GPS-RTK技術在礦山測量中的應用

黃廣心

（云南錫業集團（控股）有限責任公司，云南紅河 661000）

0 引言

現階段，GPS-RTK技術集中應用在地形圖測量、地表控制測量、工程地質信息獲取等。在野外開展測量工作時，采取的是實時動態定位測量方式，測量精準性達到厘米級，能夠顯著提高野外施工放樣效率。GPS-RTK技術減少了傳統光學通視技術存在的不足，對氣象因素、空間可見度等條件，并未提出較高要求。與此同時，電磁波具有穿透性，能夠完成各類地質信息測量，具有測量高效率特點。

1 GPS-RTK技術內涵

以簡單視野觀之，GPS-RTK技術完成了GPS、數傳等技術的有效融合，能夠實時處理測量獲取的相關數據，便于在短時間內精準獲取定位信息。在結構組成方面，組成元素包括控制系統、基準站等，數據接收機應科學安裝在基準、流動兩個站設備上。在GPS-RTK技術實際運行期間，各區間位置所運行的接收機，均能夠有效獲取GPS技術發出的信號，在系統處理完成時，實時接收相應數據信息。運行流程具體表現為：

（1）基準站根據實際獲取的位置信息，對比于接收信息，計算兩者信息差分數據，將獲得的數據取絕對值，在GPRS網絡技術支持下完成數據傳輸，將此差分數據傳輸至流動站。

（2）流動站能夠完成GPS觀測數據的有效接收，在計算程序中能夠有效獲取信息，以此提升高差分絕對值的準確性，提升位置信息精準性。在定位測量程序中，測量時間為幾秒，具有較高的測量效率，便于在工程測量中廣泛應用[1]。

2 GPS-RTK技術應用優勢

（1）具備一般定位能力，實時定位較差，能夠保障在放樣測量程序中的參數精準性，精準級別為厘米。

（2）GPS-RTK技術具有較高的測量效率。結合相關數據對比發現：GPS-RTK技術測量效率相比其他測量，在測量時間成本方面具有優勢，表現為GPS-RTK技術時間成本=1/2其他測量時間成本；GPS-RTK技術在人員、設備等方面，均投入資源較少，相比常規測量，有效節省測量成本，表現為GPS-RTK技術資金成本=1/2其他測量資金成本[1]。

（3）保障測量數據的精準性與可用性。

（4）GPS-RTK技術的測量關鍵在于有效解算載波相關數值，以此保障計算結果的精準性，便于在障礙物失聯時有效捕獲衛星，提升測量工作的連續性。

（5）基站與移動站之間未建立通視的狀態下，能夠實施全天24h的遠程測量。

（6）GPS-RTK技術搭建完成時，對人工需求僅為一人，以此展現GPS-RTK技術人力成本應用優勢。

3 GPS-RTK技術參數精準性的影響條件

3.1 基準站選擇

一般情況下，基準站在安裝期間標準如下：

（1）基準站應盡可能地放置在地勢高位、通視效果優異、電臺信號傳達半徑內的區域，以測量主體中心高位為首選。

（2）基準站應保障坐標設計的精確性，保障設立的有效性。

（3）盡可能減少多路徑產生的負面影響，科學防范數據鏈丟失問題。

（4）基準站在布設電臺天線時，應以GPS接收為基礎，選在此接收器北側方位，有效回避南北區域衛星帶來的干擾問題。

3.2 參數轉換

GPS-RTK技術應用期間，實際測量點選自WGS-84坐標。礦山實際測量所依據的坐標，通常以1954北京坐標為參考。然而，WGS-84與1954北京兩個坐標，將會承受自身橢圓球體定位數據的影響，引起坐標值表現出差異，部分礦區形成的誤差值甚至會大于100m。基于此，在運行GPS-RTK技術時，應加強礦區基準參數轉換，實時開展精準測定，一旦發生測量誤差，將會影響整體作業程序的測量效果。

3.3 觀測點設計

GPS-RTK技術實際測量獲得的結果，應借助衛星收發信息完成三維坐標建立，衛星訊號在實際開展傳輸期間，將會無法避免誤差問題的發生，此類誤差具有不可控性質。為此，在實際開展測量工作期間，應借助衛星星歷完成預報，以此選擇較為科學的觀測時區，最大限度提升GPS接收設備的信息精準性，使其TOD參數值控制在6以內。為此，以測量精準度為基礎考量，加強測量誤差控制，增強測量技術的應用效果。

4 GPS-RTK技術融合于礦山測量項目的具體表現

4.1 礦山地形測量

在礦山工程實際開發建設期間，礦區地質條件將會在一定程度上影響開采作業品質，為礦區人們生活帶來一定影響。部分礦山在實際測量期間，尚未精準分析地形情況，將會嚴重危及礦區人們生命安全。為此，在測量礦山期間，測量人員應充分借助GPS-RTK技術，完成礦山整體地質情況的有效測量，結合測量數據開展有效分析，以此科學判定礦區地質問題的潛在原因、形變規模等因素。例如，在GPS-RTK技術開展測量工作期間，應科學完成基準、觀測等位置選擇，加強礦山地形數據有效采集，有效掌握礦山動態變化的各項數據，以便于完成礦山監測系統搭建，結合基準、觀測等位置數據的變化情況，完成礦山形變相關數據計算[2]。

4.2 礦區工程測量

在GPS-RTK應用中，是以衛星定位為基礎，在定位輔助下，以動態數據為對象，進行動態化的信息傳輸，此種傳輸具有實時特點，通過信息傳輸，針對礦區實際，進行數據模擬，繼而以礦區為模板構建具有三維立體特點的圖形。基于該圖形，可有效測量礦區，不僅了解礦區數據，而且對其產生直觀印象，加強全局了解，科學監督、指導和控制開采過程，便捷性顯著，促進開采提效。此種測量有更高精準度，故而基于圖形規劃開采方案，科學性更高，促進低耗高效。在建設之前，應科學應用GPS-RTK技術，體現其優越性，發揮其實效性，針對礦山建設項目開展全局規劃，完善規劃方案，通過工程完善，促進礦山開采。還應全面收集礦區建設過程中的有效數據，進行數據分析，促進嚴格測量，定位異常數據，分析異常原因，制定優化方案。還應對實時數據加強動態傳輸，指導工程建設，體現數據的支持和指導作用，促進高效施工。除此之外，應基于礦區建設的宏觀需求，制定長遠規劃，對項目建設進行全局性、立體式圖形構建，提高開采精度，促進優質開采。

4.3 礦區控制網測量

礦山開采并非單項工作，而是系統工程，因此其體系化安排、前瞻性布局至關重要。在其建設中，單線式脈絡已然無法適應礦山開采需要，而應立足宏觀，立足長遠，規劃控制網。結合GPSRTK，可覆蓋開采全周期，加強環節滲透，針對不同環節，開展精準定位，通過技術應用，迅速鎖定低效率開采現象，定位失效現象，對該環節給予科學判斷，促進管理的客觀“診病”，基于實際問題，實施優化調整。通過此種控制，可促進礦區工作整體協調，促使開采工作協調推進，平穩進展。在以GPS-RTK完善控制網后，借助衛星定位，保證實時傳輸，提高測量精度，促進精準判斷，優化全局管理。此外，控制網可加強開采監測，隨時定位波動因素，促進風險定位，基于風險因素進行開采過程完善，清除安全隱患。

4.4 礦山工程測量

GPS-RTK技術可用于工程測量。傳統技術需要應對龐大的工作量，同時測量精度有限，測量結果對于測量預期，對開采雖有正向影響，但局限性顯著。基于GPS-RTK應用，測量流程優化，有效釋放人力，發揮技術影響，可操作性更強，對測量執行者的技術要求較低，測量耗時較短，效率較高。進行測量時，要求測量者了解礦區環境，進行環境分析，選擇科學的控制點，然后在該位置布置所需的GPS接收裝置，調試設備。此過程易操作，但經此處理，所需基準站即可構建完成，結合使用衛星定位系統，可進行全礦區、全項目的動態監測，實現實時監督，將監測信息進行有效收集，整理為數據記錄，完善數據庫，結合數據情況和建設、開采要求，實時核實礦山狀態，確保數據精準，繼而基于數據系統化制定全局統籌方案，進行工程布局，促進工程推進。

GPS-RTK應用時，信號穩定性是其應用核心影響因素，影響礦山GPS-RTK應用的環境因素包括礦坑等，可能導致基準信號無法全維度覆蓋，出現信號盲區，增強測量難度。信號強弱也影響測量精度。基于以上問題，可設置中繼站，利用中繼站，加強信號接收，將基準信號按測量需求擴大，有效應對盲區。電離層活動強烈時，會干擾測量，相關文獻顯示，正午干擾較強，影響衛星信號，或延長初始化過程，或導致初始化中止。缺少信號支持，測量無法推進。此種干擾具有顯著的時段特點，應選擇11點前或15點30分后，此時干擾減弱，測量更加精準。為減小誤差，還應加強聯測，綜合分析信息，提高測量效率。應選擇優質GPS-RTK機型，優化設備性能，降低設備因素的消極影響，促進平穩測量，提升測量精度[3]。

5 結論

綜上所述，礦山測量作業擴展了GPS-RTK技術的應用規模。換言之，GPS-RTK技術作為科技進步的技術產物，同時順應著礦山測量的各項需求，其應用為礦山工程提供了多重助力。GPS-RTK技術測量應用優勢較多，比如可遠程、環境耐受性強、測量結果精準等，為礦山測量工作提供技術支撐。此外，應加強GPS-RTK技術完善與研發，為礦山測量提供更多支持。