GPSRTK技術(shù)在礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

黃俊山 蘇博江

（東北煤田地質(zhì)局一0七勘探隊(duì)，遼寧 阜新 123000）

引言

地球是一個(gè)富含各種資源的人類(lèi)賴(lài)以生存的載體，每個(gè)國(guó)家、城市或地區(qū)都或多或少存在不同種類(lèi)的礦產(chǎn)資源，為探索建立科學(xué)的資源儲(chǔ)量監(jiān)測(cè)機(jī)制，促進(jìn)礦產(chǎn)資源合理利用有效保護(hù)礦產(chǎn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，全國(guó)各地國(guó)土資源管理部門(mén)均在全面推進(jìn)礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作，本文結(jié)合實(shí)際工程應(yīng)用，系統(tǒng)介紹了RTK技術(shù)用于動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)礦產(chǎn)資源的存量（變化），為該技術(shù)的全面應(yīng)用提供了可行性的技術(shù)方案。

1 礦產(chǎn)資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的技術(shù)方案

界址點(diǎn)確認(rèn)－地形地質(zhì)圖測(cè)量與勘查－地形地質(zhì)圖繪制－切剖面儲(chǔ)量計(jì)算-儲(chǔ)量報(bào)告

2 通常采用的礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量測(cè)量方法

通常根據(jù)所含礦產(chǎn)成分的多少以及礦產(chǎn)規(guī)模的大小將現(xiàn)有已經(jīng)開(kāi)采的礦產(chǎn)分為甲類(lèi)礦產(chǎn)或乙類(lèi)礦產(chǎn)。礦產(chǎn)儲(chǔ)量計(jì)算主要根據(jù)實(shí)地勘察測(cè)量成果，選取適宜的計(jì)算模式類(lèi)型進(jìn)行數(shù)據(jù)處理而得。

2.1 測(cè)量作業(yè)的原有技術(shù)方案

礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量測(cè)量工作應(yīng)按照GB18341《地質(zhì)礦產(chǎn)勘察測(cè)量范圍》規(guī)定執(zhí)行。但對(duì)于大多的乙類(lèi)和部分甲類(lèi)礦產(chǎn)來(lái)說(shuō)，通常這些礦產(chǎn)大都遠(yuǎn)離城市，所以國(guó)家、城市基本控制點(diǎn)無(wú)法服務(wù)于礦產(chǎn)的勘察測(cè)量，給礦區(qū)地形地質(zhì)圖繪制的控制測(cè)量工作帶來(lái)諸多不便。為此，在現(xiàn)有管理模式以及測(cè)量經(jīng)費(fèi)較低的情況下，在不便于進(jìn)行布設(shè)導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量時(shí)，大都以1:10000地形圖為基準(zhǔn)，在相應(yīng)礦區(qū)范圍內(nèi)，根據(jù)典型地物(如房角、電桿、路口等)進(jìn)行圖解坐標(biāo)，在利用全站儀（或常規(guī)的小平板）測(cè)制1:2000地形圖地質(zhì)圖。對(duì)于礦區(qū)范圍內(nèi)無(wú)典型地物可以利用的情況下，只好利用手持GPS接收機(jī)，根據(jù)單點(diǎn)定位原理測(cè)定2-3個(gè)圖根控制點(diǎn)（RMS為15米），在進(jìn)行地形地質(zhì)圖測(cè)量。外業(yè)測(cè)量完成后，數(shù)據(jù)傳輸、展點(diǎn)、按地物編碼編輯、繪制成圖。

2.2 現(xiàn)有礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量測(cè)量方法的不足

2.2.1 圖根控制點(diǎn)精度低，很難滿(mǎn)足GB18341《地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量規(guī)范》中的技術(shù)要求;

2.2.2 圖根控制點(diǎn)難以具有滿(mǎn)足規(guī)范要求的三維坐標(biāo)(盡管各點(diǎn)高程系統(tǒng)不屬于1985國(guó)家高程基準(zhǔn)，不影響礦產(chǎn)的儲(chǔ)量計(jì)算，但不符合規(guī)范要求)；

2.2.3 自動(dòng)化、數(shù)字化程度低、作業(yè)效率低。

3 GPS RTK測(cè)量作業(yè)模式

3.1 GPS RTK系統(tǒng)簡(jiǎn)介

GPS RTK技術(shù)系統(tǒng)需要的配置包括三部分：（1）參考站接收機(jī)；（2）流動(dòng)站接收機(jī)；（3）數(shù)據(jù)鏈及支持GPS RTK技術(shù)的軟件系統(tǒng)及各種測(cè)量應(yīng)用功能。GPS RTK技術(shù)要求在一個(gè)已知地心坐標(biāo)的控制點(diǎn)（或未知點(diǎn)）上安置GPS接收機(jī)，設(shè)置成參考站，對(duì)視野內(nèi)的GPS衛(wèi)星信號(hào)的連接跟蹤，并把衛(wèi)星的載波相位觀測(cè)值實(shí)時(shí)發(fā)送給需要定位的一個(gè)或多個(gè)流動(dòng)的GPS用戶(hù)，流動(dòng)站接收機(jī)在跟蹤GPS衛(wèi)星信號(hào)的同時(shí)接收來(lái)自參考站的數(shù)據(jù)，通過(guò)OTF算法快速求解載波相位整周模糊度，通過(guò)相對(duì)定位獲取待定點(diǎn)相對(duì)參考站位置坐標(biāo)和精度指標(biāo)，實(shí)施快速定位。通過(guò)坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換，即可得到實(shí)用的測(cè)量成果。

3.2 GPS RTK系統(tǒng)用于儲(chǔ)量監(jiān)測(cè)的工作流程

3.2.1 建立礦區(qū)控制網(wǎng)（若進(jìn)行儲(chǔ)量檢測(cè)，且界址點(diǎn)已知，此步可免）

建立礦區(qū)控制網(wǎng)的目的是為了RTK工作提供坐標(biāo)已知的參考點(diǎn)，用于架設(shè)參考站，同時(shí)為RTK工作提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)用于求取地方坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)。

3.2.2 求取地方坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)

RTK測(cè)量是在WGS-84坐標(biāo)系統(tǒng)中進(jìn)行的，而各種工程測(cè)量的實(shí)用坐標(biāo)系統(tǒng)為北京54坐標(biāo)系或其他地方系統(tǒng)，為此需要將坐標(biāo)轉(zhuǎn)換至北京54坐標(biāo)系或其他地方坐標(biāo)系中。

在進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換時(shí)，至少有三個(gè)同時(shí)具有WGS-84地心坐標(biāo)和北京54坐標(biāo)（或其他地方坐標(biāo)）以及海拔高的已知點(diǎn)。根據(jù)礦區(qū)大小以及已知點(diǎn)類(lèi)型（橢球、投影）來(lái)選取不同的轉(zhuǎn)換模型。

3.2.3 參考站的選定

參考站除應(yīng)滿(mǎn)足GPS靜態(tài)測(cè)量設(shè)站條件外，還應(yīng)考慮數(shù)據(jù)鏈的發(fā)射問(wèn)題。最好選擇在地勢(shì)較高、四周開(kāi)闊的位置。參考站即可架設(shè)在已知控制點(diǎn)（或界址點(diǎn)）上，也可架設(shè)在適于工作的未知點(diǎn)上。

3.2.4 現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)

在礦區(qū)范圍內(nèi)或周邊，選擇適宜GPS信號(hào)接收和電臺(tái)數(shù)據(jù)鏈有效發(fā)射的地方架設(shè)參考站，進(jìn)行設(shè)置，流動(dòng)站在完成坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后即可進(jìn)行測(cè)量。每點(diǎn)測(cè)量只需5秒鐘左右，個(gè)碎部點(diǎn)的點(diǎn)位精度均控制在厘米級(jí)。

4 工程實(shí)例

2002年11月，作者應(yīng)用GPS RTK技術(shù)在阜新市石灰?guī)r礦進(jìn)行了礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量監(jiān)測(cè)（計(jì)算）的外業(yè)測(cè)繪任務(wù)。由于阜新市的基礎(chǔ)控制較好（1999年建立全市二等GPS控制網(wǎng)），且礦區(qū)位于控制網(wǎng)內(nèi)，故將參考站架設(shè)在礦區(qū)周邊距礦區(qū)較近且地勢(shì)較高位置的已知點(diǎn)上，輸入該控制點(diǎn)的WGS-84坐標(biāo)。流動(dòng)站通過(guò)其他已知點(diǎn)（包括參考站已知點(diǎn)）進(jìn)行三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后，開(kāi)始實(shí)施測(cè)量。

首先測(cè)量出該礦區(qū)各界址點(diǎn)（各界址點(diǎn)的具體位置由所在區(qū)域的礦產(chǎn)資源管理部門(mén)與礦產(chǎn)主共同認(rèn)定），測(cè)量精度同一級(jí)導(dǎo)線(xiàn)點(diǎn)。根據(jù)礦體的實(shí)際形狀，進(jìn)行地形測(cè)量，同時(shí)記錄每點(diǎn)的地物屬性。

內(nèi)業(yè)處理時(shí)將觀測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)隨機(jī)軟件以CAD格式輸出。RTK測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量結(jié)果為每個(gè)點(diǎn)位的坐標(biāo)，通過(guò)軟件輸出，并結(jié)合其他成熟的繪圖軟件即可繪制礦區(qū)的地形地質(zhì)圖。根據(jù)礦體的實(shí)際地形以及現(xiàn)場(chǎng)的勘察、調(diào)查結(jié)果切剖面，依據(jù)一定的算法計(jì)算儲(chǔ)量，編制報(bào)告。

5 結(jié)論與建議

本文結(jié)合RTK測(cè)量系統(tǒng)在某石灰?guī)r礦儲(chǔ)量監(jiān)測(cè)中應(yīng)用，分析介紹了該技術(shù)的可行性及其原理和方法，并得到以下心得體會(huì):

5.1 RTK技術(shù)可以完成采礦區(qū)地形圖的首級(jí)控制、測(cè)量礦體范圍的各界址點(diǎn)坐標(biāo)以及地表以上礦體的現(xiàn)勢(shì)形狀，進(jìn)行外業(yè)一體化測(cè)量或動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，技術(shù)上是可行的，可以解決當(dāng)前礦山資源管理工作中的諸多矛盾。

5.2 基礎(chǔ)控制點(diǎn)具有三維測(cè)量結(jié)果，則可進(jìn)行三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)三維外業(yè)測(cè)量，內(nèi)業(yè)成圖時(shí)可直接輸出CAD格式或其他成圖格式。

5.3 采用RTK測(cè)量系統(tǒng)結(jié)合相關(guān)軟件進(jìn)行礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量監(jiān)測(cè)，技術(shù)先進(jìn)，具有良好的推過(guò)應(yīng)用前景。

5.4 因尚沒(méi)有成熟的地質(zhì)儲(chǔ)量計(jì)算軟件，沒(méi)能直接將RTK數(shù)據(jù)輸入其中，真正實(shí)現(xiàn)內(nèi)外業(yè)一體化。

5.5 RTK測(cè)量模式靈活多樣，系統(tǒng)功能強(qiáng)大，根據(jù)不同的礦體及其基礎(chǔ)控制情況，可做出不同的系統(tǒng)解決方案。

[1]GB18341《地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量規(guī)范》