實時動態差分法在礦業權實地勘查中的應用

摘 要：礦業權實地勘查是礦產資源領域的一次重要國情調查。其目的是對范圍內的礦業權現狀進行實地勘查，重點核查礦業權人勘查開采的實際范圍，摸清礦業權分布現狀及規律，及時糾正核查中發現的問題，更新探礦權、采礦權登記數據庫，使礦業權管理水平得到較大提升。RTK（Real-timekinematic）實時動態差分法在礦業權實地勘查中的應用，并作精度簡單分析，推廣網絡RTK技術。

關鍵詞：網絡RTK技術；礦業權實地勘查；放樣；CORS

1 前言

礦業權實地勘查的對象為登記在案的礦山，據統計礦山90%位于人跡罕見的大山或荒郊野地，用傳統測量方法要想完成礦業權的野外實地測量工作，將會耗費大量的人力物力，要在規定的時間內完成核查任務幾乎是不可能的事，那么如此浩大的工程如何才能在有限的時間內快速有效地完成呢？實踐證明網絡RTK技術在這次礦業權實地勘查中起到了絕對主導的作用，快速有效地幫助作業單位完成了野外測量工作。

2 網絡RTK的工作原理

2.1 原理

網絡RTK技術也叫多基站RTK技術，這是對普通RTK方法的改進。基于全球衛星定位導航系統的連續運行參考站網絡，也簡稱CORS系統，它是網絡RTK的第三代定位技術。目前應用于網絡RTK數據處理的方法有多種，其中虛擬參考站技術最為成熟。

在某一大區域內，建立若干個連續運行的GPS基準站，根據這些GPS基準站的觀測值（由于GPS工基準站有長時間的觀測數據，故點位坐標精度很高），建立區域內GPS主要誤差模型（如電離層、對流層、衛星軌道等模型），系統運行進，將這些誤差從基準站的觀測值中減去，形成“無誤差”的觀測值，然后利用這些無誤差的觀測值和移動站（用戶--單臺GPS接收機）的觀測值，經有效地組合，在移動站附近（幾米到幾十米）建立起一個虛擬參考站，移動站與虛擬參考站進行載波相位差分改正，實現實時RTK。

由于其差分改正是經過多個基準站觀測資料有效組合求出的，可有效地消除電離層、對流層和衛星軌道等誤差，哪怕移動站遠離基站（100km以外），也可能很快確定自己的模糊度，實現厘米級快速實時定位。

網絡RTK系統由若干個連續運行的GPS基準站、計算中心、數據發布中心和移動站（用戶--GPS接收機）組成。連續運行的GPS基準站實時將觀測值傳輸至計算中心，計算中心根據各GPS基準站的觀測值，計算區域電離層、對流層和衛星軌道等誤差模型，并實時將各基準站的觀測值減去其誤差改正，得出無誤差觀測值，再結合移動站的觀測值，計算出在移動站附近的虛擬參考站的相位差分改正，并實時地傳給數據發布中心，數據發布中心實時接收計算中心的相位差分改正信息，并實時發布（可采用FM、或GSM、或COPD、或CDMA、或Internet等）。用戶（移動站）通過接收不斷傳送的實時相位差分改正數據，結合自身GPS觀測值，組成雙差分相位觀測值，快速確定整周模糊度和位置信息，實現高精度的實時定位。

2.2 流程

2.2.1 收集測區控制點資料

作業前應先收集測區的控制點資料，包括控制點的坐標、等級、中央子午線、坐標系。礦業權實地勘查一般要求測量的面積都比較大，所以收集的控制點盡量平均分布于礦業權測量區。

2.2.2 求測區的坐標轉換參數

為了使測量所得的成果統一于礦業權實地勘查要求的“1980西安坐標系”和“1985國家高程基準”，所聯測的控制點必須為這種坐標系下的成果。測前應在測區邊沿選擇三個分布均勻的控制點進行點校正，即求解WGS84地心坐標與1980西安坐標系間的坐標轉換參數，得出轉換參數后便可進行下一步的測量工作。

3 礦區實例應用和精度評價

3.1 礦區概況

河南某露天礦，開礦總面積10平方公里，長邊跨度約5公里，寬邊跨度約2公里，周邊居民地較多。按《礦業權實地勘查工作指南與技術要求》規定露天礦須進行開采證界址拐點的放樣和界樁埋設工作，本礦共有拐點40個，不則分布在15公里長的采礦證紅線圈上，一半以上分布在居民地內，其它則分布在樹木茂密的坡地上。由于本礦區面積較大，拐點分布距離過長，所以拐點放樣采用網絡RTK進行。

3.2 作業經過

礦業權實地勘查要求礦區進行拐點放樣主要是為了準確確定礦區的合法開采范圍，避免開礦過程中出現越界開采等違法現象，所以對拐點的實地定位精度要求較高，要求實地放樣結果與發證坐標誤差不得超過10cm。本礦區周圍已由專門負責礦業權實地勘查基礎控制點引入的作業單位引入了三個D級GPS控制點，三個點均勻分布于礦區的周邊，RTK移動站連接到固定的網絡差分信號后，分別聯測這個三個控制點，得出三個點的WGS84地心坐標后，在數據采集手薄中輸入這三個點已知的1980西安坐標，三個點的兩套坐標一一對應后進行轉換參數的求解，得出整個礦區的參數后即可進行礦區拐點的放樣。放樣過程中數據采集手薄一定要顯示數據解為固定時才能進行定位。整個放樣過程（包括聯測控制點）只進行了一天即完成，在相同的人力情況下傳統測量技術是不可能辦得到的。

3.3 放樣結果精度評估

網絡RTK其誤差來源是多方面的，如衛星星歷誤差，衛星鐘誤差等，還有在作業時的對中誤差等，就礦業權實地勘查來講，多路徑效應對網絡RTK的精度影響是最大的，盡管硬件和軟件能降低這種影響，但是在樹林邊，礦湖邊和居民地等一些敏感地帶測放界樁時，適當延長觀測時間還是很有必要的。另外在高程擬合方面，大地水準面模型的精度高低也直接影響到內插值的精度。礦業權實地勘查要求每個礦區必須引入至少2個埋石控制點，這2個控制點可以滿足用傳統測量方法直接進行測量作業，距離一般不超過200米，平面坐標采用GPS經典靜態方式引入，高程采用四等水準方式引入（一般有采用GPS擬合方式引入即可，本礦區為檢驗網絡RTK精度專門引入水準成果）。為檢查網絡RTK的精度，我們用網絡RTK也對這新引入的兩個點進行了聯測，坐標對比如下：實踐證明，網絡RTK完全可以達到厘米級的精度，點位間不存在誤差累計，滿足礦業權實地勘查野外測量的精度要求。

4 結束語

在礦業權實地勘查項目中，礦區的測量條件較為艱苦，傳統測量難道較大，但網絡RTK在此卻表現出了不可替代的作用，它比傳統測量方法更省人力和物力，作業速度更快，就算與傳統的RTK（要架設基準站）相比也有著很明顯的優勢，網絡RTK技術不用架設基準站，只利用國內常用的基本通信運運營商的信號進行信息傳遞，減少基準站儀器的成本的同時也減少了相關的人員和設基準站的時間，為測量作業帶來更大的便利，提高了測量作業速度，成本優勢突現。網絡RTK作為以后測量的主要發展方向已表現出勃勃的生機。實踐證明，網絡RTK的優勢使其有著強大的生命力。雖然CORS系統現在發展得很快，但各個系統之間基本上是個獨立體，沒有太多的聯系，要做成處處可用的網絡RTK，各個系統間必須互聯互通，建立資源共享體制和機制，這樣才能為社會發展貢獻更大的力量。

參考文獻

[1]楊俊志全站型電子速測儀的測量原理及其檢定[M].北京：測繪出版社，2004：95-143.

[2]徠卡TPS800系列全站型電子速測儀使用手冊.

[3]徐紹銓，張華海，楊志強，王澤民.GPS測量原理及應用[M].武漢：武漢大學出版社，2001.

[4]黃俊華，陳文森.連續運行衛星定位綜合服務系統建設與應用[M].科學出版社，2010.

作者簡介：韓軍正（1970，3-），男，河南洛陽人，大專，助理工程師，研究方向：礦山測量及技術管理。