GPS-RTK測繪技術在礦山地質測繪中的優勢分析

譚建中

（湖南省地球物理地球化學勘查院，湖南 長沙 410000）

GPS-RTK測繪技術的提出，是建立在GPS定位技術基礎上的，其作用原理是將一部分儀器作為固定基準站，另一部分作為流動站進行觀測，并對運行軌跡進行實地監測，獲取更為精準的定位信息。國外對于相關技術的研究起步較早，美國、日本、加拿大等一些發達國家也相繼對GPS-RTK測繪技術展開研究，主要集中在區域改正技術以及主輔站技術層面。我國相對于國外一些發達國家，起步時間相對較晚，但是在各界學者科研院校的努力下也取得了較為顯著的成績。

在技術發展過程中，逐漸應用到礦山地質測繪工程領域。文獻[1]根據GPS-RTK測繪技術的特點，詳細分析了影響測繪精度的影響因素，并提出了相應的解決措施，拓寬了數字地形測繪的應用領域[1]。文獻[2]將應用范圍設定在水利工程中，利用GPSRTK測繪技術優勢，簡化了測繪部署方式，并提高了工作效率以及水利工程的整體質量[2]。目前學術界關于將GPS-RTK測繪技術，應用到礦山地質測繪工程領域的文獻并不是十分全面，需要進一步深入探討。

1 礦山地質測繪研究現狀

礦山地質測繪工程主要是為了保證后續礦體開采工作的順利進行，利用先進的科學技術提供更準確的測量數據。隨著科學技術的不斷發展，相較于過去，礦山地質測繪工作無論是效率還是準確度都有較大幅度的提高，但是我國對煤炭資源的需求也越來越大，因此，需要在現有基礎上進一步提高[3]。礦山地質測繪的研究內容主要集中在礦山地形測繪、數字地形測繪以及三維數字測量地圖等方面，目前學術界已經積累了一些研究成果，但是還有較大的進步空間。

2 GPS-RTK測繪技術在礦山地質測繪中的優勢分析

2.1 測量精度優勢

相較于其他應用到礦山地質測繪中的技術手段，GPS-RTK測繪技術具有更加顯著的測量精度，無論是在礦山的平坦地段還是地勢復雜的地段，都能為礦山測繪工程提供精準的測量結果。在室外測繪的條件下，受通視條件以及勞動強度的影響主要是依靠全站儀采集地形的三維空間數據，并加以測繪。主要包括礦山中的山谷點、洼地以及山頂等，這些地形的主要特點就是密度較大且分布不均勻，一旦脫離GPS-RTK測繪技術的支撐，面對礦山的地形起伏地段就難以繪制出精確的圖像[4]。運用GPSRTK測繪技術，能有效避免測繪圖像不均勻的情況，并且能夠準確反映得出礦體的分布密度以及高程，更加直觀地反映出礦山地勢的走向，具體測繪流程如下圖所示：

圖1 測繪流程圖

由圖1可以看出，礦山地形測繪流程的重點在于采集礦山地形影像數據以及匹配測繪的礦山地形。在室外測繪過程中，礦山底部的特征圖像是比較容易獲取的，而礦山頂部的地形特征，則需要依靠GPS-RTK測繪技術獲取。由此可見，將GPS-RTK測繪技術應用到礦山地質測繪工作中，具有測量精度更高的優勢。

2.2 適用范圍優勢

在礦山地質測繪過程中，按照基本的測繪程序，必須要先進行控制測繪條件，再進行測圖處理的測繪步驟，并且測繪范圍有限。應用GPS-RTK測繪技術能夠有效擴大測繪范圍，還可以將控制測繪條件和測圖步驟同時進行[5]。GPS-RTK測繪技術的作用原理是在礦山的測繪地點內配置相應的基準站接收機，然后利用可視衛星信號，通過連續跟蹤觀測得到的地質數據信息進行篩選處理。結合定點觀測與流動檢測信息，實時獲取動態觀測信息，并計算出礦山地形的三維坐標與數據精度，并進行立體空間定位[6]。在進行礦山地質測繪過程中融合GPS-RTK測繪技術后，只需要準備相應的測量儀器，輸入待測繪的礦山地質特征編碼。通過特定的微機記錄設備，將礦山的地質數據記錄下來后，根據采集到的數據信息再進行測繪。即便是地質條件較為惡劣的礦山，也能夠準確獲取測繪信息。除此之外，GPS-RTK測繪技術還具備全天候導航定位的功能，并且在全球范圍內都有較高的技術覆蓋能力，因此，GPS-RTK測繪技術還具有適用范圍廣泛的優勢。

2.3 可靠性優勢

GPS-RTK測繪技術應用在礦山地質測繪工作中，具有更加安全可靠的優勢，在位置差分、載波相位差分以及偽距差分的信息發送方式上，具有測繪數據的連續性更好，并且安全性更高的特點。按照不同的測繪方式，可以劃分為單參考站局域差分方式、多參考站局域差分方式以及廣域差分方式。在傳統的礦山地質測繪工作中，一旦參考站之間的距離變大，則測繪數據就會出現不同程度的丟失，導致整個測繪工作的準確度降低并且拖長了工作周期。而測繪結果一旦出現誤差，就會直接導致礦山地質測繪工作的質量，甚至影響后續礦產開采工作。GPS-RTK測繪技術在發展過程中，技術的成熟性也更高，從一開始在小范圍內的定點測繪，逐漸發展到在地勢復雜的礦山地質測繪工程中，并且 能夠確保測繪數據的完整性和可靠性。根據相關研究資料顯示，在相同的測繪場景下，應用GPS-RTK測繪技術，比應用其他測繪技術的測繪結果可靠性更高，同樣說明了GPS-RTK測繪技術的可靠性優勢。

2.4 便捷性優勢

GPS-RTK測繪技術具有配套的手持接收機，將手持接收機與礦山的自建基站進行信號連接，設置差分信號的IP地址，并根據激光對中原理，進行單機流動測量。與以往的測繪技術相比，與GPS-RTK測繪技術配套的手持接收機不再需要外接天線，憑借自身配備的激光對中器就能精準地固定到厘米級精度。此外，融合了GPS-RTK測繪技術的手持接收機也不再需要安裝對中桿，只要與礦山基站的信號連接成功后，保證接收機的電池續航能力，就能準確并且快速地獲取測繪信息[7]。由于手持接收機還具備安裝SIM卡的功能，所以只要在開機前裝入SIM卡，就能實現將專業的地質測繪和GPS-RTK測繪技術融為一體的軟件運行目標。在手持接收機內新建一個礦山地質測繪的工作目標，并選擇相應的測繪模式，按照提示輸入相關的參數信息，包括礦山的投影方式、采點坐標、控制點坐標以及測繪參數。在參數輸入完成后，進入網絡連接單元，輸入礦山測繪的工程賬號信息，包括端口名稱、源節點、用戶名和接入點等信息。需要注意的是礦山地質測繪的三維坐標必須是固定數值，一旦設定完成就不能修改，如果出現了設定錯誤的情況，則需要將全部的參數信息進行重新輸入[8]。只有確保手持接收機順利連接到礦山的測繪中心服務器，才能在多次采集測繪數據后，集中處理重復數據，利用GPS-RTK測繪技術的整平功能，以激光對準的形式完成圖像測繪。

2.5 抗干擾性能優勢

干擾性能指的是在測繪過程中，會同時受到外界信號干擾和數據噪聲的干擾，不同的干擾強度會導致不同程度的誤測繪誤差。在礦山地質測繪過程中，受內外擾動影響，測繪結果的不確定性較高，應用GPS-RTK測繪技術，能夠在一定程度上實現測繪技術的抗干擾功能。導致數據噪聲最根本的原因就是測繪技術的落后，造成礦山地質特征無法被準確反映到測繪結果中。此外，測繪圖像也能夠直接體現出受干擾程度，比如地形展開圖、礦山地質形變圖、等值線圖和奇異值分布圖等。結合GPSRTK測繪技術原理與礦體走勢，利用數據噪聲在尺度地圖上的表現特征，對數據信號和其對應的小波系數進行識別，并生成相應的阻攔頻道。GPS-RTK測繪技術自身具有一定的篩選功能，對礦山測繪過程中產生的噪聲，利用測繪數據之間的相關性進行提取并篩選。針對測繪圖像來說，GPS-RTK測繪技術能夠識別出相同作用原理的設備信息，并發出預警信號，提示測繪工作人員，周圍有類似的設備正在工作。面對不同強度干擾源，將GPS-RTK測繪技術與測繪軟件相融合，就能體現出該技術的多分辨率特征，并得到較好的測繪圈定效果。基于上述描述，充分體現出了GPS-RTK測繪技術的抗干擾性能，證明了使用該技術開展礦山地質測繪工作的必要性。

3 結語

文章從多個角度詳細闡述將GPS-RTK測繪技術應用在礦山地質測繪工作中的優勢，擴大了測繪作業的半徑，并提高了測繪工作的效率，在一定程度上推動了礦山測繪領域的發展。為學術界開展相關研究奠定了理論基礎與實踐基礎，豐富了相關文獻的研究內容，也為GPS-RTK測繪技術在其他領域的應用提供了新的思路。由于研究條件有限，文章對GPS-RTK測繪技術在航空遙感領域的應用特點研究得還不夠透徹，未來將不斷完善相關不足。