GPS-RTK技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用研究

沈 耀

（鄂爾多斯市中北煤化工有限公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000）

1 GPS-RTK 技術(shù)概述

1.1 GPS 技術(shù)概述

GPS 是一個全球定位系統(tǒng)（英文全稱是Global Positioning System）。GPS 的最初應(yīng)用是在軍事系統(tǒng)中，但是很快就被廣泛應(yīng)用于其他行業(yè)，并取得了良好的應(yīng)用效果。

1.2 RTK 技術(shù)概述

RTK 是一種實(shí)時動態(tài)差異方法（英文全名是Real-Time Kinematic）。RTK 是一種最近出現(xiàn)的相對較新的全球衛(wèi)星定位測量方法，動態(tài)測量技術(shù)是其主要競爭優(yōu)勢。在過去定位方法主要是靜態(tài)的，并且將測量固定在位置上，在RTK 技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用之后，在實(shí)際的測量過程中，使用了更多的動態(tài)測量方法來提高被測物體的精度。

1.3 GPS-RTK 技術(shù)概要

GPS-RTK 技術(shù)是由GPS 技術(shù)和RTK 技術(shù)構(gòu)成，隔離GPS 技術(shù)和集成GPS-RTK 技術(shù)之間的最大區(qū)別是它們具有靜態(tài)和動態(tài)數(shù)據(jù)，后一種數(shù)據(jù)相對更為準(zhǔn)確。

2 GPS-RTK 技術(shù)在礦山測量中的實(shí)際應(yīng)用現(xiàn)狀

在過去的礦山勘測工作中，大多數(shù)技術(shù)人員都使用傳統(tǒng)的控制和測量技術(shù)、方法或工具，例如大地測量，工程勘測中使用的絲網(wǎng)方法等，傳統(tǒng)的技術(shù)方法非常耗時，并且數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，以后處理時會造成很多麻煩。隨著目前GPSRTK 測量技術(shù)的不斷飛速發(fā)展，用于數(shù)據(jù)測量的各種數(shù)據(jù)動態(tài)標(biāo)準(zhǔn)也在不斷更新，逐漸明顯突出了目前GPS-RTK 測量技術(shù)本身的數(shù)據(jù)動態(tài)測量優(yōu)勢，并在不斷改進(jìn)戶外自動采礦機(jī)的測量工作過程。可以明顯看出，GPS-RTK 勘測技術(shù)的廣泛應(yīng)用在實(shí)際用于礦山測量勘測、降低礦山運(yùn)營管理成本、提高礦山測量管理效率、促進(jìn)該領(lǐng)域的進(jìn)步與發(fā)展方面具有現(xiàn)實(shí)意義。

2.1 礦山測量工作所要達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)

在實(shí)際應(yīng)用工作中，礦山作業(yè)勘測勘查工作的測量標(biāo)準(zhǔn)比較嚴(yán)格，應(yīng)用s-GPS-RTK 等等技術(shù)設(shè)備進(jìn)行勘測工作后，技術(shù)人員不僅可以準(zhǔn)確地及時觀察和找到已經(jīng)測得的礦山坐標(biāo)在現(xiàn)場的準(zhǔn)確位置，從而大大提高了礦山采礦勘查作業(yè)的測量準(zhǔn)確性。此外，通過同時布置多個自動測量點(diǎn)并同時執(zhí)行多個自動測量，可以有效減少測量來自儀器周圍環(huán)境的各種干擾源對測量信號的直接影響，并可以使我們測量到的數(shù)據(jù)更加合理。

2.1.1 GPS-RTK 技術(shù)的優(yōu)勢

首先，基于GPS-RTK 技術(shù)的地雷勘測工作顯示的數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確；其次，由于該技術(shù)具有動態(tài)特性，勘測工作效率更高。

2.1.2 測量點(diǎn)的布設(shè)標(biāo)準(zhǔn)

GPS-RTK 技術(shù)的地雷勘測操作過程必須通過放置多個測量點(diǎn)來完成，以減少測量誤差。

2.2 GPS--RTK 技術(shù)的信號傳輸過程

使用GPS-RTK 技術(shù)進(jìn)行地雷勘測時，信號傳輸是主要的測量原理。通常情況下，一些信令基站和移動站需要安裝在雷場中。為了有效避免干擾信號的正常傳輸，有必要考慮消除信號周圍環(huán)境條件中的其他干擾源。在操作過程中，基站對于流動式電站的一個信號脈沖傳輸控制過程由一個脈沖輸入信號電路提供。GPS-RTK 相關(guān)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用集成過程的相對穩(wěn)定性是直接影響當(dāng)前GPS-RTK 相關(guān)技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的重要因素。

2.3 電力供應(yīng)給GPS-RTK 技術(shù)的戶外操作帶來影響

為了在當(dāng)前的礦山勘測過程中實(shí)際應(yīng)用GPS-RTK技術(shù)，GPS-RTK 技術(shù)是在電力中實(shí)現(xiàn)的，因此需要有效的電能協(xié)作。在正常情況下，進(jìn)行戶外測量需要足夠的電能。在實(shí)際的礦山勘測工作中，通常會施加環(huán)境約束，尤其是在偏遠(yuǎn)的山區(qū)環(huán)境中，并且很難確保長期供應(yīng)電能。為避免因電力不足而應(yīng)用GPS-RTK 技術(shù)，應(yīng)配備大容量蓄電池等設(shè)備，以確保礦區(qū)測量工作的順利完成。

3 GPS-RTK 技術(shù)優(yōu)越性

1.具有實(shí)時性能，這在一般測量設(shè)備中是不可能的，放樣精度可以達(dá)到厘米級。

2.RTK 測量任務(wù)效率高。比較和分析相關(guān)數(shù)據(jù)的結(jié)果，可以看出，GPS-RTK測量的效率是傳統(tǒng)水位測量的2到4倍。GPS-RTK 的人力和資本投資相對較小，常規(guī)測繪方法所需的人力和設(shè)備約為GPS-RTK 測繪方法的三倍。

3.GPS-RTK 測量結(jié)果在野外觀察期間實(shí)時提供，因此可以在野外檢查數(shù)據(jù)，這超出了常規(guī)測量的范圍。

4.GPS-RTK 測量可以實(shí)現(xiàn)快速、高精度，并且可以無障礙地重新采集和測量衛(wèi)星[1]。

5.通過安裝基站，一個人可以同時操作整個系統(tǒng)或同時安裝多個移動臺，從而大大提高了效率。GPS-RTK 的測量準(zhǔn)確性主要取決于整個GPS 測量系統(tǒng)、RTK 測量設(shè)備的實(shí)際測量使用環(huán)境以及不同用戶的測量級別和實(shí)際使用習(xí)慣情況。只要操作嚴(yán)格符合規(guī)格，就可以充分保證測量質(zhì)量。

4 影響GPS-RTK 測量精度的要素分析

4.1 基準(zhǔn)站的選擇

（1）基準(zhǔn)站應(yīng)設(shè)置在已知坐標(biāo)處且坐標(biāo)準(zhǔn)確，而未知點(diǎn)處條件應(yīng)更好。

（2）基準(zhǔn)站的放置位置應(yīng)具有較高的地形、無障礙的能見度和良好的射程，最好在照射區(qū)域的中心區(qū)域。

（4）基站無線電站天線應(yīng)位于GPS 接收器主機(jī)的北部，以避免在衛(wèi)星的北極和南極附近出現(xiàn)空地。

4.2 轉(zhuǎn)換參數(shù)

GPS-RTK 測量WGS-84 坐標(biāo)系中測量點(diǎn)的位置，實(shí)際工作中使用的坐標(biāo)系通常是1954 年的北京坐標(biāo)系。由于每個地方的位置參數(shù)不同，兩個坐標(biāo)系的坐標(biāo)也非常不同，并且在某些采礦區(qū)域中，這種差異可以達(dá)到數(shù)百米，并且方向也可以旋轉(zhuǎn)。考慮到這一點(diǎn)，進(jìn)行GPS-RTK 測量時，首先需要確定整個礦區(qū)的基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換參數(shù)。在GPS-RTK 測量過程中，參考轉(zhuǎn)換參數(shù)對GPS-RTK 測量結(jié)果的準(zhǔn)確性有重要影響。如果參考參數(shù)的誤差太大，則無論觀察的質(zhì)量如何，其位置的精度也將非常差。

4.3 觀測時間的選擇

GPS 測量使用接收器接收衛(wèi)星廣播的信息，以確定一個點(diǎn)的三維坐標(biāo)。GPS 衛(wèi)星、衛(wèi)星信號傳播過程和地面接收設(shè)備中會出現(xiàn)測量結(jié)果錯誤。在這些錯誤原因中，用戶無法消除CPS 衛(wèi)星和衛(wèi)星信號傳播過程中的錯誤。用戶僅使用GPS 接收器，因此在實(shí)際工作中，他們需要進(jìn)行衛(wèi)星星歷預(yù)測，并且在觀察期間，他們需要選擇一個合適的觀察周期，以使GPS 接收器的PDOD 值小于6，這對于定位是必需的。

4.4 儀器設(shè)備和設(shè)備使用者的影響

同樣，GPS-RTK 測量設(shè)備、設(shè)備性能和抗干擾能力方面的差異也會影響GPS-RTK 測量的準(zhǔn)確性。此外，由于設(shè)備的用戶不同，因此，操作員的技能水平、工作經(jīng)驗(yàn)、故障排除方法以及在測量過程中使用軟件系統(tǒng)的熟練程度將直接影響GPS-RTK 的定位精度。因此，研究人員有必要在實(shí)際觀察之前進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，以提高實(shí)際工作的效率。

5 GPS-RTK 技術(shù)在礦山測最中的應(yīng)用策略研究

GPS-RTK 技術(shù)在采礦環(huán)境中的實(shí)際過程不僅允許精確獲取厘米級定位數(shù)據(jù)，而且還突出了GPS-RTK 技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用優(yōu)勢。而且是傳統(tǒng)單GPS 技術(shù)的突破。在多種多色測量模式中引入新的操作技術(shù)，包括礦山勘測，注入更多能量并在一定程度上進(jìn)行改進(jìn)。采礦測量的效率為行業(yè)規(guī)模帶來了機(jī)遇。

5.1 對GPS-RTK 技術(shù)的合理操作流程進(jìn)行分析

5.1.1 針對控制點(diǎn)的操作分析

對于基于GPS-RTK 技術(shù)的地雷勘測工作，首先確定地圖路線控制點(diǎn)在勘測區(qū)域中的特定位置，然后將全站儀放置在地圖路線控制點(diǎn)，以促進(jìn)數(shù)據(jù)信號的有效傳輸。可以配置經(jīng)緯儀進(jìn)行地雷勘測，并將其與小塊板進(jìn)行勘測。

5.1.2 測圍環(huán)節(jié)的改進(jìn)策暗

隨著采礦測量工作流程的不斷成熟，已經(jīng)開發(fā)出用于室外工作的全站儀和電子手冊以支持地面物體編碼，使用大型標(biāo)尺制圖軟件進(jìn)行制圖，并且最近已提高了野外作業(yè)電子平板測繪的準(zhǔn)確性。簡而言之，考慮到采礦環(huán)境的性質(zhì)以及礦山勘測的各種條件和局限性，很難在測量站中實(shí)現(xiàn)用于測量周圍地質(zhì)環(huán)境的信號點(diǎn)，并且這些信號點(diǎn)可以在操作期間連接。由于電臺發(fā)射信號，因此很容易引起電弧、起火等。

5.2 礦區(qū)工程測量的應(yīng)用

礦區(qū)的工程研究工作一直非常重要，并且一直困擾著煤礦的工作者。由于大多數(shù)工作區(qū)都是山區(qū)和丘陵地帶，森林覆蓋率很高，國家控制點(diǎn)的密度相對稀少，可見度條件也很差。因此，傳統(tǒng)測量方法的效率和準(zhǔn)確性難以滿足礦區(qū)T.過程測量的要求。除上述應(yīng)用外，GPS-RTK 技術(shù)還可用于礦山中的許多其他工程勘察，它可以補(bǔ)充現(xiàn)有測量的效率。在礦區(qū)中使用GPS-RTK 技術(shù)動態(tài)測量煤礦地下定居區(qū)的面積，調(diào)查并繪制礦區(qū)的地形圖，測量縱向和橫截面并在鉆孔中進(jìn)行設(shè)置。

6 結(jié)語

作為瞬態(tài)電涌和保護(hù)器，SPD 不僅要注意保護(hù)效果，還要注意其自身的安全性能。如果選擇的產(chǎn)品具有相同的保護(hù)效果，則優(yōu)先選擇安全性能良好的產(chǎn)品。產(chǎn)品性能要求應(yīng)從保護(hù)、安全性能、壽命特性等方面綜合考慮，不應(yīng)過分追求其他方面。