GPSRTK技術在礦產資源儲量動態監測中的應用

黃俊山 蘇博江

（東北煤田地質局一0七勘探隊，遼寧 阜新 123000）

引言

地球是一個富含各種資源的人類賴以生存的載體，每個國家、城市或地區都或多或少存在不同種類的礦產資源，為探索建立科學的資源儲量監測機制，促進礦產資源合理利用有效保護礦產經濟可持續發展，全國各地國土資源管理部門均在全面推進礦產資源儲量動態監測工作，本文結合實際工程應用，系統介紹了RTK技術用于動態監測礦產資源的存量（變化），為該技術的全面應用提供了可行性的技術方案。

1 礦產資源動態監測的技術方案

界址點確認－地形地質圖測量與勘查－地形地質圖繪制－切剖面儲量計算-儲量報告

2 通常采用的礦產資源儲量測量方法

通常根據所含礦產成分的多少以及礦產規模的大小將現有已經開采的礦產分為甲類礦產或乙類礦產。礦產儲量計算主要根據實地勘察測量成果，選取適宜的計算模式類型進行數據處理而得。

2.1 測量作業的原有技術方案

礦產資源儲量測量工作應按照GB18341《地質礦產勘察測量范圍》規定執行。但對于大多的乙類和部分甲類礦產來說，通常這些礦產大都遠離城市，所以國家、城市基本控制點無法服務于礦產的勘察測量，給礦區地形地質圖繪制的控制測量工作帶來諸多不便。為此，在現有管理模式以及測量經費較低的情況下，在不便于進行布設導線測量時，大都以1:10000地形圖為基準，在相應礦區范圍內，根據典型地物(如房角、電桿、路口等)進行圖解坐標，在利用全站儀（或常規的小平板）測制1:2000地形圖地質圖。對于礦區范圍內無典型地物可以利用的情況下，只好利用手持GPS接收機，根據單點定位原理測定2-3個圖根控制點（RMS為15米），在進行地形地質圖測量。外業測量完成后，數據傳輸、展點、按地物編碼編輯、繪制成圖。

2.2 現有礦產資源儲量測量方法的不足

2.2.1 圖根控制點精度低，很難滿足GB18341《地質礦產勘查測量規范》中的技術要求;

2.2.2 圖根控制點難以具有滿足規范要求的三維坐標(盡管各點高程系統不屬于1985國家高程基準，不影響礦產的儲量計算，但不符合規范要求)；

2.2.3 自動化、數字化程度低、作業效率低。

3 GPS RTK測量作業模式

3.1 GPS RTK系統簡介

GPS RTK技術系統需要的配置包括三部分：（1）參考站接收機；（2）流動站接收機；（3）數據鏈及支持GPS RTK技術的軟件系統及各種測量應用功能。GPS RTK技術要求在一個已知地心坐標的控制點（或未知點）上安置GPS接收機，設置成參考站，對視野內的GPS衛星信號的連接跟蹤，并把衛星的載波相位觀測值實時發送給需要定位的一個或多個流動的GPS用戶，流動站接收機在跟蹤GPS衛星信號的同時接收來自參考站的數據，通過OTF算法快速求解載波相位整周模糊度，通過相對定位獲取待定點相對參考站位置坐標和精度指標，實施快速定位。通過坐標系統轉換，即可得到實用的測量成果。

3.2 GPS RTK系統用于儲量監測的工作流程

3.2.1 建立礦區控制網（若進行儲量檢測，且界址點已知，此步可免）

建立礦區控制網的目的是為了RTK工作提供坐標已知的參考點，用于架設參考站，同時為RTK工作提供基礎數據用于求取地方坐標轉換參數。

3.2.2 求取地方坐標轉換參數

RTK測量是在WGS-84坐標系統中進行的，而各種工程測量的實用坐標系統為北京54坐標系或其他地方系統，為此需要將坐標轉換至北京54坐標系或其他地方坐標系中。

在進行坐標轉換時，至少有三個同時具有WGS-84地心坐標和北京54坐標（或其他地方坐標）以及海拔高的已知點。根據礦區大小以及已知點類型（橢球、投影）來選取不同的轉換模型。

3.2.3 參考站的選定

參考站除應滿足GPS靜態測量設站條件外，還應考慮數據鏈的發射問題。最好選擇在地勢較高、四周開闊的位置。參考站即可架設在已知控制點（或界址點）上，也可架設在適于工作的未知點上。

3.2.4 現場作業

在礦區范圍內或周邊，選擇適宜GPS信號接收和電臺數據鏈有效發射的地方架設參考站，進行設置，流動站在完成坐標轉換后即可進行測量。每點測量只需5秒鐘左右，個碎部點的點位精度均控制在厘米級。

4 工程實例

2002年11月，作者應用GPS RTK技術在阜新市石灰巖礦進行了礦產資源儲量監測（計算）的外業測繪任務。由于阜新市的基礎控制較好（1999年建立全市二等GPS控制網），且礦區位于控制網內，故將參考站架設在礦區周邊距礦區較近且地勢較高位置的已知點上，輸入該控制點的WGS-84坐標。流動站通過其他已知點（包括參考站已知點）進行三維坐標轉換后，開始實施測量。

首先測量出該礦區各界址點（各界址點的具體位置由所在區域的礦產資源管理部門與礦產主共同認定），測量精度同一級導線點。根據礦體的實際形狀，進行地形測量，同時記錄每點的地物屬性。

內業處理時將觀測數據通過隨機軟件以CAD格式輸出。RTK測量系統的測量結果為每個點位的坐標，通過軟件輸出，并結合其他成熟的繪圖軟件即可繪制礦區的地形地質圖。根據礦體的實際地形以及現場的勘察、調查結果切剖面，依據一定的算法計算儲量，編制報告。

5 結論與建議

本文結合RTK測量系統在某石灰巖礦儲量監測中應用，分析介紹了該技術的可行性及其原理和方法，并得到以下心得體會:

5.1 RTK技術可以完成采礦區地形圖的首級控制、測量礦體范圍的各界址點坐標以及地表以上礦體的現勢形狀，進行外業一體化測量或動態監測，技術上是可行的，可以解決當前礦山資源管理工作中的諸多矛盾。

5.2 基礎控制點具有三維測量結果，則可進行三維坐標轉換，從而實現三維外業測量，內業成圖時可直接輸出CAD格式或其他成圖格式。

5.3 采用RTK測量系統結合相關軟件進行礦產資源儲量監測，技術先進，具有良好的推過應用前景。

5.4 因尚沒有成熟的地質儲量計算軟件，沒能直接將RTK數據輸入其中，真正實現內外業一體化。

5.5 RTK測量模式靈活多樣，系統功能強大，根據不同的礦體及其基礎控制情況，可做出不同的系統解決方案。

[1]GB18341《地質礦產勘查測量規范》