GPS-RTK技術(shù)在礦山測(cè)量中的實(shí)踐應(yīng)用

■胡建龍 劉燕

（九江地質(zhì)工程勘察院 江西九江 332000）

GPS-RTK技術(shù)在礦山測(cè)量中的實(shí)踐應(yīng)用

■胡建龍 劉燕

（九江地質(zhì)工程勘察院 江西九江 332000）

煤炭在我國能源領(lǐng)域中占有重要地位，現(xiàn)代社會(huì)中不論日常生活，還是企業(yè)生產(chǎn)都離不開煤炭。礦山測(cè)量是礦山開發(fā)過程中的重要環(huán)節(jié)，涉及礦山規(guī)模、勘探等多項(xiàng)內(nèi)容測(cè)繪工作。隨著社會(huì)對(duì)煤炭需求量的增大，煤炭企業(yè)紛紛加大開采力度，現(xiàn)如今礦山建設(shè)開發(fā)規(guī)模越來越大，礦山測(cè)量難度越來越大，傳統(tǒng)測(cè)量方式已無法滿足當(dāng)前礦山測(cè)量工作需求。GPS-RTK技術(shù)是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、GPS技術(shù)、信息技術(shù)發(fā)展起來的新型測(cè)繪技術(shù)，將其應(yīng)用到礦山測(cè)量中不僅能夠提高測(cè)量效率，更能夠提高測(cè)量精準(zhǔn)度。GPS-RTK技術(shù)能夠在野外測(cè)量中實(shí)現(xiàn)誤差厘米級(jí)。本文將針對(duì)GPS-RTK技術(shù)在礦山測(cè)量中的應(yīng)用展開分析。

GPS-RTK技術(shù)礦山測(cè)量實(shí)踐應(yīng)用

0 引言

煤炭開采對(duì)國家對(duì)社會(huì)都國家、對(duì)社會(huì)都有著重要的意義。礦山測(cè)量質(zhì)量關(guān)系著礦山的后續(xù)建設(shè)和開發(fā)，占據(jù)著舉足輕重的地位。由于初期我國礦山多處于平易，地貌情況簡(jiǎn)單，所以使用常規(guī)儀器便能夠進(jìn)行測(cè)量。但是隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，國家建設(shè)中、社會(huì)發(fā)展中對(duì)煤炭資源消耗量與日俱增，因此煤炭開采量大幅度提高，許多平原礦山已接近貧乏。所以使得礦山建設(shè)不得不向著山區(qū)發(fā)展，但山區(qū)地貌復(fù)雜，導(dǎo)致測(cè)量控制點(diǎn)不通視，測(cè)量精準(zhǔn)性很難得到保障。GPS-RTK技術(shù)的融入給礦山測(cè)量帶來了新的轉(zhuǎn)機(jī)。GPS-RTK技術(shù)測(cè)量精度高、誤差小、使用方便、易操作不受視覺條件限制，礦山測(cè)量中加強(qiáng)對(duì)GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用勢(shì)在必行。

1 GPS-RTK技術(shù)概述

GPS-RTK技術(shù)是基于GPS技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的全新測(cè)量技術(shù)，能夠在野外測(cè)量中實(shí)現(xiàn)誤差厘米級(jí)[1]。GPS-RTK技術(shù)采用了載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分方法，與傳統(tǒng)GPS技術(shù)更精準(zhǔn)、更高效，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、集成化測(cè)量?？稍跓o人干預(yù)情況下自動(dòng)完成各項(xiàng)測(cè)繪工作，不僅有效降低了測(cè)量成本，更減少了測(cè)量中人為誤差發(fā)生商務(wù)可能性，大幅度提高了整體測(cè)量精確度。并且GPS-RTK技術(shù)操作降低，不受到氣候、地形影響，且具有可視化操作界面，可直觀進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入、存儲(chǔ)、處理、轉(zhuǎn)換、輸出等一系列操作。GPS-RTK技術(shù)由三部分構(gòu)成：一是，由軟件系統(tǒng)構(gòu)成；二是，由數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)構(gòu)成；三是用戶裝置部分，由用戶接收機(jī)組成。GPS-RTK技術(shù)的基本工作原理是：利用接收機(jī)通過載波相位差分技術(shù)實(shí)時(shí)處理由測(cè)站發(fā)出的載波并進(jìn)行查分處理，再通過基準(zhǔn)站接收把測(cè)量到的數(shù)據(jù)傳送給流動(dòng)站接收機(jī)。

2 礦山測(cè)量的概念

礦山測(cè)量可以說是礦山建設(shè)中最為重要的環(huán)節(jié)之一，對(duì)礦山建設(shè)和煤礦開采都有著重要意義，幾乎貫穿于整個(gè)礦山開發(fā)過程中。礦山測(cè)量指的是礦山建設(shè)和開采過程中，為礦山的規(guī)劃設(shè)計(jì)、勘探建設(shè)、生產(chǎn)和運(yùn)營管理及礦山報(bào)廢等進(jìn)行的一系列測(cè)繪工作。測(cè)量數(shù)據(jù)是礦山幾何圖形繪制、工程圖編制、礦山、礦井建設(shè)的科學(xué)依據(jù)。其主要內(nèi)容包括了：礦區(qū)地面控制網(wǎng)測(cè)繪、礦山施工測(cè)繪、礦山地形圖測(cè)繪等等。當(dāng)前比較的礦山測(cè)量方式有：普通測(cè)量法、綜合測(cè)量法、數(shù)字測(cè)繪法等等[2]。傳統(tǒng)測(cè)繪方式需要在待測(cè)區(qū)建立圖根點(diǎn)和控制點(diǎn)，不僅測(cè)繪效率低，且易出錯(cuò)，容易受到地形地貌及天氣的限制，并且在作業(yè)過程中，很有可能由于碎點(diǎn)拼圖不當(dāng)而返工，這十分不利于礦山測(cè)量工程的開展。隨著信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)、GPS技術(shù)的廣泛應(yīng)用，信息化測(cè)量已成為了現(xiàn)代測(cè)量發(fā)展的主流趨勢(shì)。GPS-RTK技術(shù)有效解決了傳統(tǒng)測(cè)量中的弊病，其在礦山測(cè)量中發(fā)揮的優(yōu)勢(shì)是傳統(tǒng)測(cè)量所無法比擬的，積極推廣和應(yīng)用GPS-RTK技術(shù)勢(shì)在必行。

3 GPS-RTK技術(shù)在礦山測(cè)量中的實(shí)踐應(yīng)用

3.1 測(cè)量前的準(zhǔn)備工作

在正式開始測(cè)量前，需要準(zhǔn)備雙頻GPS接收機(jī)并對(duì)其設(shè)置頻率，若基準(zhǔn)站接收機(jī)為多用戶，那么接收機(jī)與用戶機(jī)要采用相同采樣率；另外還有數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，由無線發(fā)射電臺(tái)與用戶接收機(jī)組成；還需要準(zhǔn)備，支持實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量的軟件系統(tǒng)，以便于實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)處理。在準(zhǔn)備好設(shè)備后需對(duì)測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行分析，確定測(cè)量復(fù)雜性和難度，制定測(cè)量方案，分配任務(wù)[3]?？刹捎梅纸M測(cè)量的方式，每組至少三人，分別擔(dān)任：操作員、記錄員、監(jiān)督員。操作員負(fù)責(zé)設(shè)備操作和主要測(cè)量任務(wù)，記錄員負(fù)責(zé)記錄測(cè)量流程和測(cè)量實(shí)際情況，監(jiān)督員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督保障測(cè)量數(shù)據(jù)可靠性。

3.2 測(cè)量接收機(jī)編碼

在準(zhǔn)備工程完成后，開始進(jìn)行基準(zhǔn)站和流動(dòng)站以及用戶站測(cè)試，必須保障基準(zhǔn)站和用戶站上都設(shè)有雙頻接收機(jī)?；鶞?zhǔn)站應(yīng)安放在地勢(shì)較高、無遮蔽物、電臺(tái)信號(hào)覆蓋良好的地點(diǎn)，最好安放在是待測(cè)區(qū)的中心地區(qū)?；鶞?zhǔn)站二百米內(nèi)需設(shè)置無線電發(fā)射臺(tái)，基準(zhǔn)站電臺(tái)天線要架設(shè)在GPS接收機(jī)主體的北方，避免衛(wèi)星空洞。

3.3 數(shù)據(jù)測(cè)量

由于GPS-RTK技術(shù)和GPS技術(shù)一樣都利用了接收機(jī)接收衛(wèi)星信息來確定三維坐標(biāo)，所以在測(cè)量時(shí)必須要保障接收機(jī)狀態(tài)鎖定五個(gè)顆以上衛(wèi)星，并保證采集率與基準(zhǔn)站、流動(dòng)站一致后在進(jìn)行初始化。接收機(jī)天線視角需大于基準(zhǔn)站天線角度。在移動(dòng)和測(cè)量中必須保障基準(zhǔn)站在可見范圍內(nèi)。測(cè)量時(shí)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況測(cè)量需要選擇具體測(cè)量方式，但是正式測(cè)量中要保障天線穩(wěn)定性，一旦天線出現(xiàn)問題，必然影響數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，導(dǎo)致無法鎖定衛(wèi)星，出現(xiàn)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)。假設(shè)測(cè)量中衛(wèi)星鎖定數(shù)量小于五個(gè)，必須立即進(jìn)行從新調(diào)試，如無法從新鎖定，應(yīng)從新測(cè)量，避免測(cè)量誤差結(jié)果。每臺(tái)流動(dòng)站一個(gè)人操作進(jìn)行測(cè)量即可，確保測(cè)量數(shù)據(jù)無誤后，再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯和處理。

4 結(jié)束語

GPS-RTK技術(shù)在礦山測(cè)量中的應(yīng)用，給礦山測(cè)量工作帶來了質(zhì)的改變，有效解決了傳統(tǒng)測(cè)量中的弊病，減少了測(cè)量工作量和工作人員，大大縮短了整體作業(yè)時(shí)間，更提高了測(cè)量效率和質(zhì)量。并且GPS-RTK技術(shù)不受天氣、地勢(shì)影響、具有較強(qiáng)適用性。但由于GPSRTK技術(shù)與GPS技術(shù)大同小異，所以測(cè)量中需保證衛(wèi)星鎖定數(shù)量，才能保障測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，所以有時(shí)會(huì)出現(xiàn)無法正常測(cè)量的現(xiàn)象，GPS-RTK技術(shù)仍然處于研究階段，尚不完善。

[1]王佳玉.GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用對(duì)礦山測(cè)量的影響 [J].湖北現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院，2012，13（11）：119-124.

[2]汪蘇瀧.淺析礦山測(cè)量中現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)的運(yùn)用 [J].浙江電子商務(wù)學(xué)院，2011，11（14）：132-135.

[3]李明珠.GPS-RTK技術(shù)的起源與發(fā)展及其實(shí)際運(yùn)用 [J].江蘇職業(yè)技術(shù)學(xué)院，2012，13（08）：129-136.

TD1[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2015）-11-119-1

胡建龍（1985～），男，2015年畢業(yè)于江西東華理工大學(xué)工程測(cè)繪專業(yè)。