GPS—RTK技術在礦山測量中的應用研究

聶小明

摘 要：文章將以GPS-RTK技術工作原理及構成為分析的基礎支撐，通過對該技術在日常礦山測量應用中的優越性、在礦山測量中的具體應用等方面進行分析，提出該技術應用中所要注意的操作事項，希望以此研究論述給此項技術在礦山測量中的應用提供有意義的借鑒。

關鍵詞：GPS-RTK；礦山測量；應用

中圖分類號：TD17 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）29-0146-02

引言

在傳統礦山測量工作中，我們采用的是經緯儀、水準儀測量高程、角度等參數，通過一系列相應的數據構建控制網絡。采用這種基礎的方法不僅浪費時間，同時也不具備高精度的要求。在礦山測量這項工作中我們所使用的定位技術是一項極其重要的輔助手段，GPS-RTK技術的出現在應用中消除了常規測量過程中出現的一系列問題，例如：操作工藝繁瑣、測量錯誤率較高、效率較低、干擾因素多等諸多的缺點，它具有全天候、自動化、精度高、能夠及時記錄待測量系統并進行保存，獨立、快速、準確地測量的優勢，使測量工作能夠高效順利展開。

1 GPS-RTK技術工作原理與構成

RTK（Real-Time-Kinematic）技術是GPS實時動態定位監測系統的簡稱，該技術把GPS單點測量技術與數據傳輸技術進行相應的結合，是一種以工作波載相位觀測值作為基礎的實時差分全球定位技術，它在目前的礦山測量工作中使用比較廣泛。該系統包括基準站和流動站以及數據鏈幾個方面，對于實時監測而言，建立無線數據的無障礙通訊是其進行順利測量的基礎。測量的首要基礎是它必須取點位較高的首級控制點，同時使用相應的接收機實現對衛星采取不間斷的跟蹤，接收設備作為接收信號的唯一信物接收衛星發出來的信號，另一方面它需要得到無線電傳輸設備傳送過來觀測值，最后流動站上的信息設備通過GPS定位的的理論統計并展現流動站的測量精度（精密差分GPS，精度為1～5cm）。這樣我們就可以根據精度指標確定觀測的時間，提高工作的效率。此項應用工具的核心就是信息處理技術、信息傳輸技術的高精度，因此在該項技術實施時，基準站接收設備必須及時準確地把接收到的觀測數據和其他相關的數據傳遞至流動站接收機上。

通俗地說，RTK測量系統的組成有以下三個部分：GPS接收信息的機器（基準站、用戶站設計雙頻的全球定位系統接收信息的設備）、數據傳輸的機器（無線電發射信息的地方、用戶站點接收信息的設備）、軟件相關的系統（能夠快速解算整周未知數、切換靜態及動態等多種作業模式、快速及時地完成解算結果的質量評估）。

2 GPS-RTK技術的優越性

相較于以往傳統的礦山測量工具而言，GPS-RTK具有比較顯著的優勢，在實際應用中也以高效、精確的特點而備受各個領域的青睞，該技術在工程領域的廣泛應用使它的優點顯而易見：

（1）首要的最顯著的優點就是其具有高精準度。相較于其他測量工具來說，不受氣候變化影響，例如溫度、濕度、能見度、季節等因素。在大多數環境下都能夠得到較為精準的測量結果；同時能夠達到高精度的要求，例如它只需要在一定作業半徑范圍內就能夠達到高精度測量結果的要求，不需要像傳統測量儀器那樣，因為轉站而存在誤差。

（2）第二個重要的優勢就是其具有高效率的特點。它在普通的地勢條件下，只需要一個人就能完成10km左右半徑相關的操作，它所表現出來的特點是勞動強度低、作業效率高、消耗成本低。

（3）操作方便，測量范圍比較大、并且數據的集成性能較強。RTK技術能夠快速地通過取入、儲存、計算、變化和得到的一連串的過程實行信息相關的處理，同時通過信息的快速交換得到測量數據；與傳統的測量工具比較，該技術不需要過多地進行人工操作，能夠減少誤差以此保證其數據的準確性，并且該技術可以繪制多種類型的測繪數據，測繪功能相當強大。

（4）操作時間不受限制。該技術觀測距離遠，因其基站與移動站之間不需要通視，所以全天候24小時均可以進行操作，不受光線及白天或黑夜的影響。

3 GPS-RTK技術在礦山測量中的應用

隨著社會經濟的不斷發展，礦山開采業作為經濟產業的重要組成部分，地位也日益顯著。隨著礦產資源需求量的不斷提高，礦山開采及礦山建設活動逐年遞增，使得礦山區域內的地表現狀也在不斷的發生著變化，眾多的變化使得礦山工作從業者對礦山測量工具的要求越來越高。為了能在礦山開采中得到較為精確的測量數據，為管理者提供精準信息，進行礦山測繪的工作人員必須不厭其煩地對礦區的測量數據及礦區的地形圖進行不斷的補充測量、修正測量。RTK技術由于其眾多的優勢成為礦區在進行地理信息收集、礦區儲量探測、礦區土地開發、生態環境整治、礦區規劃建設過程中不可或缺的測量輔助工具，為從事測繪的工作人員提供了便捷。

3.1 放樣工作

在使用RTK技術實行相應的放樣時，我們第一步應該依據測量區本來存在的控制點定出與之相適應的觀測方案，同時控制點的地方坐標、相應的大地坐標的準確度必須得以保證，在此基礎上完成控制點的放樣。我們都知道，GPS-RTK的放樣有點放樣和線放樣兩種形式，我們在使用該工具進行放樣的時候應該將之前點位的相應坐標提前錄入到電子手簿，然后在場地移動的過程時通過全球定位系統接收器給的相應的提示確定實行放樣點的相應位置?？偟膩碚f，區域放樣就是一個先控制，接下來進行碎步的不斷嘗試的過程。

3.2 礦區工程測量

礦區工程測量工作的工作區域一般情況下是覆蓋率較高的森林、山地、丘陵等，其通視較差而且已知國家控制點相對較少，這就使得普通的傳統測量方法在礦區的工程測量的過程中其效率、誤差控制等多方面達不到礦區工程建設的要求。GPS-RTK技術在滿足傳統測量工具測量效果的基礎上補足了其效率和精確度方面的短板。GPS-RTK在礦山測量中可以通過動態測量的方式，測量礦區地表采剝面的位置形態，測繪礦區現有的地形、地貌、縱橫斷面圖和鉆孔的放樣等。

3.3 礦區地面形變測量

所謂礦山地面地形的形變狀態下的測量，就是通過各個時間節點測量的制定地面點的水平位置和高程與測量之前的數據進行比較分析，從而得到地面點位的水平位移與沉降量。以此來為地面的形變提供進行分析與預測的相應的數據支持。它常規的測量方法是通過先布置需要進行測量的礦山區域地面的根據點、觀測點，以此構成監測礦區地形變形的網，同時通過對實行監測的監測網的邊長、角度以及水準儀進行測量核算出個測點位之間高度，最后核算監測網點相應的水平位置和高程。例如胡集熊家灣礦段因常年地下開采，需要進行沉降位移觀測的地方有：207國道麗陽段、邱橋村居民地、主井軌道裝礦站等。

4 注意事項

任何事物都不是完美無缺的，GPS-RTK也不例外，雖然其在礦區礦山測量領域得到了較為廣泛的使用并且前景一片光明，但是礦山周邊及其自身因素的復雜性決定了阻礙GPS-RTK技術進行操作的要素（例如山谷、有大面積水域的森林、高壓線等）依然存在?？偨Y實際應用中存在的部分不足，以下幾點是在礦山測量中需要注意的應用事項：

（1）在進行礦山測量進行測點布置之前，務必充分了解測區的具體情況，因為GPS-RTK技術應用的前提是基于衛星的定位系統，因此我們在選測點時必須保證測站點上的空間視野足夠開闊，同時為了保證測量的精確度，測量時不固定站點、基礎站點兩者的間隔不得越出10km，并且實現和礦山測量區域均衡散布的幾個點位的聯合測量，以此減少誤差帶來的影響。

（2）使用GPS-RTK進行礦山測量時我們需要規避外部出現的電磁波的擾亂，如果條件限制沒有辦法達到上述的要求，則應該通過延長觀測時間來減少測量誤差。

（3）使用GPS-RTK技術進行礦山測量的過程中，我們需要保證相應的用電需求，如果流動站點的電量不能滿足長時間的測量（比如在山區或者人煙稀少的地區進行測量），工作人員務必準備能夠保障測量工作順利進行的大容量電池或者電瓶電力設施，保證測量工作的順利進行及測量數據的準確性。

5 結束語

現階段礦山測量的實際需求推動了GPS-RTK技術在該領域的應用?？梢哉f此項技術不僅僅是科技發展進步的必然結果，也是礦山測量工作的發展的必然需要，同時它的應用給礦山測量工作帶來了極大的便利，它不受距離、環境等因素的限制以及高效、高精度的特點給測繪工作帶來了革命性的成果。但它也有其局限性，因此需要我們在今后礦山測量工作的實際應用中不斷完善此項技術以便于該技術更好地服務于更加復雜的礦山測量工作。

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