試析GPS-RTK技術(shù)在礦山測繪中的運用

高東祥

摘要:隨著我國科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,先進(jìn)的地形測量技術(shù)被廣泛推廣和采用。其中GPS-RTK技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢,因而被廣泛應(yīng)用于地形測量之中。在礦山的繪制中,GPS-RTK是一種新型的礦區(qū)測量技術(shù)。本文介紹了GPS-RTK在測量方面的優(yōu)越性及其工作原理、其具體所用的結(jié)構(gòu)以及該技術(shù)在礦山測繪中的運用情況。

關(guān)鍵詞:GPS-RTK礦山測繪運用

中圖分類號:TD1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)04(c)-0098-01

在平原地帶里的礦區(qū)進(jìn)行測量是比較簡單的,因為其地形不復(fù)雜,用常規(guī)的測量儀器就可以對礦區(qū)內(nèi)的建筑物、放樣施工、地形等進(jìn)行測量,就能夠滿足要求。然而在山區(qū)里,因其地形復(fù)雜,用傳統(tǒng)的測量工具進(jìn)行測量比較困難。因此,就必須尋求一種高效率的測量技術(shù)來適應(yīng)山區(qū)礦區(qū)的建設(shè)與發(fā)展。值得慶幸的是,GPS-RTK正好能滿足山區(qū)礦山的測繪工作要求。下面將依次對GPS-RTK的優(yōu)點及工作原理,GPS-RTK技術(shù)所用的具體結(jié)構(gòu),以及其在礦山測繪中的應(yīng)用進(jìn)行闡述。

1GPS-RTK技術(shù)的優(yōu)點及其工作原理

1.1 GPS-RTK技術(shù)的優(yōu)點

(1)該技術(shù)在測量時具有實時性。這是一般設(shè)備所不能達(dá)到的,而且其測量精確度可以達(dá)到厘米級。

(2)GPS-RTK技術(shù)測量效率高。由于GPS-RTK所用的設(shè)備屬于快速高精度設(shè)備,其在處理數(shù)據(jù)方面效率高,因而與常規(guī)測量手段相比測量效率高。

(3)GPS-RTK技術(shù)在山區(qū)里進(jìn)行測量時,所得的測繪圖形是實時的,工作人員可以即可對比現(xiàn)場從而能及時進(jìn)行校正。

(4)觀測距離遠(yuǎn)且工作時間長。由于GPS采用的是衛(wèi)星系統(tǒng),因而不需要通視就可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離觀測,并且可以全天作業(yè)。

(5)操作簡單,單人操作即可。在基站設(shè)置好之后,GPS-RTK的系統(tǒng)由一個人操作即可,也可以設(shè)置流動基站,來更好地提高測量效率。

1.2 GPS-RTK的工作原理

RTK(Realtime Kinematic)稱為實時動態(tài)差分法,是GPS(全球定位系統(tǒng))測量方法中的一種。RTK技術(shù)采用了載波相位動態(tài)實時差分的方法,具有能夠在野外實時測量達(dá)到厘米級別的定位精度。

其工作原理具體如下所述:使用至少一臺流動站及一臺基準(zhǔn)站,而且這兩臺GPS接受設(shè)備必須同時工作。基準(zhǔn)站GPS接收機一般要設(shè)置在一個固定點上,然后接收來自衛(wèi)星的原始數(shù)據(jù),經(jīng)由串行口傳到無線電發(fā)射裝置,然后發(fā)射電臺先將該原始數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝再廣播出去;封裝的原始數(shù)據(jù)被廣播后,被流動站的電臺接收到并解包得到原始數(shù)據(jù),經(jīng)由串行口送至流動站的GPS接收機中,同時流動站的接收機還要采集流動站當(dāng)前位置的原始數(shù)據(jù)信息。于是,來自基準(zhǔn)站與流動站的兩個原始數(shù)據(jù)就匯聚在流動站GPS接收機中進(jìn)行統(tǒng)一處理,計算出基準(zhǔn)站與接收站之間高精確度的基線向量,從而計算出流動站的具體方位坐標(biāo)。從而多次測量之后,就能很精確地繪制出所測量的區(qū)域。

2GPS-RTK測量系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)

其主要是由GPS接收機、軟件處理系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)三個方面的設(shè)備組成。其具體介紹如下。

2.1 GPS接收機

考慮到雙頻測量的精確度比較高,且有助于快速計算出未知數(shù),因而在實際測量工作中基準(zhǔn)站與流動站均采用雙頻GPS接收機。若是基準(zhǔn)站為多個流動站服務(wù)時,要保證基站GPS接收機的采樣率與流動站所使用的GPS接收機的最大采樣率保持一致。

2.2 軟件處理系統(tǒng)

具有快速處理數(shù)據(jù)的能力,并確保最終得到的結(jié)果的可靠性與精確性,并且能夠保證進(jìn)行實時動態(tài)測量時的可行性。

2.3 數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)

數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)是由基準(zhǔn)站無線電發(fā)射裝置和流動站的無線電接收裝置所組成的,通過無線電相互傳遞數(shù)據(jù)信息。對于發(fā)射電臺與接收電臺的功率與頻率選擇,主要考慮流動站與基準(zhǔn)站之間的距離、周邊環(huán)境情況以及傳輸數(shù)據(jù)的速度。

3GPS-RTK技術(shù)在礦山測繪中的應(yīng)用

在現(xiàn)代的礦山建設(shè)中,各個礦區(qū)的工程項目的建設(shè)都不能離開大量圖紙的測繪工作。而且,由于我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展、對能源的需求越來越大,導(dǎo)致礦山建設(shè)的步伐的加快,從而使得礦區(qū)周圍地表的環(huán)境變化較快。為了給設(shè)計單位或者施工單位提供準(zhǔn)確的礦山信息,就有必要對山區(qū)進(jìn)行準(zhǔn)確而快速的測量。而GPS-RTK技術(shù)能夠為礦山的測繪工作帶來便利,最大程度上減小工作量、調(diào)高工作效率。其主要應(yīng)用如下所示。

3.1 礦區(qū)控制網(wǎng)路的建立與使用

在精確度方面,GPS-RTK技術(shù)完全能夠滿足建設(shè)礦區(qū)控制網(wǎng)絡(luò)對于精度的要求;在覆蓋范圍方面,根據(jù)礦山具體情況,科學(xué)合理地安排基準(zhǔn)站搭建地點,理論上完全可以覆蓋整個礦區(qū)。另外要說明的是,盡量用最少的基準(zhǔn)站全面覆蓋所測礦區(qū)。

因此GPS-RTK技術(shù)完全可以運用在礦區(qū)的控制網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)與使用中,不僅能夠保證較高的精確度,還省時省力、方便快捷。

3.2 礦區(qū)地面的形變測量

礦區(qū)地面的形變測量的主要目的是在不同的時間段內(nèi)測得地面點處的高度和水平位置,通過與之前測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列的對比分析,計算出地面點位處的下沉距離和水平位移,為變形的預(yù)測提供科學(xué)、真實可信的數(shù)據(jù)支持。

GPS-RTK技術(shù)在礦區(qū)地面的形變測量方面能夠非常精確地完成對測量點的位移監(jiān)測。根據(jù)相關(guān)資料顯示,GPS-RTK測量點為的精確度科大厘米級,測得的高程也可滿足礦區(qū)變形監(jiān)測的需要。

3.3 礦區(qū)工程的測量

礦區(qū)的工程測量時一項很重要的內(nèi)容,因為礦山中環(huán)境復(fù)雜,常規(guī)手段很難滿足礦區(qū)工程對效率和精度的要求。在礦山區(qū)域內(nèi),GPS-RTK技術(shù)在動態(tài)測量礦區(qū)采煤地面沉陷積水面積、縱、橫斷面圖的測量、測繪礦區(qū)地形地貌圖、以及鉆孔的放樣等等方面均能滿足工程要求。

3.4 圖形的繪制

利用計算機處理由GPS-RTK技術(shù)測量得到的數(shù)據(jù)信息。用相關(guān)作圖軟件將礦山地形等數(shù)據(jù)輸入,得到測量圖形;然后根據(jù)測量圖形對照設(shè)計圖紙,發(fā)現(xiàn)設(shè)計不符合實際的地方,及時作出調(diào)整。

4結(jié)語

GPS-RTK技術(shù)在礦山的測繪工作中因其諸多的優(yōu)點而被廣泛運用,能夠滿足礦山設(shè)計與建設(shè)對于數(shù)據(jù)精確性與有效性的要求。

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