GNSS RTK技術(shù)在礦山井口開挖中的應(yīng)用

郭建勇

(靈寶金源礦業(yè)股份有限公司，河南 靈寶 472500)

1 GNSS RTK 測量技術(shù)簡介

GNSS RTK 就是載波相位動態(tài)實時差分技術(shù)。主要有基準(zhǔn)站和移動站兩部分組成，基準(zhǔn)站主要包括RTK 主機、中極電臺，移動站主要包括RTK 主機、電子手薄。使用時把電子手薄分別與移動站和基準(zhǔn)站信號鏈接，移動站實時接收衛(wèi)星三維定位坐標(biāo)數(shù)據(jù)，同時接收基準(zhǔn)站傳輸?shù)恼`差改正數(shù)，完成精確定位工作。它為測量工作提供了很大便利。

2 GNSS RTK 技術(shù)優(yōu)點

2.1 外界因素及作業(yè)條件要求低。和我們以前全站儀的測量方法相比，GNSS RTK 技術(shù)不受季節(jié)、氣候等因素的影響，可全天候進(jìn)行野外測量工作;兩個測量點之間只要求滿足“電磁波”通視即可。

2.2 測量精度高。只要能夠滿足RTK 的基本工作條件，RTK 的精度都能達(dá)到厘米級或毫米級。而我們以前使用的全站儀測量方法，都會存在“人為、儀器、外界”等三個方面影響測量精度的因素，根據(jù)我們長期測量工作經(jīng)驗和多個測量項目成果誤差計算分析，不論所使用的全站儀多么精密，進(jìn)行多少次反復(fù)觀測，精度的提高都是有限的，都會有誤差，其誤差會隨著測站的增加和距離的延長進(jìn)行傳播。而且測量中還會存在讀數(shù)錯誤、記錄錯誤、測量錯誤。GNSS RTK 技術(shù)沒有誤差傳播，測量數(shù)據(jù)直接存在電子手薄中，也不會存在讀數(shù)錯誤和記錄錯誤的發(fā)生。

2.3 操作簡單。只要在設(shè)站時進(jìn)行簡單的設(shè)置，就可以邊走邊獲得三維坐標(biāo)且隨時可以調(diào)出使用。觀測過程中，衛(wèi)星數(shù)、測量狀態(tài)、點位精度情況等均在手簿上顯示出來。野外測量工作結(jié)束后，把電子手薄連接到電腦，利用相關(guān)軟件可以很快成圖。

2.4 測量速度快。我們以前使用的全站儀測量方法，儀器要反復(fù)整平、對中，輸入起始數(shù)據(jù)，需要一定的時間，還要進(jìn)行后視、前視，而且前視時要待前視人員選好點位才能觀測，測量過程比較繁瑣，測量速度較慢。GNSS RTK 移動站只需要一個人拿著，在電子手薄上點擊“測量、記錄、存儲”功能，就完成了一個測量點的測量工作。

3 影響測量精度的因素

3.1 基準(zhǔn)站選擇的影響?；鶞?zhǔn)站要選擇在地形穩(wěn)固，高程相對較高，周圍視野良好的地方。如果架設(shè)基準(zhǔn)站的地方不穩(wěn)固，容易導(dǎo)致儀器輕微移動，測量數(shù)據(jù)有很大誤差，甚至錯誤;GNSS RTK 接收衛(wèi)星信號強弱會受到樹木、房屋、電線、空間范圍的影響，如果基準(zhǔn)站位置過低、周圍狹小，移動站和基準(zhǔn)站及空間衛(wèi)星之間信號的傳輸就會受到影響，測量精度不能保證。

3.2 人為原因。測量成果從理論上講，誤差是不可避免的，但是有一定的誤差范圍，測量成果要符合相應(yīng)的精度要求，更不允許出現(xiàn)錯誤，否則井口開挖方量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。因此測量人員在測量過程中，要根據(jù)相應(yīng)比例尺測圖精度的要求，選擇適當(dāng)測量點，不能拿著移動站到處亂跑，隨意、無限制的記錄測量數(shù)據(jù)，不能認(rèn)為數(shù)據(jù)越多越好。在測量過程中，還要時刻注意電子手薄上顯示的測量狀態(tài)，確保測量精度。

3.3 測量時段的影響。雖然說GNSS RTK 可以全天候進(jìn)行測量工作，但是接收衛(wèi)星數(shù)目的多少及信號的強弱也會影響到測量的精度，因此要選擇衛(wèi)星出現(xiàn)在當(dāng)?shù)卮螖?shù)比較多的時間段進(jìn)行測量，以提高測量定位精度，這個時間段可以很方便地在網(wǎng)上查出來。

4 GNSS RTK 技術(shù)在井口開挖中的應(yīng)用實例

4.1 實際應(yīng)用。靈寶金源礦業(yè)股份有限公司利用廣州中海達(dá)衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)股份有限公司生產(chǎn)的‘新V30GNSS RTK系統(tǒng)’。在靈寶金源礦業(yè)股份有限公司金源二礦南部朱陽鎮(zhèn)境內(nèi)高程1200 米以上山區(qū)，成功完成了兩個井口開挖測量工作。第一個是樊岔峪口8 坑，利用靜態(tài)測量，在2011年7月10上午10 點前，完成東面坡上3 個控制點野外數(shù)據(jù)采集，然后用1 個小時完成三維坐標(biāo)解算，下午用2 個小時完成RTK 野外數(shù)據(jù)采集，總共不到一天時間，開挖方量完成后，又用2 個小時完成驗收測量工作，開挖方量15600m3;第二個是王家峪豎井，2011年8月份從測量地表控制點到RTK 野外數(shù)據(jù)采集，用了2 天時間，驗收開挖方量56780 m3。

4.2 省時、省力。以上兩個井口均位于山區(qū)，如果用普通的測量方法，要布設(shè)三角形控制網(wǎng)，還要考慮測點之間的相互通視，而且礦區(qū)內(nèi)首級控制點都比較遠(yuǎn)，地形落差又較大，會給測量工作帶來很大麻煩，完成測量工作至少要15 天時間，而采用GNSS RTK 測量技術(shù)僅用了不到3 天時間;GNSS RTK 移動站也僅需一個人操作，而且?guī)酌腌娂纯赏瓿? 個點的數(shù)據(jù)采集，作業(yè)速度非常快。

5 GNNS RTK 技術(shù)在井口開挖測量注意事項

5.1 制定工作方案。周密、細(xì)致的工作方案有利于測量工作的有序開展，對于提高工作效率和測量精度非常有利。

5.2 碎部點的選擇。碎部點要選擇在地形變化的地方，疏密適當(dāng)，太密或太稀在軟件成圖時都不能體現(xiàn)實際地形的變化。

5.3 RTK 測量狀態(tài)。在測量中，要注意觀察RTK 手薄中顯示的測量狀態(tài)‘固定、浮動、偽距、單點’四種形式，當(dāng)顯示‘固定’狀態(tài)時測量數(shù)據(jù)精度最高，其它三種形式精度都低。

5.4 測量成果的篩選。雖然進(jìn)行了仔細(xì)、小心的測量，但是在測量過程中難免出現(xiàn)漏洞，因此，在完成外業(yè)數(shù)據(jù)采集后，要對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對于不能滿足要求的測量點數(shù)據(jù)刪掉不用。

5.5 驗收測量。對于開挖完成后表面不規(guī)則或開挖量較少的邊部來說，要按照剖面測量的方法測繪若干個剖面，繪制剖面圖，以精確計算開挖方量。

6 結(jié)論

測量技術(shù)設(shè)備的發(fā)展經(jīng)歷了普通經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀，以至于經(jīng)緯儀外配紅外線測距儀，直至全站儀，再到后來的GPS，發(fā)展到現(xiàn)在的GNSS RTK。測量的方法也由普通的導(dǎo)線測量和三角高程測量，三角形交匯測量，三角鎖測量，無論是從測量技術(shù)設(shè)備還是測量方法及精度上都有了很大的發(fā)展和提高。特別是GNSS RTK 技術(shù)，我們體會到了在井口開挖過程中的技術(shù)及設(shè)備優(yōu)勢，這為我們測量工作提供了很大方便，也積累了技術(shù)經(jīng)驗，該項技術(shù)會在礦山其它測量工作中得到進(jìn)一步應(yīng)用。

［1］程廣博.全球定位系統(tǒng)(GPS)測量規(guī)范GB/T 18314—2001

［2］蔡文惠.RTK 技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用及精度分析［J］.水利采煤與管道運輸，2009