基于CORS的露天礦山測量研究

摘 要：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(biāo)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。

關(guān)鍵詞：CORS;露天礦;山測量 VRS

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

1 引言

露天礦山由于地表變化較劇烈，控制點破壞嚴(yán)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UHF電臺將基準(zhǔn)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(yuǎn)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(jìn)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(biāo)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(zhǔn)點，相當(dāng)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(zhǔn)站之間的距離為20～80km。參考站24小時不間斷對GPS信號進(jìn)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(biāo)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(biāo)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(biāo)。

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(zhǔn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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。

參考文獻(xiàn)：

[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.

作者簡介：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。endprint