礦山測繪中GPS-RTK技術(shù)應(yīng)用探索

摘 要:隨著全球定位系統(tǒng)(GPS)的發(fā)展，其已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域。RTK技術(shù)是GPS測量技術(shù)發(fā)展過程中的一個新突破，并且隨著其快速的發(fā)展，在測量領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用。而因為RTK技術(shù)精密度高、實時性和高效性等特點，在礦山的測繪中也得到了廣泛的運用。本文將主要介紹GPS-RTK技術(shù)的基本原理，并對其在礦山測繪中的應(yīng)用進行分析與探索，對實際應(yīng)用過程中運到的問題提出有益的對策。

1GPS-RTK技術(shù)的基本原理以及系統(tǒng)構(gòu)成

1.1 GPS-RTK技術(shù)的基本原理

GPS-RTK技術(shù)又被稱為載波相位差分技術(shù)，即該技術(shù)是采用相位差分法來進行測量的一種技術(shù)。其主要是以WGS-84坐標(biāo)為基礎(chǔ)的全球通用的一種測繪技術(shù)，利用實時處理基準(zhǔn)站和流動站的載波相位觀測值的差分方法來進行測量。RTK的主要技術(shù)是數(shù)據(jù)處理技術(shù)以及數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。在測量過程中GPS-RTK技術(shù)定位主要是要求基準(zhǔn)站接收機將觀測到的載波相位觀測值和基準(zhǔn)站坐標(biāo)等數(shù)據(jù)通過通信鏈傳送給流動站的接收機，然后流動站將接受到的數(shù)據(jù)結(jié)合通過GPS技術(shù)觀測到的數(shù)據(jù)進行一個差分觀測值的實時處理，從而求出精確的定位結(jié)果。

1.2 GPS-RTK系統(tǒng)的構(gòu)成

RTK測繪系統(tǒng)主要是由GPS接收設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)以及軟件系統(tǒng)構(gòu)成的。GPS接收設(shè)備主要裝置到基準(zhǔn)站和流動站上，以便接收GPS傳出的數(shù)據(jù)以及流動站接收基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)。其中數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備又稱為數(shù)據(jù)鏈，它是由基準(zhǔn)站的無線發(fā)射臺和流動站的接收機組成的。整個系統(tǒng)中還有一個非常重要的部分—— 軟件系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有實時動態(tài)測量的作用，能夠確保測量結(jié)果的可靠性和精確度。

2GPS-RTK技術(shù)在礦山測繪中的應(yīng)用

2.1 測量前的內(nèi)業(yè)準(zhǔn)備工作

在使用GPS-RTK技術(shù)進行礦山外業(yè)測繪之前，工作人員應(yīng)該事先對測繪區(qū)進行勘探，然后根據(jù)礦山測量的特點完成內(nèi)業(yè)的準(zhǔn)備工作，具體包括以下幾個方面:(1)設(shè)定工程的名稱。(2)對基準(zhǔn)站以及流動站的數(shù)據(jù)采樣頻率進行設(shè)置，一般基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)采樣頻率設(shè)置為4S～5S，流動站的數(shù)據(jù)采樣頻率設(shè)置為1S～2S，高度截止角一般都設(shè)定為10度。(3)若已知坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)，則記錄下來，若不知道則需要進行計算、確定。(4)在實施工程放樣之前，應(yīng)該將業(yè)內(nèi)輸入每個放樣點的設(shè)計坐標(biāo)和線路方位角，以確保在室外施工時的實時、準(zhǔn)確放樣。

2.2 求解礦山測量區(qū)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)

利用GPS-RTK技術(shù)所獲得的坐標(biāo)是WGS-84坐標(biāo)，但是我們在施工過程中要求的卻是地方坐標(biāo)，因此，在工作過程中就必須將所收集到的WGS-84坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成地方坐標(biāo)。我們在進行轉(zhuǎn)換的時候是根據(jù)礦區(qū)內(nèi)已知的控制點大地坐標(biāo)和當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)來進行靜態(tài)測量。使用該方法進行測量時，主要是將已知的坐標(biāo)與地方坐標(biāo)控制點聯(lián)測，然后利用一些處理軟件來求取WGS-84坐標(biāo)與地方坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換關(guān)系，最后根據(jù)轉(zhuǎn)換關(guān)系將WGS-84坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為施工過程中需要的地方坐標(biāo)。

2.3 基準(zhǔn)站與流動站的安置

在使用RTK技術(shù)進行測量的過程中，基準(zhǔn)站主要是用于收集信號再傳送給流動站，而流動站不僅要收集GPS發(fā)出的信號，還要接收基準(zhǔn)站發(fā)出的信號。然而，在RTK測量的過程中，流動站的測量精度和它與基準(zhǔn)站的距離有著密切的聯(lián)系，其精度是隨著與基準(zhǔn)站距離的增大而下降的，而且流動站測量的精確度與其接收信號的強度也有關(guān)系。因此，為了確保流動站獲得較好的信號，提高其測量精度，我們一般將基準(zhǔn)站安置在測量區(qū)中心位置的高處，還必須保證流動站與基準(zhǔn)站之間的距離不能太大，一般不大于15km。同時，在安裝的過程中還必須保證安置站點的地方較開闊，以確保高度角達到要求。另外，除了需要考慮上面說到的幾個因素之外，安裝基準(zhǔn)站與流動站周圍的無線電對其的干擾也是需要考慮的，從而才能確保流動站測量的精確度。

2.4 GPS-RTK施測及放樣

在求解出坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)以及安置好基準(zhǔn)站與流動站之后，就準(zhǔn)備進入測量階段。開始測量之前應(yīng)該對一直的控制點進行檢測，確保系統(tǒng)無誤，而且每臺流動站只需要一人操作即可。當(dāng)測量區(qū)可以看見5顆以上GPS衛(wèi)星，并且PDOP值小于6時利用5S～15秒的時間進行初始化，然后應(yīng)用GPS電子手簿進行地形地物點、勘探坑道的采集或是勘探線剖面、勘探工程點的放樣工作。

3GPS-RTK技術(shù)在礦山測繪中的優(yōu)勢

3.1 效率高

在一般的地勢條件下，采用RTK技術(shù)進行測量時安置幾次站點即可完成4km半徑測區(qū)的測量工作，減少了傳統(tǒng)測量方法所需控制點數(shù)量以及“搬站”的次數(shù)，節(jié)約了工作時間。而且一個流動站點只需要一人來進行操作，在一般的電磁環(huán)境下幾秒中就能獲得一點的坐標(biāo)，速度快，工作強度也較低，既節(jié)約了時間，也節(jié)約了勞動力，從而提高了工作的效率。

3.2 定位精度高，采集到的數(shù)據(jù)可靠，且沒有誤差積累

隨著GPS的廣泛使用，其技術(shù)也在不斷的提高，RTK技術(shù)在礦山測繪中的應(yīng)用也更加的廣泛。而在其應(yīng)用過程中，主要滿足RTK的基本工作條件，其平面精確度和高程精確度都能達到厘米級。說明其定位精度高，所采集到的數(shù)據(jù)也更加的安全可靠。

3.3 降低了作業(yè)要求

RTK技術(shù)不同于傳統(tǒng)測量技術(shù)，其不需要滿足兩點間光學(xué)通視，只需要滿足“電磁波通視”即可。因此，與傳統(tǒng)的測量技術(shù)相比較，RTK技術(shù)受到氣候、季節(jié)、地形等因素的影響也相對較小，從而降低了作業(yè)難度。

3.4 具有自動化、高度集成化以及強大的測繪功能

RTK技術(shù)在測繪過程中，因為流動站內(nèi)裝有軟件控制系統(tǒng)，因此，其測繪不需要人工干預(yù)即可完成。這樣一來，就減少了大量的人工輔助測量工作，減少了認(rèn)為誤差。

3.5 操作簡單、數(shù)據(jù)處理能力強

使用RTK技術(shù)進行測量時，只需要在安置站點時進行一些簡單的設(shè)置，就可以邊走邊獲得測量結(jié)果坐標(biāo)或者進行坐標(biāo)放樣。而且該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸入、存儲、處理轉(zhuǎn)換以及輸出能力都較強，與計算機和其他測量儀器之間的通信也非常的方便、快捷。

4結(jié)語

隨著GPS技術(shù)的廣泛應(yīng)用以及不斷發(fā)展，GPS-RTK技術(shù)也給測繪工作帶來了巨大的變化。相對于傳統(tǒng)的測繪技術(shù)而言，GPS-RTK技術(shù)具有極大的優(yōu)勢，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)處理的自動化、智能化，并且提高了工作效率。GPS-RTK技術(shù)在測繪工作中精確度高、效率高、操作簡便等優(yōu)勢決定了RTK技術(shù)在今后測繪技術(shù)的發(fā)展過程中將會得到更加廣泛的使用。

參考文獻

[1]孫志，尹少軍.GPS-RTK技術(shù)在礦山測繪中的應(yīng)用[J].中國科技縱橫，2011(12):3.

[2]張忠.基于GPS-RTK的礦山地形工程測量方法研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2010(7):99～100.