實時動態(tài)差分法在礦業(yè)權(quán)實地勘查中的應(yīng)用

摘 要：礦業(yè)權(quán)實地勘查是礦產(chǎn)資源領(lǐng)域的一次重要國情調(diào)查。其目的是對范圍內(nèi)的礦業(yè)權(quán)現(xiàn)狀進(jìn)行實地勘查，重點核查礦業(yè)權(quán)人勘查開采的實際范圍，摸清礦業(yè)權(quán)分布現(xiàn)狀及規(guī)律，及時糾正核查中發(fā)現(xiàn)的問題，更新探礦權(quán)、采礦權(quán)登記數(shù)據(jù)庫，使礦業(yè)權(quán)管理水平得到較大提升。RTK（Real-timekinematic）實時動態(tài)差分法在礦業(yè)權(quán)實地勘查中的應(yīng)用，并作精度簡單分析，推廣網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)；礦業(yè)權(quán)實地勘查；放樣；CORS

1 前言

礦業(yè)權(quán)實地勘查的對象為登記在案的礦山，據(jù)統(tǒng)計礦山90%位于人跡罕見的大山或荒郊野地，用傳統(tǒng)測量方法要想完成礦業(yè)權(quán)的野外實地測量工作，將會耗費大量的人力物力，要在規(guī)定的時間內(nèi)完成核查任務(wù)幾乎是不可能的事，那么如此浩大的工程如何才能在有限的時間內(nèi)快速有效地完成呢？實踐證明網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)在這次礦業(yè)權(quán)實地勘查中起到了絕對主導(dǎo)的作用，快速有效地幫助作業(yè)單位完成了野外測量工作。

2 網(wǎng)絡(luò)RTK的工作原理

2.1 原理

網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)也叫多基站RTK技術(shù)，這是對普通RTK方法的改進(jìn)?；谌蛐l(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)的連續(xù)運行參考站網(wǎng)絡(luò)，也簡稱CORS系統(tǒng)，它是網(wǎng)絡(luò)RTK的第三代定位技術(shù)。目前應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)RTK數(shù)據(jù)處理的方法有多種，其中虛擬參考站技術(shù)最為成熟。

在某一大區(qū)域內(nèi)，建立若干個連續(xù)運行的GPS基準(zhǔn)站，根據(jù)這些GPS基準(zhǔn)站的觀測值（由于GPS工基準(zhǔn)站有長時間的觀測數(shù)據(jù)，故點位坐標(biāo)精度很高），建立區(qū)域內(nèi)GPS主要誤差模型（如電離層、對流層、衛(wèi)星軌道等模型），系統(tǒng)運行進(jìn)，將這些誤差從基準(zhǔn)站的觀測值中減去，形成“無誤差”的觀測值，然后利用這些無誤差的觀測值和移動站（用戶--單臺GPS接收機(jī)）的觀測值，經(jīng)有效地組合，在移動站附近（幾米到幾十米）建立起一個虛擬參考站，移動站與虛擬參考站進(jìn)行載波相位差分改正，實現(xiàn)實時RTK。

由于其差分改正是經(jīng)過多個基準(zhǔn)站觀測資料有效組合求出的，可有效地消除電離層、對流層和衛(wèi)星軌道等誤差，哪怕移動站遠(yuǎn)離基站（100km以外），也可能很快確定自己的模糊度，實現(xiàn)厘米級快速實時定位。

網(wǎng)絡(luò)RTK系統(tǒng)由若干個連續(xù)運行的GPS基準(zhǔn)站、計算中心、數(shù)據(jù)發(fā)布中心和移動站（用戶--GPS接收機(jī)）組成。連續(xù)運行的GPS基準(zhǔn)站實時將觀測值傳輸至計算中心，計算中心根據(jù)各GPS基準(zhǔn)站的觀測值，計算區(qū)域電離層、對流層和衛(wèi)星軌道等誤差模型，并實時將各基準(zhǔn)站的觀測值減去其誤差改正，得出無誤差觀測值，再結(jié)合移動站的觀測值，計算出在移動站附近的虛擬參考站的相位差分改正，并實時地傳給數(shù)據(jù)發(fā)布中心，數(shù)據(jù)發(fā)布中心實時接收計算中心的相位差分改正信息，并實時發(fā)布（可采用FM、或GSM、或COPD、或CDMA、或Internet等）。用戶（移動站）通過接收不斷傳送的實時相位差分改正數(shù)據(jù)，結(jié)合自身GPS觀測值，組成雙差分相位觀測值，快速確定整周模糊度和位置信息，實現(xiàn)高精度的實時定位。

2.2 流程

2.2.1 收集測區(qū)控制點資料

作業(yè)前應(yīng)先收集測區(qū)的控制點資料，包括控制點的坐標(biāo)、等級、中央子午線、坐標(biāo)系。礦業(yè)權(quán)實地勘查一般要求測量的面積都比較大，所以收集的控制點盡量平均分布于礦業(yè)權(quán)測量區(qū)。

2.2.2 求測區(qū)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)

為了使測量所得的成果統(tǒng)一于礦業(yè)權(quán)實地勘查要求的“1980西安坐標(biāo)系”和“1985國家高程基準(zhǔn)”，所聯(lián)測的控制點必須為這種坐標(biāo)系下的成果。測前應(yīng)在測區(qū)邊沿選擇三個分布均勻的控制點進(jìn)行點校正，即求解WGS84地心坐標(biāo)與1980西安坐標(biāo)系間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)，得出轉(zhuǎn)換參數(shù)后便可進(jìn)行下一步的測量工作。

3 礦區(qū)實例應(yīng)用和精度評價

3.1 礦區(qū)概況

河南某露天礦，開礦總面積10平方公里，長邊跨度約5公里，寬邊跨度約2公里，周邊居民地較多。按《礦業(yè)權(quán)實地勘查工作指南與技術(shù)要求》規(guī)定露天礦須進(jìn)行開采證界址拐點的放樣和界樁埋設(shè)工作，本礦共有拐點40個，不則分布在15公里長的采礦證紅線圈上，一半以上分布在居民地內(nèi)，其它則分布在樹木茂密的坡地上。由于本礦區(qū)面積較大，拐點分布距離過長，所以拐點放樣采用網(wǎng)絡(luò)RTK進(jìn)行。

3.2 作業(yè)經(jīng)過

礦業(yè)權(quán)實地勘查要求礦區(qū)進(jìn)行拐點放樣主要是為了準(zhǔn)確確定礦區(qū)的合法開采范圍，避免開礦過程中出現(xiàn)越界開采等違法現(xiàn)象，所以對拐點的實地定位精度要求較高，要求實地放樣結(jié)果與發(fā)證坐標(biāo)誤差不得超過10cm。本礦區(qū)周圍已由專門負(fù)責(zé)礦業(yè)權(quán)實地勘查基礎(chǔ)控制點引入的作業(yè)單位引入了三個D級GPS控制點，三個點均勻分布于礦區(qū)的周邊，RTK移動站連接到固定的網(wǎng)絡(luò)差分信號后，分別聯(lián)測這個三個控制點，得出三個點的WGS84地心坐標(biāo)后，在數(shù)據(jù)采集手薄中輸入這三個點已知的1980西安坐標(biāo)，三個點的兩套坐標(biāo)一一對應(yīng)后進(jìn)行轉(zhuǎn)換參數(shù)的求解，得出整個礦區(qū)的參數(shù)后即可進(jìn)行礦區(qū)拐點的放樣。放樣過程中數(shù)據(jù)采集手薄一定要顯示數(shù)據(jù)解為固定時才能進(jìn)行定位。整個放樣過程（包括聯(lián)測控制點）只進(jìn)行了一天即完成，在相同的人力情況下傳統(tǒng)測量技術(shù)是不可能辦得到的。

3.3 放樣結(jié)果精度評估

網(wǎng)絡(luò)RTK其誤差來源是多方面的，如衛(wèi)星星歷誤差，衛(wèi)星鐘誤差等，還有在作業(yè)時的對中誤差等，就礦業(yè)權(quán)實地勘查來講，多路徑效應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)RTK的精度影響是最大的，盡管硬件和軟件能降低這種影響，但是在樹林邊，礦湖邊和居民地等一些敏感地帶測放界樁時，適當(dāng)延長觀測時間還是很有必要的。另外在高程擬合方面，大地水準(zhǔn)面模型的精度高低也直接影響到內(nèi)插值的精度。礦業(yè)權(quán)實地勘查要求每個礦區(qū)必須引入至少2個埋石控制點，這2個控制點可以滿足用傳統(tǒng)測量方法直接進(jìn)行測量作業(yè)，距離一般不超過200米，平面坐標(biāo)采用GPS經(jīng)典靜態(tài)方式引入，高程采用四等水準(zhǔn)方式引入（一般有采用GPS擬合方式引入即可，本礦區(qū)為檢驗網(wǎng)絡(luò)RTK精度專門引入水準(zhǔn)成果）。為檢查網(wǎng)絡(luò)RTK的精度，我們用網(wǎng)絡(luò)RTK也對這新引入的兩個點進(jìn)行了聯(lián)測，坐標(biāo)對比如下：實踐證明，網(wǎng)絡(luò)RTK完全可以達(dá)到厘米級的精度，點位間不存在誤差累計，滿足礦業(yè)權(quán)實地勘查野外測量的精度要求。

4 結(jié)束語

在礦業(yè)權(quán)實地勘查項目中，礦區(qū)的測量條件較為艱苦，傳統(tǒng)測量難道較大，但網(wǎng)絡(luò)RTK在此卻表現(xiàn)出了不可替代的作用，它比傳統(tǒng)測量方法更省人力和物力，作業(yè)速度更快，就算與傳統(tǒng)的RTK（要架設(shè)基準(zhǔn)站）相比也有著很明顯的優(yōu)勢，網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)不用架設(shè)基準(zhǔn)站，只利用國內(nèi)常用的基本通信運運營商的信號進(jìn)行信息傳遞，減少基準(zhǔn)站儀器的成本的同時也減少了相關(guān)的人員和設(shè)基準(zhǔn)站的時間，為測量作業(yè)帶來更大的便利，提高了測量作業(yè)速度，成本優(yōu)勢突現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)RTK作為以后測量的主要發(fā)展方向已表現(xiàn)出勃勃的生機(jī)。實踐證明，網(wǎng)絡(luò)RTK的優(yōu)勢使其有著強(qiáng)大的生命力。雖然CORS系統(tǒng)現(xiàn)在發(fā)展得很快，但各個系統(tǒng)之間基本上是個獨立體，沒有太多的聯(lián)系，要做成處處可用的網(wǎng)絡(luò)RTK，各個系統(tǒng)間必須互聯(lián)互通，建立資源共享體制和機(jī)制，這樣才能為社會發(fā)展貢獻(xiàn)更大的力量。

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作者簡介：韓軍正（1970，3-），男，河南洛陽人，大專，助理工程師，研究方向：礦山測量及技術(shù)管理。