GPSRTK技術在礦產資源儲量動態(tài)監(jiān)測中的應用

黃俊山 蘇博江

（東北煤田地質局一0七勘探隊，遼寧 阜新 123000）

引言

地球是一個富含各種資源的人類賴以生存的載體，每個國家、城市或地區(qū)都或多或少存在不同種類的礦產資源，為探索建立科學的資源儲量監(jiān)測機制，促進礦產資源合理利用有效保護礦產經濟可持續(xù)發(fā)展，全國各地國土資源管理部門均在全面推進礦產資源儲量動態(tài)監(jiān)測工作，本文結合實際工程應用，系統(tǒng)介紹了RTK技術用于動態(tài)監(jiān)測礦產資源的存量（變化），為該技術的全面應用提供了可行性的技術方案。

1 礦產資源動態(tài)監(jiān)測的技術方案

界址點確認－地形地質圖測量與勘查－地形地質圖繪制－切剖面儲量計算-儲量報告

2 通常采用的礦產資源儲量測量方法

通常根據所含礦產成分的多少以及礦產規(guī)模的大小將現(xiàn)有已經開采的礦產分為甲類礦產或乙類礦產。礦產儲量計算主要根據實地勘察測量成果，選取適宜的計算模式類型進行數據處理而得。

2.1 測量作業(yè)的原有技術方案

礦產資源儲量測量工作應按照GB18341《地質礦產勘察測量范圍》規(guī)定執(zhí)行。但對于大多的乙類和部分甲類礦產來說，通常這些礦產大都遠離城市，所以國家、城市基本控制點無法服務于礦產的勘察測量，給礦區(qū)地形地質圖繪制的控制測量工作帶來諸多不便。為此，在現(xiàn)有管理模式以及測量經費較低的情況下，在不便于進行布設導線測量時，大都以1:10000地形圖為基準，在相應礦區(qū)范圍內，根據典型地物(如房角、電桿、路口等)進行圖解坐標，在利用全站儀（或常規(guī)的小平板）測制1:2000地形圖地質圖。對于礦區(qū)范圍內無典型地物可以利用的情況下，只好利用手持GPS接收機，根據單點定位原理測定2-3個圖根控制點（RMS為15米），在進行地形地質圖測量。外業(yè)測量完成后，數據傳輸、展點、按地物編碼編輯、繪制成圖。

2.2 現(xiàn)有礦產資源儲量測量方法的不足

2.2.1 圖根控制點精度低，很難滿足GB18341《地質礦產勘查測量規(guī)范》中的技術要求;

2.2.2 圖根控制點難以具有滿足規(guī)范要求的三維坐標(盡管各點高程系統(tǒng)不屬于1985國家高程基準，不影響礦產的儲量計算，但不符合規(guī)范要求)；

2.2.3 自動化、數字化程度低、作業(yè)效率低。

3 GPS RTK測量作業(yè)模式

3.1 GPS RTK系統(tǒng)簡介

GPS RTK技術系統(tǒng)需要的配置包括三部分：（1）參考站接收機；（2）流動站接收機；（3）數據鏈及支持GPS RTK技術的軟件系統(tǒng)及各種測量應用功能。GPS RTK技術要求在一個已知地心坐標的控制點（或未知點）上安置GPS接收機，設置成參考站，對視野內的GPS衛(wèi)星信號的連接跟蹤，并把衛(wèi)星的載波相位觀測值實時發(fā)送給需要定位的一個或多個流動的GPS用戶，流動站接收機在跟蹤GPS衛(wèi)星信號的同時接收來自參考站的數據，通過OTF算法快速求解載波相位整周模糊度，通過相對定位獲取待定點相對參考站位置坐標和精度指標，實施快速定位。通過坐標系統(tǒng)轉換，即可得到實用的測量成果。

3.2 GPS RTK系統(tǒng)用于儲量監(jiān)測的工作流程

3.2.1 建立礦區(qū)控制網（若進行儲量檢測，且界址點已知，此步可免）

建立礦區(qū)控制網的目的是為了RTK工作提供坐標已知的參考點，用于架設參考站，同時為RTK工作提供基礎數據用于求取地方坐標轉換參數。

3.2.2 求取地方坐標轉換參數

RTK測量是在WGS-84坐標系統(tǒng)中進行的，而各種工程測量的實用坐標系統(tǒng)為北京54坐標系或其他地方系統(tǒng)，為此需要將坐標轉換至北京54坐標系或其他地方坐標系中。

在進行坐標轉換時，至少有三個同時具有WGS-84地心坐標和北京54坐標（或其他地方坐標）以及海拔高的已知點。根據礦區(qū)大小以及已知點類型（橢球、投影）來選取不同的轉換模型。

3.2.3 參考站的選定

參考站除應滿足GPS靜態(tài)測量設站條件外，還應考慮數據鏈的發(fā)射問題。最好選擇在地勢較高、四周開闊的位置。參考站即可架設在已知控制點（或界址點）上，也可架設在適于工作的未知點上。

3.2.4 現(xiàn)場作業(yè)

在礦區(qū)范圍內或周邊，選擇適宜GPS信號接收和電臺數據鏈有效發(fā)射的地方架設參考站，進行設置，流動站在完成坐標轉換后即可進行測量。每點測量只需5秒鐘左右，個碎部點的點位精度均控制在厘米級。

4 工程實例

2002年11月，作者應用GPS RTK技術在阜新市石灰?guī)r礦進行了礦產資源儲量監(jiān)測（計算）的外業(yè)測繪任務。由于阜新市的基礎控制較好（1999年建立全市二等GPS控制網），且礦區(qū)位于控制網內，故將參考站架設在礦區(qū)周邊距礦區(qū)較近且地勢較高位置的已知點上，輸入該控制點的WGS-84坐標。流動站通過其他已知點（包括參考站已知點）進行三維坐標轉換后，開始實施測量。

首先測量出該礦區(qū)各界址點（各界址點的具體位置由所在區(qū)域的礦產資源管理部門與礦產主共同認定），測量精度同一級導線點。根據礦體的實際形狀，進行地形測量，同時記錄每點的地物屬性。

內業(yè)處理時將觀測數據通過隨機軟件以CAD格式輸出。RTK測量系統(tǒng)的測量結果為每個點位的坐標，通過軟件輸出，并結合其他成熟的繪圖軟件即可繪制礦區(qū)的地形地質圖。根據礦體的實際地形以及現(xiàn)場的勘察、調查結果切剖面，依據一定的算法計算儲量，編制報告。

5 結論與建議

本文結合RTK測量系統(tǒng)在某石灰?guī)r礦儲量監(jiān)測中應用，分析介紹了該技術的可行性及其原理和方法，并得到以下心得體會:

5.1 RTK技術可以完成采礦區(qū)地形圖的首級控制、測量礦體范圍的各界址點坐標以及地表以上礦體的現(xiàn)勢形狀，進行外業(yè)一體化測量或動態(tài)監(jiān)測，技術上是可行的，可以解決當前礦山資源管理工作中的諸多矛盾。

5.2 基礎控制點具有三維測量結果，則可進行三維坐標轉換，從而實現(xiàn)三維外業(yè)測量，內業(yè)成圖時可直接輸出CAD格式或其他成圖格式。

5.3 采用RTK測量系統(tǒng)結合相關軟件進行礦產資源儲量監(jiān)測，技術先進，具有良好的推過應用前景。

5.4 因尚沒有成熟的地質儲量計算軟件，沒能直接將RTK數據輸入其中，真正實現(xiàn)內外業(yè)一體化。

5.5 RTK測量模式靈活多樣，系統(tǒng)功能強大，根據不同的礦體及其基礎控制情況，可做出不同的系統(tǒng)解決方案。

[1]GB18341《地質礦產勘查測量規(guī)范》