礦區工程測量中GPSRTK技術的應用分析

郭睿

摘要：GPS改變了傳統的礦區控制測量方法。在礦區測量中，GPS對簡化測量作業過程和降低勞動強度有明顯的作用，因此有必要探討GPS技術在礦區控制測量中的應用。本文介紹了GPS基本的工作原理，結合實踐經驗從作業標準、控制測量方法、平差計算和高程擬合4個方面論述了如何利用GPS技術在礦區控制測量以及如何對數據進行處理，并在此基礎上提出幾點提高測繪精度的方法。

關鍵詞：礦區工程；GPS技術；應用

引言

隨著現代新興技術的快速發展，通信信息領域也有了翻天覆地的新變化，許多新技術也應運而生。而GPS（全球定位系統）技術則是在通信信息技術方面運用的最為廣泛的，在對土地地表及地形的測量和各種工程的監測過程當中起到了很大的作用。同時，GPS這門技術還被運用在諸多方面，GPS技術在各個領域當中起到的重要作用顯而易見。

一、GPS測量的主要內容

1.高程系統的主要內容

什么是高程系統？就是針對不同特征的起算面，其中的內容包括大地水準面、橢球面、似大地水準面等，這就是高程體系。但是從宏觀上來分，高程體系有劃分為三大系統，分別是大地高程、正高系統、正高程系統。大地高程就是大地地面點在三維空間坐標系中所處的幾何位置，其中的表示方式是大地經度、大地緯度、大地高程。大地高程的基準面主要是一橢球面為基礎，主要是指在地面沿著法線到達橢球面的實際距離。大地高程可以通過衛星大地進行測量，也就是我們所熟知的GPS技術，還可以利用幾何和物理大地進行結合測量。大地高程在物理方面是不具備實際價值的，其作用也只是在夜光幾何中才能體現。被測量點的正常高可以通過合重力和大地水準面的方式進行測量。征稿主要是指地面定點的鉛垂線到達大地平面的實際距離。在高程西永當中把大地水準面作為基準面的系統就是正高系統。其中正高Hg就是表示地面點通過垂涎到達大地水準面的距離，其中的正常高Hr主要是指地面點通過正常重力線到達接近于大地水準面的距離，這兩種方式所計算出的大地高程存在一定的差距。在進行測量的時候，，我們運用正常高和大地高的方法比較多，正常高在我國高程系統當中也是通用的。

一般情況下，我們在進行測量的時候，對于似大地水準面的測量都是運用的GPS水準高程的方式。在進行水準測量的時候，利用GPS網上的眾多公共點的普通高來測量各個點的GPS水準值。再計算出似大地水準面。從而算出各個點正常高的值。

2.正常高的確定可以利用多項式曲面擬合法

正常高的測量通常都是使用的曲面擬合法。這種方式是利用各個已經確定下來的點的高程異常值來建立和大地水準面相近的曲面，其運用范圍也是在確定大地水準面。平面坐標和大地高的準確熟知也可以使用GPS觀測后的數值進行平差，然后得到最終結果。利用Hγ=Hg4-ξ的原理公式可以得出正常高的值。通過上面的公式可以發現要判定一個點的大地高數值和高程異常，才可以得到正確的結果。我們可以通過水準高程的方法來求出高程異常，在利用GPS技術來測量出該區域的大地高，再使用水準聯測的方法來求出正常高的值，這樣就可以求出高程異常的數值。運用最多的則是多項式曲面擬合法，通過已經得到的高程異常，再利用曲面擬合的方式來判斷GPS中的高程異常。把高程體系進行轉換，再使用擬合函數的方式來求出相關點的高程異常。而通常采用的擬合模型有三種：

（1）常要二次曲面函數的擬合模型：

ξ=a0+a1Xi+a2Yi+a3+a4+a5XiYi-εi

（2）個聯測點以下的平面函數擬合模型：

ξ=a0+a1Xk+a2Yk–εk

（3）個聯測水準點的矩陣型模型：

ξ=ξ1ξ2…ξ3 A=a0a1…an X=0XiYi…XiYi ε=ε1ε2…εn

ξ=AX-ε

上面所給出的三個方程都能列出各個已知點。我們在進行測量的時候，對于各個點的擬合程度要保證在最佳狀態，通過不同的范圍和實際的區域狀況來轉變工作狀態，盡可能的去認識各個大地水準面的實際特征，從而找到各個點中最佳的參數資料，以便達到最好的擬合效果，建立各個水準聯測點要保證其中均衡性和最優化設計，這樣才能保證非聯測點中高程異常的準確程度。

3.多項式曲面擬合準確程度的實際評價

1.在計算擬合殘差ν1時，可以通過公式把ξ1的值和擬合值ξ求出，再計算出其中的內符合精度。公式如下：

μ=±[VV]/（n-1）

其中n表示V的數量。

2.通過已經知道的擬合值和檢測點中的差值來進行外部符合精讀的計算。外部符合精讀主要是利用M來表示，公式如下：

M=±[VV]/（n-1）

其中n表示檢測點數量。

二、GPS高程測量在礦區工程中的實際運用狀況

在礦區的控制網中一共設立了27個點的聯測水準高程，再運用32個GPS測量點套用多項式曲面擬合法來進行相關的高程精度計算。

圖一為首級平面控制網中GPS的分布圖，圖二位控制網重合點高程異常，圖三為對比高程異常值，通過圖二的數值來設定重合點和擬合點。把已經計算出的高程異常通過多想曲面擬合的方式來推算出其中的高程異常，再把擬合高程異常值和高程異常值進行對比來測算出擬合殘差，在圖三中，我們可以看出，最大的擬合殘差值為0097米，最小的則為0002米。為什么會出現這種情況？是因為沒有進行改正地形所造成的依據相關的公式測算出不準確的結果為004米。高程點和擬合點的實際距離都是在5千米左右，其中該網的精度達到了0044毫米，和四等幾何水準面的精讀相吻合。通過這個結論，我們可以發現在比較平坦的地方，我們就要把公共電分布的比較均勻，這樣使用多項式曲面擬合的方式所獲得的準確度就會增加。加入在山地或是比較復雜的地形中，我們就需要進行適當的轉變。

三、結束語

GPD具有靈活、方便和不受通視、網形的限制的優點，對復雜地形的測量具有明顯的優越性，GPS終端能實現智能化和自動化，能較少測量工作的勞動強度。在測繪時可用通過特定的軟件對數據自動處理。它改變了傳統的礦區控制測量的模式。在礦區測量中GPS對提稿生產力的作用尤為明顯，正確應用GPS技術可以為礦區控制測量更好地服務。

參考文獻：

[1]蔡文惠.RTK技術在礦山測量中的應用及精度分析[J].水力采煤與管道運輸.2009（03）

[2]程廣博，趙玉蘭，董亞林.GPS-RTK在礦山測量中的應用[J].山東煤炭科技.2009（01）endprint