測(cè)繪CORS 技術(shù)在露天礦山測(cè)量中的應(yīng)用及研究

王 偉

（遼寧省第四地質(zhì)大隊(duì)有限責(zé)任公司，遼寧 阜新 123000）

全球衛(wèi)星定位技術(shù)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展也在不斷進(jìn)步，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)RTK技術(shù)在近些年來(lái)不斷的發(fā)展成熟，其本身所具備的實(shí)用性及測(cè)繪成果都表現(xiàn)良好，RTK系統(tǒng)的三維坐標(biāo)是通過(guò)VHF電臺(tái)自身的功能進(jìn)行傳輸，將基準(zhǔn)站內(nèi)的測(cè)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為流動(dòng)站可接收的信號(hào)，在流動(dòng)站內(nèi)部通過(guò)流動(dòng)站內(nèi)部的處理，得到了相關(guān)三維坐標(biāo)。

單基站工作模式是RTK技術(shù)通常采用的一種工作模式，但是在進(jìn)行距離測(cè)量時(shí)存在一定問(wèn)題，測(cè)量距離越遠(yuǎn)準(zhǔn)確度越低。科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步使連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位系統(tǒng)逐漸取代單基站的測(cè)量技術(shù)，連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位系統(tǒng)的出現(xiàn)，克服了GPS測(cè)量和RTK測(cè)量技術(shù)存在的技術(shù)缺陷。其本身操作簡(jiǎn)單，能夠?qū)崿F(xiàn)大范圍運(yùn)用，精準(zhǔn)度高等優(yōu)點(diǎn)成為未來(lái)發(fā)展的主要測(cè)量手段，連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位系統(tǒng)對(duì)測(cè)繪工作的優(yōu)化效果在實(shí)踐中越來(lái)越受關(guān)注。

1 CORS的工作原理

連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)組成單位是GPS相關(guān)參考站，可以在不同范圍內(nèi)建立不同數(shù)量的參考站，進(jìn)而得出一張參考網(wǎng)格，而后對(duì)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)之間的聯(lián)系作為依據(jù)，對(duì)相關(guān)得出的測(cè)繪信息傳送至系統(tǒng)控制中心進(jìn)行處理，將分析處理后的結(jié)果進(jìn)行誤差修正，再將修正的信息反饋給GPS系統(tǒng)，如此般重復(fù)作業(yè)，保障GPS系統(tǒng)工作的準(zhǔn)確度和范圍。對(duì)于需要利用對(duì)流層電離從數(shù)據(jù)集衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)的整理來(lái)對(duì)參考網(wǎng)中的誤差有所處理，進(jìn)而可以在測(cè)量區(qū)內(nèi)建立套誤差修正模型。因此，使用者只需要使用一臺(tái)GPS接收機(jī)，即可將大范圍內(nèi)測(cè)量出的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)進(jìn)行接收。國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣泛的參考站技術(shù)是連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位系統(tǒng)和RTK技術(shù)組合而成的相關(guān)具有虛擬性的參考站技術(shù)。

2 CORS的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

近些年來(lái)，連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位系統(tǒng)是普遍采用且最先進(jìn)的的參考站體系，組成部分分為四類(lèi)，四種系統(tǒng)之間通過(guò)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)連接，形成一套完整的網(wǎng)絡(luò)，在各個(gè)系統(tǒng)中本身性質(zhì)和功能起到互補(bǔ)作用[1]。

（1）參考站子系統(tǒng)。作為連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)組成單位，參考站子系統(tǒng)的功能在于收集衛(wèi)星信號(hào)和測(cè)量數(shù)據(jù)，跟蹤數(shù)據(jù)傳輸，記錄測(cè)繪數(shù)據(jù)，傳送衛(wèi)星信號(hào)，子系統(tǒng)需要計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)和不間斷電源確保內(nèi)部數(shù)據(jù)穩(wěn)定存在，設(shè)置防雷裝置對(duì)子系統(tǒng)安全有所保障。

（2）子系統(tǒng)于用戶(hù)的應(yīng)用。用戶(hù)在對(duì)子系統(tǒng)進(jìn)行利用時(shí)，其相關(guān)分級(jí)可根據(jù)精度進(jìn)行，等級(jí)分類(lèi)為米級(jí)、亞米級(jí)和厘米級(jí)三種用戶(hù)系統(tǒng)，其本身功能是收集控制中心的誤差修改數(shù)據(jù)和坐標(biāo)數(shù)據(jù)，進(jìn)而利用GPS天線(xiàn)對(duì)衛(wèi)星傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行接收。

（3）數(shù)據(jù)處理中心子系統(tǒng)。作為整個(gè)連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位系統(tǒng)的核心，數(shù)據(jù)處理中心子系統(tǒng)的功能非常豐富，其本身的功能是對(duì)整個(gè)連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)籌管理和控制。作為重要的中樞，擁有其本身具備的監(jiān)控和數(shù)據(jù)處理功能，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行信息服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)管理。

（4）子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊功能。連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位系統(tǒng)的相關(guān)導(dǎo)向，可以在功能上劃分為兩種，其中一種是在將數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)時(shí)，以基準(zhǔn)站自身數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，另一種是傳輸GPS數(shù)據(jù)。

3 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位系統(tǒng)的出現(xiàn)，可以對(duì)GPS測(cè)繪工具所存在的各自為戰(zhàn)的情況有所擺脫，與以往的單基站RTK技術(shù)相比時(shí)，可以利用本身大范圍內(nèi)進(jìn)行相關(guān)精準(zhǔn)測(cè)繪工作的優(yōu)勢(shì)對(duì)測(cè)繪工作的整體系統(tǒng)化有所保障，表現(xiàn)方式有以下幾點(diǎn)：連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位系統(tǒng)的出現(xiàn)為各個(gè)行業(yè)和部門(mén)之間的坐標(biāo)系統(tǒng)和城市測(cè)繪工作提供了一個(gè)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)，解決了各個(gè)城市測(cè)繪系統(tǒng)數(shù)據(jù)不同的差異。連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位系統(tǒng)采取的測(cè)繪工作方式是在連續(xù)運(yùn)行基站范圍內(nèi)進(jìn)行的，由此可以對(duì)任何使用者的時(shí)間進(jìn)行相關(guān)觀測(cè)，同時(shí)進(jìn)行保障。本身工作方式靈活多變，效率非常高。相比傳統(tǒng)GPS測(cè)繪技術(shù)的限制，連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位系統(tǒng)測(cè)繪范圍使用廣闊，更有利于大范圍實(shí)時(shí)測(cè)量工作。該系統(tǒng)將多個(gè)GPS測(cè)繪基站進(jìn)行連接，在單機(jī)作業(yè)中無(wú)須考慮參考站的建設(shè)，相對(duì)降低了使用成本。連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位系統(tǒng)本身使用系統(tǒng)的測(cè)繪工作方式是在連續(xù)運(yùn)行基站范圍內(nèi)進(jìn)行的，由此可以對(duì)任何使用者的時(shí)間進(jìn)行相關(guān)觀測(cè)，同時(shí)進(jìn)行精度和可靠性的保障。現(xiàn)代化發(fā)展使得網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中存在相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

4 礦山測(cè)量中CORS的應(yīng)用

以往的礦山測(cè)量中，不僅需要對(duì)測(cè)量網(wǎng)格進(jìn)行設(shè)立，同時(shí)還耗時(shí)耗力，并且操作十分復(fù)雜，對(duì)此，大地測(cè)量網(wǎng)的相關(guān)的測(cè)量效果不理想，是一種極為落后的測(cè)量技術(shù)，作為對(duì)比，由于具備著連續(xù)運(yùn)行及操作簡(jiǎn)便的優(yōu)勢(shì)，使連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位系統(tǒng)，在礦山測(cè)量工作中廣泛運(yùn)用。所有對(duì)GPD接收裝置進(jìn)行使用的相關(guān)工作者都可以對(duì)定位信息隨時(shí)接收，同時(shí)精準(zhǔn)度可以自行調(diào)節(jié)，并且該系統(tǒng)能夠在24小時(shí)內(nèi)對(duì)放樣定位測(cè)量工作實(shí)地展開(kāi)。

（1）控制測(cè)量在礦區(qū)的應(yīng)用。控制測(cè)量技術(shù)在過(guò)去需要消耗大量人力進(jìn)行點(diǎn)間通視，因人力之間的誤差，準(zhǔn)確度不理想，三角測(cè)量技術(shù)和導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量技術(shù)對(duì)外部作業(yè)中的測(cè)量精度相關(guān)測(cè)量工作可以對(duì)礦山測(cè)量工作的準(zhǔn)確度及效率有所提高，GPS測(cè)量技術(shù)本身測(cè)量精度的控制比較理想。連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位系統(tǒng)控制測(cè)量技術(shù)作為一種大范圍連續(xù)運(yùn)行參考網(wǎng)絡(luò)，本身可以配合礦區(qū)的控制點(diǎn)定位系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)繪工作，礦區(qū)內(nèi)部各項(xiàng)數(shù)據(jù)形成一套高效率的控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，保障了連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位系統(tǒng)24小時(shí)內(nèi)隨時(shí)進(jìn)行礦山地面地形數(shù)據(jù)的相關(guān)測(cè)量工作可以對(duì)礦山測(cè)量工作的準(zhǔn)確度及效率有所提高。

（2）地面及露天礦邊坡的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。礦山生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理中，測(cè)繪工作大部分是對(duì)露天礦邊坡穩(wěn)定性和礦區(qū)地面變形度和沉降量等數(shù)據(jù)的檢測(cè)。傳統(tǒng)坐標(biāo)測(cè)量技術(shù)使用點(diǎn)位垂線(xiàn)進(jìn)行測(cè)量，點(diǎn)垂線(xiàn)到大地水準(zhǔn)面的測(cè)量過(guò)程中會(huì)受到外界多種因素影響，測(cè)量準(zhǔn)確度非常不理想，完整測(cè)量作業(yè)時(shí)間漫長(zhǎng)，自身測(cè)量工作對(duì)技術(shù)人員的需求較高，并不適用于長(zhǎng)期跟蹤監(jiān)測(cè)，因此測(cè)量數(shù)據(jù)沒(méi)有連續(xù)性，不完整的礦區(qū)地面地形邊坡數(shù)據(jù)，對(duì)邊坡和地面的變形發(fā)展變化分析有著較大難度。現(xiàn)今對(duì)礦山大部分生產(chǎn)運(yùn)行測(cè)量工作大多使用連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位系統(tǒng)進(jìn)行，該技術(shù)能夠在網(wǎng)絡(luò)區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)連續(xù)性檢測(cè)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)上不足，自身測(cè)量精度較高，為礦區(qū)地形變化和沉降狀態(tài)發(fā)展提供完整連續(xù)的數(shù)據(jù)支持，保證礦區(qū)地面變形和發(fā)展變化的分析準(zhǔn)確。

（3）礦山地形測(cè)量。連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位系統(tǒng)技術(shù)在進(jìn)行相關(guān)的地形變化方面測(cè)量時(shí)可以表現(xiàn)出優(yōu)越的性能，對(duì)水平方向進(jìn)行實(shí)時(shí)定位時(shí)，精準(zhǔn)度可以大于3cm，而垂直方向精準(zhǔn)度甚至大于5cm，所以可以將礦區(qū)原有控制網(wǎng)作為依據(jù)，對(duì)相關(guān)參數(shù)有所設(shè)置，于是，可以推廣連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)礦區(qū)地形圖測(cè)量和碎部測(cè)量能大量對(duì)相關(guān)工作人員的工作量有所減少，還可對(duì)其工作效率有所提升，由此可以為礦山地形的繪制提供更多的技術(shù)上的支持。

（4）CORS在建設(shè)礦山工程中的測(cè)量。為保證大型礦山工程能夠順利進(jìn)行，在建設(shè)礦山工程中需要對(duì)土地邊界進(jìn)行測(cè)定，確定使用界限范圍，測(cè)定礦山界樁位置，測(cè)量界限內(nèi)土地面積需要利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行勘測(cè)定界放樣，確保用地面積測(cè)繪工作準(zhǔn)確，能有效避免解析法和關(guān)系舉例法使用復(fù)雜性，同時(shí)強(qiáng)化建設(shè)用地勘測(cè)定界工作程序的運(yùn)轉(zhuǎn)。

5 總結(jié)

綜上所述，由于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，使對(duì)礦物的需求不斷增加，這也就使采礦業(yè)不斷發(fā)展中對(duì)相應(yīng)的礦山測(cè)量工作高度重視起來(lái)，測(cè)量技術(shù)在當(dāng)代社會(huì)不斷發(fā)展，在對(duì)測(cè)繪信息進(jìn)行優(yōu)化，使可利用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，同時(shí)也可對(duì)連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位系統(tǒng)有所使用，其所研發(fā)的測(cè)量技術(shù)對(duì)礦山地形測(cè)量有著多種優(yōu)點(diǎn)，相比傳統(tǒng)RTK測(cè)量技術(shù)，連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位系統(tǒng)本身準(zhǔn)確率高，使用成本相對(duì)較低，操作方便簡(jiǎn)單，既經(jīng)濟(jì)又實(shí)惠等是測(cè)量技術(shù)在當(dāng)代發(fā)展的特點(diǎn)所在，該系統(tǒng)的使用者可以通過(guò)此系統(tǒng)對(duì)定位信息進(jìn)行24小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)控。礦山測(cè)繪工作中使用的連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位系統(tǒng)技術(shù)能夠?qū)ΦV山管理進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，確保礦山施工的順利進(jìn)行。