GPS-RTK技術(shù)在礦山測(cè)繪中的應(yīng)用

呂軍恩

【摘 ?要】礦山開采是國民經(jīng)濟(jì)運(yùn)行中的重要產(chǎn)業(yè)，長(zhǎng)期以來，由于礦山開采工作的復(fù)雜性，其在測(cè)量方面都處于工作量大、過程復(fù)雜，但測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確的低效率狀態(tài)。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，尤其是GPS技術(shù)的普及，GPS-RTK技術(shù)逐漸被運(yùn)用到礦山的測(cè)量工作中來，在衛(wèi)星定位與信息動(dòng)態(tài)傳輸?shù)募夹g(shù)支持下，礦山測(cè)量無論是從操作過程還是測(cè)量結(jié)果上都得到了極大的改善。

【關(guān)鍵詞】GPS-RTK;礦山測(cè)繪;應(yīng)用

1測(cè)量工作對(duì)礦山建設(shè)的積極影響作用

礦山測(cè)量技術(shù)應(yīng)用期間，對(duì)工作人員的專業(yè)技能及專業(yè)知識(shí)、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)等方面的要求較多，可以歸結(jié)為該技術(shù)是經(jīng)過技術(shù)人員長(zhǎng)期的實(shí)踐總結(jié)產(chǎn)生的，并經(jīng)過產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步，逐漸改進(jìn)并優(yōu)化的先進(jìn)科學(xué)技術(shù)。礦山測(cè)量技術(shù)對(duì)相關(guān)企業(yè)單位的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展有著重要影響意義，其中圍繞礦山勘測(cè)以及基建設(shè)置等方面的工程相對(duì)較多，都需要基礎(chǔ)性的技術(shù)資料以及測(cè)量計(jì)算完成繪圖處理工作。繪制結(jié)束之后，各項(xiàng)開采以及生產(chǎn)、運(yùn)輸都具備了理論依據(jù)條件，礦產(chǎn)資源挖掘還能將一些平衡關(guān)系的支撐點(diǎn)以及圖形繪制出來，這樣無論是礦山周圍環(huán)境還是地貌特征，都能給礦山安全建設(shè)以及礦山安全開采提供有利的支撐條件。

2GPS-RTK技術(shù)概述

RTK技術(shù)是當(dāng)前我國工程測(cè)量工作之中應(yīng)用比較廣泛的測(cè)量方法之一，該測(cè)量技術(shù)具備受環(huán)境干擾較小的優(yōu)點(diǎn)，因此主要應(yīng)用野外測(cè)量工作之中，同時(shí)其精準(zhǔn)度比較高，因此一經(jīng)推出就受到了我國相關(guān)工作人員的歡迎與應(yīng)用。RTK技術(shù)是以載波相位觀測(cè)值實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)為基礎(chǔ)的，由于其定位精度能夠達(dá)到厘米級(jí)，因此能夠?qū)崟r(shí)提供測(cè)量站點(diǎn)在測(cè)量制定坐標(biāo)系之中的三維定位結(jié)果。在應(yīng)用RTK技術(shù)的過程當(dāng)中，基準(zhǔn)站會(huì)通過數(shù)據(jù)鏈將觀測(cè)值以及測(cè)量站的坐標(biāo)信息傳輸?shù)搅鲃?dòng)站之中，流動(dòng)站在接受數(shù)據(jù)的過程當(dāng)中會(huì)對(duì)GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，同時(shí)快速處理差分觀測(cè)值，最終實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位。RTK技術(shù)的應(yīng)用有效提高了我國測(cè)量工作的效率以及質(zhì)量，并且因?yàn)樵摷夹g(shù)采集的數(shù)據(jù)信息全部都是數(shù)字化形式的，因此只需要通過相關(guān)軟件進(jìn)行簡(jiǎn)單處理就可以直接編制電子地圖，非常適合在測(cè)量工作之中應(yīng)用。RTK測(cè)量系統(tǒng)之中一般會(huì)包含以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備、數(shù)據(jù)處理軟件系統(tǒng)以及GPS接收設(shè)備。通過在基準(zhǔn)站之中安裝GPS信號(hào)接受設(shè)備，能夠?qū)?shù)據(jù)信息進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，基準(zhǔn)站會(huì)結(jié)合采集的觀測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合相對(duì)定位的原理，會(huì)計(jì)解算之整周模糊度未知數(shù)，將用戶站的測(cè)量精度以及三維坐標(biāo)情況顯示出來，結(jié)合定位結(jié)果，對(duì)用戶站以及基準(zhǔn)站的觀測(cè)質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

3GPS-RTK技術(shù)在礦山測(cè)繪中的應(yīng)用流程

GPS-RTK技術(shù)已逐漸應(yīng)用于礦山及其他測(cè)繪領(lǐng)域中，具體的操作流程可以簡(jiǎn)要的概括為以下幾步驟：①建設(shè)基準(zhǔn)站，基準(zhǔn)站的建設(shè)必須要充分考慮測(cè)繪區(qū)域的地形地貌，確保信息接收暢通無阻;②建設(shè)流動(dòng)站，必須嚴(yán)格按照相應(yīng)的工作要求進(jìn)行，在空間上與測(cè)繪點(diǎn)相對(duì)應(yīng)，并開啟作業(yè)模式;③GPS控制點(diǎn)的選點(diǎn)和埋設(shè)，選點(diǎn)位置必須選擇在易于分辨、無爭(zhēng)議的區(qū)域，埋設(shè)要嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行，盡可能的埋設(shè)于交通條件良好，易于保存的區(qū)域，便于后期工作采集利用;④GPS控制網(wǎng)的布設(shè)與成果數(shù)據(jù)的解算，在完成之后進(jìn)行成果資料的整理;⑤控制點(diǎn)的高程檢測(cè)工作，該步驟是提高測(cè)繪精度的有效控制措施，因此必須嚴(yán)格按照相應(yīng)的操作規(guī)范執(zhí)行;⑥測(cè)繪區(qū)域碎步測(cè)量RTK技術(shù)的配合使用，全站儀野外數(shù)據(jù)的采集工作;⑦室內(nèi)進(jìn)行測(cè)量數(shù)據(jù)的綜合整理，編制相應(yīng)的測(cè)繪圖件，提高測(cè)繪資料。

4分析GPS-RTK技術(shù)在礦山測(cè)繪中的應(yīng)用

礦山測(cè)繪數(shù)據(jù)實(shí)際控制與基本轉(zhuǎn)換過程中存在諸多問題，通過自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用能夠作為基本操作控制模式，使得各個(gè)系統(tǒng)接口數(shù)據(jù)能夠?qū)崿F(xiàn)智能化處理。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理過程中，礦山數(shù)據(jù)是重要的中轉(zhuǎn)位置點(diǎn)，在數(shù)據(jù)實(shí)際傳輸過程中需要加強(qiáng)自動(dòng)化控制。通過GPS-RTK的應(yīng)用能夠?qū)Ω黜?xiàng)初始數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化篩選，加強(qiáng)智能化調(diào)配以及自動(dòng)化控制處理，使得多項(xiàng)數(shù)據(jù)資源利用效率能夠全面提升。

4.1區(qū)域放樣

區(qū)域放樣是先控制、后碎步的過程，應(yīng)用GPS-RTK技術(shù)進(jìn)行放樣，要明確整個(gè)測(cè)區(qū)內(nèi)的控制點(diǎn)，制定合適的測(cè)量方案，要滿足加密控制網(wǎng)的精度要求。控制點(diǎn)的坐標(biāo)要準(zhǔn)確，對(duì)應(yīng)的大地坐標(biāo)也要準(zhǔn)確;放樣數(shù)量要足夠多，保證分布范圍合理，明確測(cè)點(diǎn)之間的相互關(guān)系。在實(shí)際操作上，主要分為兩種放樣形式：一是點(diǎn)放樣，二是線放樣。技術(shù)人員只需將設(shè)計(jì)點(diǎn)位坐標(biāo)輸入電子手簿，然后在場(chǎng)地內(nèi)走動(dòng)，按照GPS接收器的指令操作，即可放樣出設(shè)計(jì)點(diǎn)位。實(shí)踐證實(shí)，利用GPS-RTK技術(shù)進(jìn)行區(qū)域放樣，不僅提高了作業(yè)效率，也能保證放樣精度。

4.2具體測(cè)量

4.2.1在礦山地形形變測(cè)量中的應(yīng)用

在礦山開發(fā)中，礦區(qū)地理?xiàng)l件不僅影響著開采工作效果，也影響著礦區(qū)人們的正常生活。一些礦山在測(cè)量過程中，對(duì)地形形變的分析不夠準(zhǔn)確，一旦礦山在開采中出現(xiàn)嚴(yán)重的地形形變，就會(huì)嚴(yán)重影響了礦區(qū)人們安全。因此，在礦山測(cè)量中，技術(shù)人員應(yīng)利用GPS-RTK技術(shù)對(duì)礦山的整體地形條件進(jìn)行測(cè)量，并根據(jù)數(shù)據(jù)做出專業(yè)分析，判斷礦區(qū)地形出現(xiàn)形變的可能，以及形變量的范圍。例如在測(cè)量中，選擇基準(zhǔn)點(diǎn)和觀測(cè)點(diǎn)，對(duì)礦山地形進(jìn)行長(zhǎng)期數(shù)據(jù)收集，反映其動(dòng)態(tài)變化情況，從而建立礦山監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)基準(zhǔn)點(diǎn)和觀測(cè)點(diǎn)參數(shù)變化，計(jì)算礦山形變量。

4.2.2在土方工程測(cè)量中的應(yīng)用

在土方工程上，利用GPS-RTK技術(shù)可以完成驗(yàn)收測(cè)量作業(yè)。一般情況下，完成一個(gè)點(diǎn)的測(cè)量?jī)H需2秒～4秒，精度在2cm-3cm之間;配合成圖軟件，可以形成一體化數(shù)據(jù)鏈，省去數(shù)據(jù)的輸入、轉(zhuǎn)抄等環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了制圖的數(shù)字化。測(cè)量期間，使用的人員數(shù)量少，可完成數(shù)據(jù)采集、填繪更新、采集碎步點(diǎn)位等任務(wù)。而在非蔭蔽礦區(qū)，可以建立單基站CORS系統(tǒng)，利用VRS技術(shù)提供實(shí)時(shí)測(cè)量服務(wù)，既能實(shí)現(xiàn)無人值守，又能保證測(cè)量的動(dòng)態(tài)性和連續(xù)性。

4.3在礦區(qū)控制網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用

礦山的開采是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，而建立礦區(qū)控制網(wǎng)不僅可以將礦山開采各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行精準(zhǔn)定位，對(duì)其中存在的低效、失效現(xiàn)象做出判斷與調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)礦山開采工作的整體協(xié)調(diào)運(yùn)行。但是在傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)的支持下，網(wǎng)絡(luò)體系的建立不僅完善，相關(guān)人員不僅在數(shù)據(jù)測(cè)量上缺乏準(zhǔn)確性，各環(huán)節(jié)之間也難以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸，從而影響了礦山開采工作各環(huán)節(jié)之間的協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)。基于此，GPS-RTK技術(shù)的引入與應(yīng)用則打破了傳統(tǒng)礦山測(cè)量局限，一方面利用衛(wèi)星定位于實(shí)時(shí)傳輸，控制了礦區(qū)數(shù)據(jù)測(cè)量誤差;另一方面也能夠形成網(wǎng)絡(luò)，對(duì)礦山開采的穩(wěn)定性進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，以準(zhǔn)確排除安全隱患。

4.4GPS-RTK技術(shù)在礦山測(cè)繪中應(yīng)用需要注意的事項(xiàng)

首先需要對(duì)基準(zhǔn)站位置點(diǎn)進(jìn)行選定，這對(duì)于提高GPS-RTK技術(shù)測(cè)繪精確度具有重要影響。基準(zhǔn)站可以選在地勢(shì)相對(duì)較高，周邊環(huán)境沒有遮擋物，電臺(tái)能夠全面覆蓋的區(qū)域中，這樣能夠降低監(jiān)測(cè)過程中不會(huì)受到外部環(huán)境的干擾。此外，為了使得數(shù)據(jù)能夠有效傳輸，在基準(zhǔn)站周邊200m范圍內(nèi)不能存在信號(hào)干擾源。而后需要確定科學(xué)化的轉(zhuǎn)化參數(shù)，這樣能夠使得GPS-RTK測(cè)量工作的精確性全面提升，需要選用較為統(tǒng)一的坐標(biāo)系，這樣能夠使得測(cè)量結(jié)果實(shí)際對(duì)比性有效提升，提高測(cè)量精度值。如果存在坐標(biāo)系不對(duì)稱的情況，需要對(duì)礦山所處位置基本轉(zhuǎn)換參數(shù)進(jìn)行確定，確保各項(xiàng)測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性全面提升。

5結(jié)束語

在信息技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，礦山測(cè)量基于提高工作效率的需要，積極引入GPS-RTK技術(shù)。GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用突破了傳統(tǒng)礦山測(cè)量中結(jié)果誤差大，操作過程復(fù)雜的局限，利用全球定位與實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)傳輸技術(shù)，有效控制了人力測(cè)量誤差，降低了工作強(qiáng)度，提高了測(cè)量精度，有效控制了礦山開發(fā)成本，提高了礦山開發(fā)科學(xué)化水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳惠強(qiáng).GPS-RTK技術(shù)在礦山測(cè)繪中的應(yīng)用探討[J].資源信息與工程，2018，3302：127-128.

（作者單位：呼倫貝爾山金礦業(yè)有限公司）