淺談GPS—RTK測量技術(shù)在采礦地面沉陷中應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)

朱文龍

摘要：谷家臺(tái)鐵礦是大水礦山，水文地質(zhì)條件和礦巖構(gòu)造復(fù)雜，局部區(qū)域穩(wěn)固性差，經(jīng)過實(shí)踐摸索確定了上盤灰?guī)r硐室注漿覆蓋的礦床治水方案，在鉆機(jī)探水過程中巖層地下水勢必流出，導(dǎo)致地下水水位下降，從而影響地表穩(wěn)定性。為了驗(yàn)證RTK技術(shù)在地面沉陷測量中的精度和優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合地表移動(dòng)觀測數(shù)據(jù)，通過對(duì)比總結(jié)出RTK使用應(yīng)采取的措施，以利于在確保工程精度的前提下，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度并提高工作效率。

關(guān)鍵詞：地面沉降RTK測量觀測精度優(yōu)點(diǎn)

中圖分類號(hào)：TM930 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）08（c）-0210-01

全球定位系統(tǒng)（GPS）是由美國研制的導(dǎo)航、授時(shí)和定位系統(tǒng)，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測量（RTK）定位技術(shù)是基于載波相位觀測值的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)，它能夠?qū)崟r(shí)地提供測站點(diǎn)在指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果?；鶞?zhǔn)站通過數(shù)據(jù)鏈將其觀測值和測站坐標(biāo)信息一起傳送給流動(dòng)站，流動(dòng)站不僅通過數(shù)據(jù)鏈接收來自基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)，還要采集GPS觀測數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測值進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，實(shí)時(shí)地解算整周模糊度未知數(shù)并計(jì)算顯示用戶站的三維坐標(biāo)及其精度。流動(dòng)站可處于靜止?fàn)顟B(tài)，也可處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，RTK技術(shù)的關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)處理技術(shù)和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。

1RTK技術(shù)在測量中的應(yīng)用

1.1 GPS坐標(biāo)系統(tǒng)及轉(zhuǎn)換參數(shù)

根據(jù)RTK的原理，基準(zhǔn)站和流動(dòng)站采集的都為世界大地坐標(biāo)系1984（WGS1984）坐標(biāo)，由美國國防部在與WGS72相關(guān)的精密星歷NSWC 9Z-2基礎(chǔ)上，采用1980大地參考數(shù)和BIH1984.0系統(tǒng)定向所建立的一種地心坐標(biāo)系?；鶞?zhǔn)站以WGS84坐標(biāo)作為起始值實(shí)時(shí)地計(jì)算點(diǎn)位誤差并由電臺(tái)發(fā)射出去，流動(dòng)站通過電臺(tái)同步接收信息數(shù)據(jù)，條件滿足后可達(dá)到固定解，流動(dòng)站就可得到高精度的相對(duì)于基準(zhǔn)站的WGS84三維坐標(biāo)，保證了基準(zhǔn)站與流動(dòng)站之間的測量精度，在參數(shù)設(shè)置上采用七參數(shù)設(shè)置（三維平移向量、三維旋轉(zhuǎn)值和一個(gè)尺度因子）。

1.2 RTK測量準(zhǔn)備和可靠性試驗(yàn)

礦區(qū)范圍內(nèi)布設(shè)控制點(diǎn)10個(gè)，要求控制點(diǎn)周圍應(yīng)視野開闊，截止高度角應(yīng)超過15，周圍無信號(hào)反射物，以減少多路徑干擾，并要盡量避開交通要道、過往行人的干擾。利用拓普康GPT-3005N全站儀布設(shè)了一條10個(gè)點(diǎn)的圖根導(dǎo)線，由已知點(diǎn)測量出平面坐標(biāo)，并對(duì)10個(gè)點(diǎn)進(jìn)行水準(zhǔn)聯(lián)測，計(jì)算出高程值。GPS儀器選用中海達(dá)V30，RTK測量10個(gè)點(diǎn)位坐標(biāo)，采用三腳架對(duì)中，每點(diǎn)觀測得到的10次有效的數(shù)據(jù)進(jìn)行平均，作為該點(diǎn)的坐標(biāo)值。符合到已知點(diǎn)上，把WGS84坐標(biāo)系統(tǒng)和已知點(diǎn)北京54坐標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得到坐標(biāo)值兩者進(jìn)行對(duì)比如表1所示。

水平位移（cm）分別為1.3、1.7、1.5、1.5、 2.1、2.4、1.4、1.7、2.1、1.5，高程變化（cm）分別為0.3、-1.6、-1.3、0、-1.5、-1.5、-2、-0.5、-2.2、-2.6?？梢钥吹阶畲笃矫孑^差2.4cm，最小平面較差1.3cm，高程最大較差2.6cm，高程最小較差0cm，平面和高程精度都在《規(guī)范》允許范圍內(nèi)。

2GPS-RTK測量在地面沉陷中應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)

（1）RTK測繪功能強(qiáng)大，RTK可勝任各種測繪內(nèi)、外業(yè)工作，無需人工干預(yù)便可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)多種測繪功能，使輔助測量工作極大減少，減少人為誤差，保證了作業(yè)精度。

（2）RTK技術(shù)與傳統(tǒng)測量相比，RTK技術(shù)受通視條件、氣候環(huán)境、季節(jié)等因素的影響較小，從傳統(tǒng)測量來看只要滿足RTK的“電磁波通視”和對(duì)天通視基本工作條件，它就能進(jìn)行快速的高精度定位作業(yè)。

（3）定位精度高，操作簡便、處理數(shù)據(jù)能力強(qiáng)，沒有誤差積累。不同于全站儀等儀器多次搬站后，存在誤差累積的狀況，RTK只要在一定的作業(yè)范圍內(nèi)，平面精度和高程精度都能達(dá)到厘米級(jí)。

（4）作業(yè)效率高，作業(yè)自動(dòng)化、集成化程度高，高質(zhì)量的RTK設(shè)站一次即可完成4km半徑左右的測區(qū)范圍，大大減少了傳統(tǒng)測量所需的控制點(diǎn)數(shù)量，還具有測量人員少、速度快、精度高等特點(diǎn)，能夠極大地提高工作效率。

綜上所述，GPS系統(tǒng)的特點(diǎn)是高精度、全天候、高效率、多功能、應(yīng)用廣泛等，RTK技術(shù)還有很大發(fā)展空間，在實(shí)際測量過程中有很多優(yōu)秀方面，很大程度上滿足了降低作業(yè)強(qiáng)度，提高了工作效率，同時(shí)也克服了傳統(tǒng)測量方法的不足。在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，RTK技術(shù)給測繪工作帶來了革命性的變化，它改變了傳統(tǒng)的測量模式，它能夠完成厘米級(jí)定位精度。由對(duì)照結(jié)果分析表明，RTK應(yīng)用于采礦導(dǎo)致的地面沉陷觀測具有很高的準(zhǔn)確性和可靠性，不斷完善RTK技術(shù)，尋求先進(jìn)的作業(yè)方式，才能夠更好的服務(wù)于礦山測量。

參考文獻(xiàn)

[1] 全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范，GB/T18314-2001[S].

[2] 徐紹銓，等.GPS測量原理及應(yīng)用[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2008.