基于CORS的露天礦山測量研究

武志偉（湖南理工職業(yè)技術(shù)學(xué)院,湖南 湘潭 411100）

基于CORS的露天礦山測量研究

武志偉
（湖南理工職業(yè)技術(shù)學(xué)院,湖南 湘潭 411100）

連續(xù)運行衛(wèi)星定位系統(tǒng)（CORS）具有操作簡便、覆蓋范圍廣、精度高、能實時獲取三維坐標等優(yōu)點，為露天礦山的工程控制測量、地形測量、邊坡穩(wěn)定測量提供新的測量手段。通過介紹CORS的基本原理，總結(jié)了CORS在露天礦山測量中的應(yīng)用。

CORS；露天礦；山測量 VRS

1 引言

露天礦山由于地表變化較劇烈，控制點破壞嚴重；且在開采過程中存在較多粉塵，造成觀測視野不佳，給常規(guī)全站儀測量工作帶來諸多不便。隨著全球定位系統(tǒng)（GPS）的迅速發(fā)展，RTK技術(shù)的不斷成熟，大大提高了測繪工作的效率和成果的可靠性。但常規(guī)RTK依靠UΗF電臺將基準站的差分信號發(fā)送給移動臺，隨著作業(yè)半徑的增大，測量精度和可靠性也在迅速降低，且缺乏數(shù)據(jù)完整性的監(jiān)控，電源供給只能依靠充電電池，為了克服常規(guī)RTK技術(shù)的缺陷，連續(xù)運行衛(wèi)星定位系統(tǒng)（continuous operational reference systerm，CORS）應(yīng)運而生，其網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)不僅能較好的解決常規(guī)RTK中所存在的遠距離信號傳輸問題、信號穩(wěn)定性問題、測量成果精度可靠性問題，而且能解決常規(guī)全站儀測量中觀測視野不佳和通視性問題。該技術(shù)正在逐步取代常規(guī)單基站RTK和全站儀，在露天礦山測量中起著越來越重要的作用。

2 CORS系統(tǒng)原理與組成

2.1 CORS原理

CORS是在一個較大范圍內(nèi)均勻布設(shè)多個永久性連續(xù)運行的參考站，各參考站按照設(shè)定的采樣頻率進行24小時不間斷觀測，通過光纖、網(wǎng)絡(luò)等數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)將觀測的實時數(shù)據(jù)發(fā)送給控制中心，控制中心綜合各站的觀測值，誤差修正值，推算出總的誤差改正模型，然后向用戶實時播發(fā)改正后的數(shù)據(jù)。用戶無需再建立基站，只需要一臺接收機即可得到高精度、可靠的三維坐標數(shù)據(jù)。

2.2 CORS組成

CORS系統(tǒng)的組成由參考站、數(shù)據(jù)處理控制中心、數(shù)據(jù)傳輸與發(fā)播系統(tǒng)和用戶四部分構(gòu)成。各系統(tǒng)通過通訊系統(tǒng)相互連接，形成局部區(qū)域GPS差分系統(tǒng)（LADGPS）。

（1）參考站子系統(tǒng)是CORS系統(tǒng)的基準點，相當于傳統(tǒng)測量的控制點，其個數(shù)視區(qū)域大小而定，兩基準站之間的距離為20～80km。參考站24小時不間斷對GPS信號進行采集、記錄、傳輸。主要設(shè)備應(yīng)包括不間斷電源、接收機、防雷系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)和解算軟件等。

（2）數(shù)據(jù)處理控制中心。一個區(qū)域CORS系統(tǒng)只建一個數(shù)據(jù)處理控制中心。數(shù)據(jù)處理控制中心根據(jù)各GPS參考站的觀測值，計算區(qū)域電離層、對流程、衛(wèi)星軌道等誤差，并實時將各參考站的觀測值減去其誤差改正，在結(jié)合移動站的概略坐標計算出在移動站附近的虛擬參考站的相位差分改正（VRS），實時地傳輸至數(shù)據(jù)傳輸與發(fā)播系統(tǒng)。數(shù)據(jù)處理控制中心也可提供計算精密星歷、坐標系高程轉(zhuǎn)換等服務(wù)。

（3）數(shù)據(jù)傳輸與發(fā)播系統(tǒng)。數(shù)據(jù)傳輸與發(fā)播系統(tǒng)實時接收數(shù)據(jù)處理控制中心的相位差分改正，并實時的通過FM、GSM、CDMA、Internet等方式發(fā)布，供各移動站接收使用。

（4）用戶。用戶按照應(yīng)用精度可分為厘米級用戶、亞米級用戶、米級用戶等。各用戶通過移動站的衛(wèi)星天線接收GPS數(shù)據(jù)和通訊模塊接收差分信號，從而計算出用戶所在的位置的三維坐標。

3 CORS在露天礦山的應(yīng)用

3.1 繪制大比例尺地形圖

露天礦區(qū)由于開采等原因，礦區(qū)內(nèi)地形地貌變化較快，為了能給職能部門提供準確的信息，對礦區(qū)地形圖的現(xiàn)勢性要求較高。傳統(tǒng)的全站儀測量需要建立控制網(wǎng)，然后進行碎布測量，工作量大且效率低，花費較多的人力物力。用CORS系統(tǒng)進行測量，跑到即測到，甚至可以設(shè)定固定距離或固定時間進行自動采集，大大降低了測圖難度，而且還能保證精度。

3.2 方量計算

為了了解礦山開采情況，需要對礦山的開采資源量，剩余資源量進行方量測量，防止礦山超能力生產(chǎn)和超限越界生產(chǎn)。

3.3 邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測

露天礦山一般為臺階式開采，由于不規(guī)范開采，導(dǎo)致礦山部分臺階超出規(guī)定高度，出現(xiàn)高陡邊坡，存在崩塌、滑坡等安全隱患，因此必須對邊坡進行測量。

利用CORS技術(shù)測出礦區(qū)范圍內(nèi)的地形圖，特別是高陡邊坡處數(shù)據(jù)盡可能的詳實，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C建模軟件Micromine中進行模擬分析，較傳統(tǒng)測量模式，其測量速度快，數(shù)據(jù)精度高，而且分析更方便。

4 結(jié)論

隨著GPS技術(shù)與現(xiàn)代信息技術(shù)集成，CORS技術(shù)將會逐步取代傳統(tǒng)的光學(xué)測量和全站儀測量，在露天礦山的礦區(qū)控制測量、大比例尺地形圖測繪、邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測、方量計算等方面起著越來越重要的作用。

[1]劉經(jīng)南,劉暉.建立我國衛(wèi)星連續(xù)運行站網(wǎng)的若干思考[J].武漢大學(xué)學(xué)報；信息科學(xué)版,2003(S3):27-31.

[2]黨紅寇,李德明,張偉.CORS技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用[J].淮海工學(xué)院學(xué)報；自然科學(xué)版,2011(20):32-33.

[3]徐紹全，張華海，楊志強，王澤民等.GPS測量原理及應(yīng)用[M].武漢:武漢大學(xué)出版社,2008.

武志偉（1985-），男，湖南郴州人，助教，主要從事：工程測量，GPS技術(shù)的教學(xué)和科研。

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.21.080