CORS技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用探究

■張建偉 戴光緒

（山東黃金集團(tuán)赤峰山金紅嶺有色礦業(yè)有限責(zé)任公司 內(nèi)蒙古赤峰 024005）

CORS技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用探究

■張建偉 戴光緒

（山東黃金集團(tuán)赤峰山金紅嶺有色礦業(yè)有限責(zé)任公司 內(nèi)蒙古赤峰 024005）

礦山測量是礦產(chǎn)勘探建設(shè)與管理的重要工作，其傳統(tǒng)作業(yè)一般采用GPS控制與常規(guī)儀器配合或GPS RTK測量的工作模式，由于控制點(diǎn)布設(shè)工作量大、流動站與基準(zhǔn)點(diǎn)距離受限制等因素，造成礦山測量效率普遍不高；本文提出基于連續(xù)運(yùn)行CORS系統(tǒng)，優(yōu)化傳統(tǒng)礦山測量模式，提高測繪精度和作業(yè)效率。

礦山測量CORS全天候網(wǎng)絡(luò)RTK

礦山測量是在礦山建設(shè)和采礦過程中，為規(guī)劃設(shè)計(jì)、勘探建設(shè)、生產(chǎn)和運(yùn)營管理所進(jìn)行的測繪工作。其礦區(qū)地面測量，因受諸多條件制約，測繪精度比較差、作業(yè)效率相對低；本文引入CORS多基準(zhǔn)站網(wǎng)絡(luò)差分定位，突破站間距離和通視條件限制，優(yōu)化了礦山測量的工作機(jī)制。

1 GNSS差分定位技術(shù)概述

1.1 傳統(tǒng)RTK動態(tài)定位

傳統(tǒng)RTK（Real Time Kinematic）是通過數(shù)據(jù)鏈（電臺方式），由基準(zhǔn)站實(shí)時將其載波觀測量、站點(diǎn)坐標(biāo)等傳送至流動站，然后根據(jù)衛(wèi)星與基準(zhǔn)站載波相位信息，進(jìn)行差分觀測定位。當(dāng)間距在30km內(nèi)（雙頻終端）時，差分精度可達(dá)厘米級，但隨基準(zhǔn)站間距的增大，電離層與對流層殘差加大，測量誤差隨之增大。

1.2 多基站網(wǎng)絡(luò)RTK定位

多基準(zhǔn)站網(wǎng)絡(luò)RTK突破傳統(tǒng)RTK中關(guān)于間距長度的限制，通過在某一區(qū)域內(nèi)（如省級CORS）建立若干個（n≥3）連續(xù)運(yùn)行GNSS基準(zhǔn)站，形成區(qū)域性的無縫網(wǎng)絡(luò)覆蓋，并采用若干個基準(zhǔn)站的共同觀測數(shù)據(jù)，聯(lián)合解算星歷和參考模型，最大限度消除電離層、對流層對測量精度的影響，然后利用現(xiàn)代數(shù)字通訊技術(shù)，通過無線網(wǎng)絡(luò)(GSM/CDMA/GPRS)，發(fā)播GNSS定位改正信息，對區(qū)域內(nèi)的流動站進(jìn)行實(shí)時載波相位或偽距差分改正，實(shí)現(xiàn)高精定位的效果。

多基準(zhǔn)站網(wǎng)絡(luò)RTK與傳統(tǒng)RTK的區(qū)別在于：（1）無需假設(shè)臨時基準(zhǔn)站，在信號覆蓋范圍內(nèi)，單臺移動設(shè)備開機(jī)即可進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、差分作業(yè)，及時優(yōu)化基準(zhǔn)站點(diǎn)差分信息選取，區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)無縫GNSS測量；（2）數(shù)據(jù)傳輸效率大大提高，多基準(zhǔn)站網(wǎng)絡(luò)RTK，采用現(xiàn)代數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息傳輸，與傳統(tǒng)RTK相比，克服了基準(zhǔn)站差分信息播發(fā)受距離、電源供給等影響的弊端，擴(kuò)大了測繪半徑；（3）統(tǒng)一坐標(biāo)框架與測繪精度，多基站網(wǎng)絡(luò)RTK為區(qū)域內(nèi)提供統(tǒng)一、可維持的坐標(biāo)基準(zhǔn)框架，同時基準(zhǔn)站網(wǎng)間通過數(shù)據(jù)處理中心對電離層、對流層等的統(tǒng)一建模和數(shù)據(jù)內(nèi)插，保證了定位測量的精度。

2 CORS技術(shù)工作原理

連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)綜合系統(tǒng)（CORS）是基于多基準(zhǔn)站RTK技術(shù)發(fā)展形成的定位服務(wù)系統(tǒng)，一個完整的CORS系統(tǒng)由參考基準(zhǔn)站網(wǎng)子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)監(jiān)管控制子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理中心子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信子系統(tǒng)和用戶應(yīng)用子系統(tǒng)組成；主要有虛擬參考站技術(shù)(VRS)、主副站技術(shù)（i-max）、區(qū)域改正參數(shù)技術(shù)(FKP)三種工作模式，例如虛擬參考站技術(shù)（VRS）模式下，參考站網(wǎng)覆蓋區(qū)內(nèi)的移動站先將所在地概略坐標(biāo)通過數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至數(shù)據(jù)處理中心，然后數(shù)據(jù)處理中心根據(jù)移動站的概略坐標(biāo)，優(yōu)化選擇附近的基準(zhǔn)站網(wǎng)信息，虛擬出一個新的參考站點(diǎn)，并將該虛擬站點(diǎn)經(jīng)綜合內(nèi)插的星歷誤差、電離層和對流層誤差等參考修正信息，采用RTCA/CMR作為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式，由數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)搅鲃诱窘K端，從使得流動站可以在CORS系統(tǒng)覆蓋區(qū)域內(nèi)任一位置，獲取全天候、高精度、統(tǒng)一基準(zhǔn)框架的定位信息。

3 CORS技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用

利用CORS定位技術(shù)，在優(yōu)化傳統(tǒng)作業(yè)模式，提高礦山測量的工作效率和精準(zhǔn)度方面，對企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益具有重要意義，具體如下：

（1）礦區(qū)大比例尺地形圖測繪。較之傳統(tǒng)RTK作業(yè)，在CORS網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)，可實(shí)時、快速的采集大比例尺地形地物要素?cái)?shù)據(jù)，不必因?yàn)榛鶞?zhǔn)點(diǎn)與移動站間距離的變化，而不停的重復(fù)假設(shè)臨時RTK基準(zhǔn)站，只需移動站開機(jī)即可進(jìn)行數(shù)據(jù)采集工作，實(shí)現(xiàn)了礦區(qū)測繪的高精無縫作業(yè)。

（2）開采區(qū)巖層與地表移動測量。當(dāng)?shù)V區(qū)開采影響達(dá)到地表后，受采動影響的地表會發(fā)生一定的下沉現(xiàn)象，在采空區(qū)上方大片區(qū)域形成地表移動盆地，此時可采用CORS系統(tǒng)在采空區(qū)影響范圍內(nèi)及周邊，尤其是重要建筑物上，布設(shè)一定數(shù)量的地表移動觀測點(diǎn)，按照控制測量的方法，也結(jié)合傳統(tǒng)光學(xué)方法監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測點(diǎn)位三維位移的變化，精確測量下沉值W，并推定地表曲率Kn和水平移動U的變化。

（3）地質(zhì)勘探與礦區(qū)施工放樣。礦區(qū)地質(zhì)勘探鉆孔定位與施工建設(shè)階段的建筑放線工作，可采用CORS技術(shù)快捷高效的進(jìn)行野外定點(diǎn)測繪，既免除了傳統(tǒng)RTK架設(shè)基準(zhǔn)站和誤差精度不統(tǒng)一的弊端，又避免了全站儀、經(jīng)緯儀等光學(xué)測量儀器在定向間距長、通視條件差的不利因素，受衛(wèi)星信號和數(shù)據(jù)通訊盲區(qū)的影響，在少數(shù)地方也可將CORS定位技術(shù)與全站儀等常規(guī)儀器進(jìn)行聯(lián)合作業(yè)，分別利用各自性能優(yōu)勢，在衛(wèi)星信號接收條件不良的地方施測。

4 結(jié)語

伴隨計(jì)算機(jī)處理技術(shù)、現(xiàn)代數(shù)字通訊技術(shù)和GNSS觀測技術(shù)的日臻成熟，連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)綜合系統(tǒng)（CORS），正在國內(nèi)迅速推廣，CORS技術(shù)正逐步取代傳統(tǒng)GPS RTK作業(yè)模式，用于建立礦區(qū)地面控制測量、礦區(qū)地形測繪、方量測繪、工程放樣和邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測等方面，對于推動礦山測量的數(shù)字化具有重要意義。

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P2[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2015）-10-254-1