探討GPS—RTK技術(shù)在礦山測繪中的應(yīng)用

摘要：隨著礦山開采力度的不斷加大，復(fù)雜地形下礦山開采的需求也不斷升高，采用GPS-RTK技術(shù)可將其優(yōu)勢發(fā)揮在其中，使礦山測繪工作達(dá)到高效、精確的特性，為礦山的開采工作的安全性提供了更好的保障。本文首先對GPS-RTK技術(shù)的系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理進(jìn)行簡單的介紹，再從建立礦山控制網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)測地面變形以及礦區(qū)工程的測量三個方面分析該技術(shù)在礦山測繪中的應(yīng)用，最后探討GPS-RTK技術(shù)應(yīng)用于礦山測繪的種種優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：GPS-RTK技術(shù)；工作原理；礦山測繪；應(yīng)用；

中圖分類號： TD171 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）05（a）-0000-00

1 GPS-RTK技術(shù)的系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理

1.1 GPS-RTK技術(shù)

GPS-RTK（Global Positioning System-Realtime Kinematic全球定位系統(tǒng)實時動態(tài)差分法）技術(shù)是一種實時動態(tài)的測量定位技術(shù)，運用載波技術(shù)來獲得測量的動態(tài)數(shù)據(jù)【1】。因此，RTS技術(shù)又可被稱為載波相位差分技術(shù)，它是基于載波相位的兩個測站進(jìn)行的實時數(shù)據(jù)測量，可通過提供的觀測點建立三維坐標(biāo)，實現(xiàn)厘米級的精確數(shù)據(jù)。這種技術(shù)不受天氣影響的特性，可進(jìn)行全天觀測。在進(jìn)行遠(yuǎn)距離觀測時不需要通視，投入較小的人力和物力。與傳統(tǒng)的GPS測量技術(shù)相比，具有更快的處理效率，更短的測量時間以及更可靠的數(shù)據(jù)處理【2】。

1.2 GPS-RTK技術(shù)的系統(tǒng)構(gòu)成

（1）GPS接收機

通過GPS-RTK技術(shù)測量的數(shù)據(jù)具有精確到厘米級的特性，為了保證數(shù)據(jù)的可靠性，可使用雙頻觀測。在基準(zhǔn)站與流動站均使用雙頻GPS接收機的設(shè)備，從而保證基準(zhǔn)站的采樣率與流動站的采樣率保持一致。

（2）數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)

由基準(zhǔn)站發(fā)射無線電的裝置以及有流動站接受無線電的裝置共同組成了數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，并根據(jù)基準(zhǔn)站與流動站之間的距離、數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣纫约爸苓叺沫h(huán)境情況來選擇發(fā)射和接受裝置的功率與頻率。

（3）軟件處理系統(tǒng)

GPS-RTK技術(shù)的軟件處理系統(tǒng)具有高效的數(shù)據(jù)處理能力，將觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的比較和處理，確保了數(shù)據(jù)的精確性和可靠性。

1.3 GPS-RTK技術(shù)的工作原理

采用不低于兩臺GPS接收設(shè)備的裝置進(jìn)行同時工作。首先將GPS接收機安裝在基準(zhǔn)站的一個固定點上，對來自于衛(wèi)星的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行接收；再將原始數(shù)據(jù)由串行口傳達(dá)到無線電發(fā)射裝置中，封裝后將其廣播；廣播后的原始數(shù)據(jù)會經(jīng)由流動站的無線電接收裝置進(jìn)行接收并解包，再經(jīng)串行口傳達(dá)到流動站的GPS接收機中。與此同時，流動站的GPS接收機也會采集當(dāng)?shù)赜^測位置的原始數(shù)據(jù)，由基準(zhǔn)站和流動站觀測的原始數(shù)據(jù)均會聚集在流動站GPS接收機中，然后由軟件處理系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一處理。通過計算基準(zhǔn)站與流動站的基線向量得出具體的方位坐標(biāo)。將多次測量并處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總即可描繪出高精度的測量區(qū)域。

2 GPS-RTK技術(shù)在礦山測繪中的應(yīng)用

2.1建立礦山的控制網(wǎng)絡(luò)

在進(jìn)行測繪工作時具有多種難以預(yù)計的風(fēng)險因素存在。若采用GPS-RTK技術(shù)進(jìn)行礦山的測繪，可詳細(xì)記錄礦山所在地的所有情況。根據(jù)實際測量所覆蓋的范圍，可以對基準(zhǔn)站和流動站的搭建位置進(jìn)行合理的選擇，原則上應(yīng)覆蓋整個礦區(qū)。在實際工作中可設(shè)計最合理的方案選用最少的基準(zhǔn)站。通過礦區(qū)內(nèi)均勻布置的數(shù)據(jù)接收點形成測量的控制網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)計算平差來控制每個數(shù)據(jù)接收點的精確性，以此達(dá)到礦山測量的要求。

2.2監(jiān)測礦山的地面變形

礦山地面的凹凸變形會直接影響礦區(qū)開采的安全性，為了避免這一因素帶來的巨大損失，可通過礦山數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控來對其進(jìn)行評估。GPS-RTK技術(shù)可不受天氣的影響進(jìn)行全天工作，因此可以很方便的觀測不同時間下測量地帶所產(chǎn)生的水平和高度位移。通過軟件處理系統(tǒng)對采集的數(shù)據(jù)與之前的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，計算得出精確的地面水平位移和下沉距離。

2.3礦區(qū)工程的測量

GPS-RTK技術(shù)也可用于礦區(qū)工程的測量，在實施礦山的開采工作時，往往需要多項數(shù)據(jù)的精確參數(shù)。例如采煤地面的截面圖、地面沉陷積水面積等，這些數(shù)據(jù)的精確性直接影響著礦山開采的安全性和高效性。通過GPS-RTK技術(shù)的測量可以精確的描繪出礦區(qū)工程的詳細(xì)三維地貌，從而可以得到礦山開采工程中的所有具體參數(shù)，在保障工程要求的同時進(jìn)行高效的開采作業(yè)。

3 GPS-RTK技術(shù)在礦山測繪中的優(yōu)勢

3.1高效率

傳統(tǒng)的GPS測量法是一種靜態(tài)的測量技術(shù)，在實際的測量過程中常會用到較多的工作儀器，同時具有較長的數(shù)據(jù)反饋時間，最后經(jīng)測量得到的數(shù)據(jù)結(jié)果還須經(jīng)計算機解析，從而帶來了測量的低效性。而GPS-RTK技術(shù)只需要在礦山搭建幾處基準(zhǔn)站點和流動站點，數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r間比較迅速，僅需幾秒即可在普通的電磁環(huán)境下獲得一個點的坐標(biāo)。由于RTK技術(shù)本身具備數(shù)據(jù)處理的功能，測量時無需專門納入計算機進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，節(jié)省了數(shù)據(jù)處理的時間。一般情況下，僅需在4千米為半徑的測區(qū)內(nèi)建立幾處站點即可完成精確的測量。這種技術(shù)無需進(jìn)行多次“搬站”，所需工作人員也不多，因此完美的克服了傳統(tǒng)測量方法的缺陷。從以上幾處分析可知，GPS-RTK技術(shù)具有較高的工作效率。

3.2定位精準(zhǔn)

GPS-RTK技術(shù)對于數(shù)據(jù)的處理安全可靠，在實際測量工作中將平面和高程均精確到厘米級，未出現(xiàn)誤差的積累情況。

3.3操作簡單

礦山測量若采用GPS-RTK技術(shù)，只需進(jìn)行測量站點的搭建以及站點的簡單設(shè)置等程序。GPS-RTK技術(shù)具有高效的數(shù)據(jù)采集、存儲、處理以及輸出等功能，同時該系統(tǒng)可與其他測量儀器和計算機擁有較便捷的通信功能，測繪人員調(diào)制好站點的基本設(shè)置后即可邊走邊獲得坐標(biāo)數(shù)據(jù)。

3.4自動化處理

在使用GPS-RTK技術(shù)進(jìn)行礦山的測量時，流動站利用軟件控制系統(tǒng)進(jìn)行自動化的數(shù)據(jù)處理，無需大量的人力干預(yù)來完成完整的測量工作。因此GPS-RTK技術(shù)可減少人力的投入，從而有效的控制人為操作中出現(xiàn)的測量誤差，也可簡化數(shù)據(jù)處理流程，具有高度集成化的特性。

結(jié)束語

隨著社會的不斷進(jìn)步，GPS-RTK技術(shù)的運用越來越廣泛。這種技術(shù)的運用為我國測繪業(yè)帶來了巨大的變化，具有重要的意義。GPS-RTK技術(shù)通過精確的數(shù)據(jù)觀測和詳細(xì)的三維繪圖可應(yīng)用于礦山的測繪，建立高效的數(shù)據(jù)控制網(wǎng)絡(luò)，同對地面的變形進(jìn)行實時的監(jiān)督和控制，同時為礦區(qū)工程進(jìn)行精確的測量。GPS-RTK技術(shù)的實際運用可以使目前的測繪業(yè)具有高效率、低投入、高精確等優(yōu)勢，為我國能源的開采作出了巨大的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王增福.談礦山測繪體系及技術(shù)應(yīng)用[J].山東工業(yè)技術(shù)，2014，（13）：109-109.

[2]全海峰.淺談礦山測繪新技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展[J].中國科技縱橫，2013，11（20）：101-101.