GPS—RTK技術(shù)在礦山測(cè)量中的應(yīng)用

江天生++蔣躍飛++劉桐

摘要： 基于科技的快速發(fā)展，礦山測(cè)量技術(shù)實(shí)現(xiàn)了全面革新與升級(jí)，而GPS-RTK技術(shù)正是礦山測(cè)量技術(shù)發(fā)展的結(jié)果，目前階段這種技術(shù)被應(yīng)用在諸多測(cè)量領(lǐng)域當(dāng)中。文章以GPS-RTK技術(shù)為重點(diǎn)研究對(duì)象，結(jié)合其在湖州某采石場(chǎng)礦山治理工程中的應(yīng)用，詳細(xì)探討了該技術(shù)在礦山測(cè)量當(dāng)中的實(shí)用價(jià)值及存在問題，以供參考。

Abstract： Based on the rapid development of science and technology， mine surveying technology has achieved a comprehensive innovation and upgrading， which make GPS-RTK technology be born. At the present stage that technology is utilized in many fields. This paper takes the GPS-RTK technology as the main research object， combined with its application in the quarry in Huzhou， and discusses the practical value and problems of this technology's application in mine surveying， just for reference.

關(guān)鍵詞： GPS-RTK技術(shù)；礦山測(cè)量；應(yīng)用

Key words： GPS-RTK technology；mine surveying；application

中圖分類號(hào)：P228.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）22-0151-03

1 GPS-RTK技術(shù)概述

1.1 GPS-RTK技術(shù)工作原理

對(duì)于GPS-RTK技術(shù)的理解，從本質(zhì)上來講就是GPS實(shí)時(shí)載波相位差分測(cè)量的技術(shù)，有機(jī)結(jié)合了GPS技術(shù)和數(shù)傳技術(shù)，確保能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量計(jì)算并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，在短時(shí)間內(nèi)獲取更高精準(zhǔn)度的位置信息。任何測(cè)量工作都必須要設(shè)置基準(zhǔn)站與流動(dòng)站，而在運(yùn)用GPS-RTK技術(shù)的時(shí)候，需要將接收機(jī)安裝于基準(zhǔn)站和流動(dòng)站上。在這種情況下，不同站接收機(jī)就能夠在相同時(shí)間接收由同一GPS衛(wèi)星所發(fā)射的信號(hào)信息，而后在各系統(tǒng)進(jìn)行處理以后獲取相應(yīng)的信息。其中，基準(zhǔn)站會(huì)對(duì)比獲取信息和已知位置的信息，最終得出差分改正數(shù)值。這一數(shù)值可以在GPRS網(wǎng)絡(luò)或者是無線電向流動(dòng)站及時(shí)傳送。在此過程中，流動(dòng)站也同樣需要接收由GPS所觀測(cè)到的數(shù)值，而后通過測(cè)算對(duì)獲取的信息進(jìn)行接收，最終使得差分改正數(shù)值更加精確，獲取最終位置信息數(shù)值。而在定位方面，時(shí)間僅控制在幾秒鐘，所以，GPS-RTK技術(shù)效率很高，值得全面推廣。

1.2 GPS-RTK技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

①作業(yè)簡(jiǎn)便且效率較高。在運(yùn)用GPS-RTK技術(shù)的過程中，只要處于信號(hào)的覆蓋范圍，且地形地勢(shì)正常，則能夠一次性完成任務(wù)。同時(shí)，在整個(gè)操作過程中，僅需要一名工作人員，無需開展搬站工作。所以，該技術(shù)的作業(yè)難度較小、工作效率高，能夠?qū)崿F(xiàn)降本增效。

②定位準(zhǔn)確度高且數(shù)據(jù)更加安全與可靠。當(dāng)作業(yè)條件正常且作業(yè)的半徑范圍確定，那么GPS-RTK技術(shù)測(cè)量的精準(zhǔn)度能夠精確到毫米，使得定位信息數(shù)據(jù)的安全性、可靠性更高，有效地增強(qiáng)了測(cè)量的質(zhì)量。

③突破諸多條件的限制。GPS-RTK技術(shù)是對(duì)傳統(tǒng)光學(xué)通視要求的有效突破，充分運(yùn)用了電磁波通視的方法，為此，對(duì)于氣候及能見度等多方面的要求也有所放寬。除此之外，電磁波對(duì)于實(shí)物的穿透性能很強(qiáng)，所以，對(duì)于相對(duì)復(fù)雜的地形或者是地物障礙所帶來的影響都能夠克服，并且在短時(shí)間內(nèi)獲取測(cè)量位置的準(zhǔn)確坐標(biāo)。

④自動(dòng)化與集成化程度極高。GPS-RTK技術(shù)所采用的是在流動(dòng)站內(nèi)部裝式軟件控制系統(tǒng)，所以，同原有的測(cè)量技術(shù)進(jìn)行比較，具有極強(qiáng)的自動(dòng)化與集成化，不需要由人工進(jìn)行操縱，所以，有效地減少了人工的誤差。

⑤實(shí)際操作便捷且對(duì)數(shù)據(jù)的處理更高效。在設(shè)站的過程中，GPS-RTK技術(shù)需要設(shè)置專業(yè)設(shè)備，所以，操作起來十分簡(jiǎn)單容易，能夠在短時(shí)間內(nèi)完成數(shù)據(jù)處理的整個(gè)過程。與此同時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)同計(jì)算機(jī)以及其他測(cè)量?jī)x器的信息交換，使得測(cè)量數(shù)據(jù)的處理效率更高。

2 GPS-RTK技術(shù)在某采石場(chǎng)測(cè)量中的應(yīng)用

2.1 GPS-RTK技術(shù)礦山應(yīng)用方向

2.1.1 放樣工作

在傳統(tǒng)的放樣工作中，我們需要先控制，再進(jìn)行碎步的過程。而GPS-RTK的使用需要我們先根據(jù)控制點(diǎn)的特點(diǎn)制定相關(guān)的測(cè)量方案，然后再完成對(duì)于控制點(diǎn)的放樣工作，但是我們要注意放樣工作必須要滿足礦區(qū)加密控制網(wǎng)精度的要求。這就使得我們必須保證坐標(biāo)的準(zhǔn)確性，而且還要進(jìn)行足夠數(shù)量的放樣，確定合理的分布范圍以及使得各控制點(diǎn)之間具有一定的相互關(guān)系。GPS-RTK技術(shù)的放樣主要包括點(diǎn)放樣和線放樣兩種方式，我們只需要將控制點(diǎn)的坐標(biāo)輸入到相應(yīng)的電子手簿中，再讓工作人員在場(chǎng)地上行走，就可以根據(jù)接收器的提示而確定放樣點(diǎn)的位置。這樣就對(duì)我們工作提供了很大的便利，極大提高了我們的工作效率以及測(cè)量的準(zhǔn)確性。

2.1.2 礦區(qū)工程測(cè)量

第一，采剝現(xiàn)狀與地形測(cè)量。在傳統(tǒng)的測(cè)量工作中，我們首先需要根據(jù)要測(cè)量的區(qū)域建立一些控制點(diǎn)和圖根點(diǎn)，還要將這些點(diǎn)在各種圖紙資料上標(biāo)注出來。雖然隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，我們的測(cè)量設(shè)備和方式都有了很大的改進(jìn)，也為我們的工作提供了便利，但是在實(shí)際的工作中，很容易出現(xiàn)由于碎點(diǎn)的拼圖不當(dāng)而不得不重新返工的現(xiàn)象，從而也影響了我們的工作進(jìn)程和工作效率。而GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用則可以解決這些問題，因?yàn)镚PS-RTK技術(shù)具有測(cè)量范圍廣的特點(diǎn)，所以只要設(shè)立一個(gè)測(cè)量點(diǎn)就可以實(shí)現(xiàn)半徑為10公里區(qū)域的測(cè)量要求。這樣我們不但可以減少返工現(xiàn)象的出現(xiàn)，還可以減少控制點(diǎn)的轉(zhuǎn)移和重設(shè)，從而就可以提高測(cè)量的準(zhǔn)確度。

第二，土方工程量驗(yàn)收測(cè)量。在使用GPS-RTK技術(shù)進(jìn)行采場(chǎng)測(cè)量時(shí)，工作效率十分高，甚至可以在4秒內(nèi)完成一個(gè)控制點(diǎn)的工作，同時(shí)精確度可以達(dá)到2厘米到3厘米之間。而且GPS-RTK技術(shù)與合成圖軟件相互配合還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于數(shù)據(jù)的一體化管理，減少中間環(huán)節(jié)所耗費(fèi)的時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)CASS制圖數(shù)字化。GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用可以在使用很少工作人員的基礎(chǔ)上完成對(duì)于采剝工程平面圖所需要數(shù)據(jù)的收集和更新，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)月底采集碎部點(diǎn)位測(cè)點(diǎn)的工作，節(jié)省了人力資源。而且在非蔭蔽礦區(qū)，我們還可以建立單基站CORS系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)于礦區(qū)的無人看守，并且還可以準(zhǔn)確完成實(shí)時(shí)測(cè)量的工作。

第三，礦區(qū)地面形變測(cè)量。礦區(qū)生產(chǎn)過程中為避免采掘擾動(dòng)引起的地質(zhì)邊坡災(zāi)害，需要對(duì)其地面形變量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。而傳統(tǒng)的測(cè)量方式只能得到靜態(tài)的數(shù)據(jù)，但是GPS-RTK技術(shù)可以彌補(bǔ)這個(gè)不足，動(dòng)態(tài)地表示出數(shù)據(jù)的變化，為我們的分析提供了很大的便利。在實(shí)際的工作中，我們需要在基準(zhǔn)點(diǎn)和觀測(cè)點(diǎn)上建立一個(gè)地面形變觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)，這樣我們?cè)賹?duì)具體的實(shí)例進(jìn)行分析，就可以完成相關(guān)的測(cè)量工作，同時(shí)還可以提高我們工作的效率和準(zhǔn)確度。而且GPS-RTK技術(shù)還可以用于測(cè)繪礦區(qū)的地形地貌圖，斷面圖的測(cè)量以及鉆孔的放樣等工作。

2.2 GPS-RTK技術(shù)在某采石場(chǎng)測(cè)量中的應(yīng)用

湖州市某采石場(chǎng)進(jìn)行礦山治理工程，由于其范圍廣、高程差較大、不具備較好的通透性，采用常規(guī)的測(cè)量方法在短時(shí)間內(nèi)無法完成作業(yè)。為降低測(cè)量工作強(qiáng)度、提高測(cè)量效率，決定采取GPS-RTK技術(shù)。

如圖3所示為湖州某采石場(chǎng)礦山治理范圍測(cè)點(diǎn)分布，表1為實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與坐標(biāo)較差，可以看到采用GPS-RTK所測(cè)數(shù)據(jù)精度較好，能夠滿足礦山測(cè)圖作業(yè)要求。相較于全站儀誤差略微偏大，但是在滿足要求的前提下，結(jié)合測(cè)量作業(yè)效率的提高、成本的降低等一系列因素，我們認(rèn)為在本采石場(chǎng)今后的測(cè)量工作中可以繼續(xù)推廣并應(yīng)用GPS-RTK技術(shù)。

3 GPS-RTK技術(shù)在礦區(qū)測(cè)量應(yīng)用中存在的問題

GPS-RTK技術(shù)作為一種新型的技術(shù)，我們?cè)趹?yīng)用的過程中也發(fā)現(xiàn)了一些問題：

首先我們的測(cè)量都是獨(dú)立進(jìn)行的，這樣就不能確定設(shè)備是否在正常的情況下運(yùn)行，也不能保證這些數(shù)據(jù)是否合理。因此我們?cè)趯?shí)際的工作過程中要在觀測(cè)前，觀測(cè)時(shí)以及觀測(cè)后不斷對(duì)測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)照，確定是否有不合理數(shù)據(jù)的出現(xiàn)，從而來判斷設(shè)備的運(yùn)行是否正常。而且在集森林區(qū)，峽谷深處以及高樓林立區(qū)等不能有效被衛(wèi)星覆蓋的地區(qū)中進(jìn)行測(cè)量時(shí)，GPS-RTK技術(shù)就不能很好地發(fā)揮作用。此時(shí)我們應(yīng)該將其與航空攝影測(cè)量以及常規(guī)測(cè)量相結(jié)合，以完成相應(yīng)的工作。

其次在工作的過程中，很容易出現(xiàn)高程測(cè)量值異常的問題。因?yàn)樵谑褂肎PS-RTK技術(shù)時(shí)對(duì)于高程的轉(zhuǎn)換提出了很高的要求，但是在山區(qū)等地區(qū)的測(cè)量會(huì)出現(xiàn)很大的誤差，甚至有些地區(qū)的高程圖還是空白。這就使得我們?cè)谶M(jìn)行高程轉(zhuǎn)換時(shí)會(huì)面對(duì)很大的困難，而且還很難保證其中的精確度。為了解決這個(gè)問題，我們要盡可能在分布均勻的控制點(diǎn)上進(jìn)行聯(lián)測(cè)，求出精確的高程轉(zhuǎn)換參數(shù)，保證測(cè)量的準(zhǔn)確性。我們一定要及時(shí)更新相關(guān)的技術(shù)，解決在應(yīng)用GPS-RTK技術(shù)中出現(xiàn)的問題，促進(jìn)我國礦山測(cè)量事業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉澤銳，付鵬.GPS技術(shù)在礦山測(cè)量中的應(yīng)用研究[J].經(jīng)濟(jì)管理：全文版，2016（11）：00275.

[2]馬健.GPS-RTK技術(shù)在礦山測(cè)量中的應(yīng)用探討[J].環(huán)球人文地理，2016（10）.

[3]趙國勝，李巍，王昶，等.CORS系統(tǒng)與全站儀、GPS-RTK等方法在地籍測(cè)量中的應(yīng)用對(duì)比[J].科技展望，2016，26（18）.

[4]衛(wèi)柳艷.GPS網(wǎng)絡(luò)RTK系統(tǒng)的算法及定位精度研究[D].河海大學(xué)，2006.