技術對土方量進行測量的工作原理

GPS-RTK技術對煤山土方量進行測量主要是利用在測區內安置若干臺GPS接收機，然后對所有可見GPS衛星進行連續的觀測，并將其觀測數據通過無線電傳輸設備實時地發送給流動觀測站。GPS接收機在接收GPS衛星信號的同時，通過無線電接收設備接收基準站傳輸的觀測數據，然后根據相對定位的原理，實時地計算并顯示流動站的三維坐標及其精度。最后將數據上傳至電腦，利用專業的土方軟件進行計算，從而得出土方量。

2 寺河礦煤山土方量測量方法研究

在寺河礦煤山土方量測量中采用PENTAX smart-8800GPS接收機，smart+集成了GPS主機、天線、電源、RTK數據鏈電臺，并利用藍牙技術在接收機主機和手簿之間進行數據交換。

2.1 前期準備

根據寺河礦煤山附近實際情況在其土質堅硬地方選5個控制點，采用插點方式利用GPS靜態E級網測出5個控制點的平面坐標，采用四等水準測量的方法測出5個控制點的高程，并與附近水準點、導線點聯測，進行平差處理計算。根據煤山實際情況，沿東西方向每隔10m劃分一條測線，共14條，然后在電子圖上量取各條線的起始坐標和終點坐標，制作成電子表格，供外業查詢和檢核使用，如表1所示。

表1 部分測線起始坐標統計表

2.2 現場測量

（1）在現場測量中共計配備3臺GPS接收機到現場，1臺接收機作為基準站，其余2臺接收機作為移動站。利用測區輻射范圍最廣的地方架設基準站、天線，開啟電源與基站，搜索信號。

（2）連接基站和移動站及相關設置：a.開始→設置→連接→藍牙→設備→添加新設備→選擇搜索到的設備并連接（先連接基站，再連移動站，密碼1234）→串行端口打鉤→完成；b.COM端口設置→新建發送端口（基站與移動站都選“發送端口”，基站COM8，移動站COM9）→OK；c.基站參數與移動站參數設置：資源管理器→Smart-RTKRoad→GPS→連接GPS→

（3）新建項目及坐標系參數設置：新建工程項目→坐標系→保存參數→坐標系統→參數計算→添加→源點坐標→保存再照上述步驟添加一個已知坐標點用于校正→解算→運用→保存。如果利用已計算好的布爾莎七參數（△X，△Y，△Z，εx，εy，εz，k），只需在一個控制點上校正，在另一個點上檢核，而且覆蓋范圍更廣，精度更高。

（4）待參數全部設置完畢返回界面即可進行測量，在測量中選擇放樣菜單中的線放線模式，選擇“兩點定線”方式點擊點庫，從點庫中提取兩個點（起點、終點）的坐標，輸入起點里程（0）和里程增量（10m）進行放樣，放樣完以后選擇自動記錄采取點三維坐標，從每條線的起點開始，設置好自動記錄的參數進入自動采集數據模式，當該測線測完后，進行下一條測線的測量采集數據。

2.3 內業數據處理以及煤量的計算

外業完成以后，利用數據線和Microsoft Activesync軟件將數據上傳，選擇CASS適用的數據格式在CASS7.0中通過定顯示區和展點進行必要的編輯，根據實地測定的地面點坐標（X，Y，Z）和平均標高通過DTM模型生成三角網來計算每一個三棱錐的填挖方量，最后累計得到指定范圍內土石方量（煤山煤量）的計算，從而得出計算結果，如圖1所示。

圖1 GPS-RTK技術在寺河礦煤山土方量測量中施工平面圖及測量結果匯總

3 GPS-RTK技術在煤山土方量測量中的優點

（1）GPS-RTK技術進行土方量測量只需三人即可完成，與傳統全站儀測量相比，大大降低了勞動強度，減少了勞動成本費用。

（2）傳統全站儀測量經常出現視線阻礙現象，而GPS-RTK測量技術不受空間位置限制，徹底解決了全站儀不通視需多次轉站的難題，同時GPSRTK測量方法可全天候作業，大大提高了野外工程測量的效率。

（3）寺河礦采用GPS-RTK技術三角網法進行測量與方格網法相比，無需將外業放樣到實地進行采集三維坐標，大大提高了工作效率。

（4）采用該方法進行煤山土方量測量施工周期短、操作方便，而且測量數據精度高。

4 結束語

山西晉煤集團寺河礦地測科通過研究采用GPSRTK技術進行煤山土方量精確測量，徹底解決了傳統全站儀碎步測量造成的工作周期長、測量難度大、數據精準度底等難題，該測量方法在煤山測量中應用，能夠迅速準確測定出煤山儲煤量，為礦領導合理安排生產布局和完成全年的各項生產任務提供準確科學依據，取得了顯著成效。