單基站CORS在礦山測量中的精度分析及應用研究

劉 浩，孔維民，趙佳訊

（淮安市水利勘測設計研究院有限公司，江蘇 淮安 223005）

由于當前社會科技急速發(fā)展，人民需求日益增高，GNSS技術也隨之得到高速的研究，單基站系統(tǒng)（CORS）被各國大力開展應用。一個或多個GPS參考站被穩(wěn)定連續(xù)的運行，再加上計算機的運算、數(shù)據(jù)的通信鏈接及互聯(lián)網的運用，通過網絡與其相關的任何服務項目包括觀測結果、狀態(tài)信息都能被準確的及時的帶來給用戶[1]。由此便建成了單基站CORS系統(tǒng)。目前在城市測量建設、建筑工程的規(guī)劃、人口資源的調查等方面單基站CORS技術已經被廣泛應用，最大程度上提高了采集基礎空間地理信息數(shù)據(jù)的效率與準確性。

1 建立單基站CORS

1.1 組成結構

GPS基準站、數(shù)據(jù)中心、通信模塊和流動站被緊密連接組成單基站CORS系統(tǒng)。GPS接收機、避雷針、天線、電源被科學組合組成GPS基準站；數(shù)據(jù)中心在具備系統(tǒng)控制功能的同時又具備處理數(shù)據(jù)功能，應用GPRS／CD－MA通信模塊進行終端數(shù)據(jù)傳輸。

1.2 選擇單基站的位置

流動站固定解的解算與基準站的公共衛(wèi)星數(shù)的關系在基準站位置選擇時應被首要考慮，視野開闊的地理環(huán)境、在高度角15°以上的視場周圍沒有障礙物為基準站架設位置的基本條件之一；排除存在強磁場的位置；大面積的水域會在很大程度上由于多路徑效應抑制信號的傳輸。

1.3 精度分析

單基準站CORS系統(tǒng)的控制網被根據(jù)礦山的實際情況和已知控制點信息建立。SJ－39坐標系為平面坐標系統(tǒng)，以1985國家高程為基準確定高程系統(tǒng)。D級GPS網的要求被設為控制網的參考。在靜態(tài)相對定位的模式的觀測的過程中5臺中海達V9三系統(tǒng)接收機被應用。四個D級GPS點，四個具有SJ－39坐標系下的C級點作為坐標轉換的基礎，一個單基準站CORS系統(tǒng)的基準站和十個內插檢核點被充分科學的應用在控制網中。重復觀測邊、同步環(huán)閉合差和異步環(huán)閉合差檢核數(shù)據(jù)被充分應用在解算靜態(tài)數(shù)據(jù)的過程中；根據(jù)點位中誤差、基線向量中誤差和基線向量相對中誤差統(tǒng)計情況使得控制網的外業(yè)觀測質量被符合精度要求。

1.4 精度檢核

單基站CORS系統(tǒng)準確性被進行測試是在單基站COPS系統(tǒng)被建成后的首要任務，測量過程中10個E級GPS已知點被選擇，實時動態(tài)（RTK）方法被在測區(qū)內應用，將得到WGS－84坐標系下的坐標被轉換為高斯平面坐標和大地高，被轉換為SJ－39坐標系下的平面坐標和正常高，把在該點得到的結果與已知點結果進行衡量。

2 礦山測量的過程中單基準站CORS系統(tǒng)的應用

2.1 應用環(huán)境

在一條走向觀測線、半條傾向觀測線的基礎下，19個控制點和130個監(jiān)測點被在礦山測量的過程中應用設計。一個莊家位于工作面的設計停采線切眼西北側東北側，受到地下開采的負面影響，9個控制點和13個監(jiān)測點被設計在該莊家，為使工作面開采對莊家的影響被有效實時的掌握，地表移動變形規(guī)律被快速研究，單基站CORS系統(tǒng)對監(jiān)測點位進行放樣和平面信息的采集的技術被廣泛開展來代替?zhèn)鹘y(tǒng)全站儀和常規(guī)RTK測量。

2.2 監(jiān)測點位放樣

埋設大量的監(jiān)測點在開采工作面上方的地表，是為了使開采工作在安全穩(wěn)定的環(huán)境下開展，保證礦區(qū)工作人員及礦區(qū)建筑群的安全，地表移動變形規(guī)律被及時掌握。

為使預定目標被順利達成，達到設計要求，監(jiān)測點的放樣極其重要。

2.3 對監(jiān)測點位進行數(shù)據(jù)采集及精度分析

CORS－RTK移動終端采被應用在單基站CORS系統(tǒng)中，使得開采過程中可以獲取地表移動監(jiān)測數(shù)據(jù)，工作人員的生命安全可得以保障。每個監(jiān)測點進行20次以上的測量，如在樹下或拐角等觀測條件不好的情況下，觀測時間應被延長。在進行外業(yè)數(shù)據(jù)采集時，觀測點的點位中誤差較大是由于周圍環(huán)境的影響。單基準站CORS系統(tǒng)中應用SPRINTER-145及CORS-RTK可使監(jiān)測點測得的結果的精度符合礦山開采沉陷監(jiān)測要求[2]。

3 單基站CORS系統(tǒng)在礦山測量中的應用

單基站CORS系統(tǒng)被建設完成后，在礦山開采沉陷監(jiān)測的過程中將監(jiān)測點位所采集的平面坐標與常規(guī)的RTK所采集的結果衡量，單基準站CORS系統(tǒng)在礦山測量中的應用如下。

（1）可以簡單的資源和較低的建造費用在礦區(qū)建立單基準站CORS系統(tǒng)，以較快的速度建成。由于其構造簡單，有利于日后工作中的維護，使得礦山開采沉陷監(jiān)測中平面坐標采集的需求被滿足。

（2）在礦區(qū)建造單基站CORS統(tǒng)，由于單基站CORS系統(tǒng)可對本地域進行高精度的點位放樣監(jiān)測，不僅可以獲取地表移動監(jiān)測數(shù)據(jù)，有效降低了勞動成本，提升了測量工作的準確性，使礦山測量得以安全有效的開展。同時在地形測繪等其他方面也可重復使用。

（3）單基準站CORS系統(tǒng)在礦山測量的工作中SPRINTER-145及CORS-RTK移動終端被同時使用，測量過程中10個E級GPS已知點被選擇，實時動態(tài)（RTK）方法被在測區(qū)內應用，其所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)穩(wěn)定可靠，質量高。

（4）在靜態(tài)相對定位的模式的觀測的過程中5臺中海達V9三系統(tǒng)接收機被應用。

4 結語

單基站CORS系統(tǒng)在礦山測量的精度分析中具有重要意義。有效降低了外業(yè)測量的勞動成本，使工作效率得到顯著的提高。單基準站CORS系統(tǒng)被在礦山測量中廣泛開展，提升了測量工作的準確性，使礦山測量得以安全有效的開展，具有很高實用價值。建立單基站CORS系統(tǒng)的定位測量結果與常規(guī)的CORS-RTK測量結果相比較，作業(yè)距離更遠，作業(yè)精準度高，作業(yè)速度快。傳統(tǒng)測量方法可被單基站CORS系統(tǒng)取代。但單基站CORS系統(tǒng)還不夠完善，由于單基站CORS系統(tǒng)的測量精度會被通訊信號的效果影響，并且無法滿足在高程方面地表移動變形監(jiān)測的精度要求，在日后礦山測量過程中還需進一步研究完善。