談RTK測(cè)量技術(shù)在礦山中的實(shí)際應(yīng)用

周 鵬

(中國(guó)鐵建十九局集團(tuán)礦業(yè)有限公司，北京 100161)

談RTK測(cè)量技術(shù)在礦山中的實(shí)際應(yīng)用

周 鵬

(中國(guó)鐵建十九局集團(tuán)礦業(yè)有限公司，北京 100161)

從RTK測(cè)量技術(shù)的原理出發(fā)，論述了RTK測(cè)量技術(shù)與傳統(tǒng)儀器測(cè)量相比的優(yōu)缺點(diǎn)，通過(guò)實(shí)地驗(yàn)證了RTK測(cè)量技術(shù)是否可以滿(mǎn)足礦山測(cè)量精度的要求，并對(duì)RTK技術(shù)在礦山測(cè)量中的實(shí)際應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行了闡述，以促進(jìn)該技術(shù)的推廣應(yīng)用。

RTK原理，精度分析，測(cè)量技術(shù)，礦山

0 引言

伴隨著時(shí)代的發(fā)展，大型的采剝機(jī)械已悄然進(jìn)入礦山施工工地，現(xiàn)在的礦山，機(jī)械化程度、高規(guī)模、大產(chǎn)量高。正如此測(cè)量工作也變得日益繁重，傳統(tǒng)的全站儀測(cè)量方法效率低下，已經(jīng)難以應(yīng)對(duì)日常的測(cè)量工作。RTK測(cè)量技術(shù)的出現(xiàn)解決了傳統(tǒng)測(cè)量效率低下、操作繁瑣的問(wèn)題，它以操作簡(jiǎn)單、效率高的特點(diǎn)迅速替代了傳統(tǒng)的測(cè)量方法。

1 RTK技術(shù)的原理及其優(yōu)缺點(diǎn)

1.1 RTK技術(shù)的原理

RTK實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)，是以載波相位觀測(cè)為根據(jù)的實(shí)時(shí)差分技術(shù)，它是測(cè)量技術(shù)發(fā)展里程中的一個(gè)突破，它由基準(zhǔn)站GPS接收機(jī)、數(shù)據(jù)鏈、流動(dòng)站GPS接收機(jī)三部分組成。在基準(zhǔn)站上安置1臺(tái)GPS接收機(jī)為參考站，對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，并將其觀測(cè)數(shù)據(jù)和測(cè)站信息，通過(guò)無(wú)線電傳輸設(shè)備，實(shí)時(shí)地發(fā)送給流動(dòng)站，流動(dòng)站GPS接收機(jī)在接收GPS衛(wèi)星信號(hào)的同時(shí)，通過(guò)無(wú)線接收設(shè)備，接收基準(zhǔn)站傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，然后根據(jù)相對(duì)定位的原理，實(shí)時(shí)解算出流動(dòng)站的三維坐標(biāo)及其精度(即基準(zhǔn)站和流動(dòng)站坐標(biāo)差ΔX，ΔY，ΔH，加上基準(zhǔn)坐標(biāo)得到的每個(gè)點(diǎn)的WGS-84坐標(biāo)，通過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)得出流動(dòng)站每個(gè)點(diǎn)的平面坐標(biāo)X，Y和海拔高H)。原理圖見(jiàn)圖1。

1.2 RTK測(cè)量技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

1)RTK測(cè)量技術(shù)操作簡(jiǎn)單、工作效率高，單人可完成數(shù)據(jù)采集放樣等測(cè)量作業(yè)。RTK測(cè)量不需立前視，單人在架設(shè)好基站校正后即可進(jìn)行測(cè)量工作，在通信信號(hào)良好的地方只需幾秒即可采集到該點(diǎn)的坐標(biāo)信息，放樣的過(guò)程中只需一個(gè)人按手簿指導(dǎo)方位即可找到待放樣的點(diǎn)位。2)RTK技術(shù)測(cè)量精度高、誤差不累積。RTK技術(shù)測(cè)量與傳統(tǒng)的測(cè)量相比誤差不會(huì)累積和傳遞，每次測(cè)量的結(jié)果都是相互獨(dú)立的。3)RTK測(cè)量技術(shù)不要求光學(xué)通視。RTK測(cè)量技術(shù)是靠接收衛(wèi)星和基站電臺(tái)發(fā)射的無(wú)線信號(hào)來(lái)完成測(cè)量工作，無(wú)線信號(hào)可避開(kāi)不完全封閉障礙物傳遞信號(hào)。4)RTK技術(shù)的數(shù)據(jù)處理方便。RTK的測(cè)量結(jié)果儲(chǔ)存在手簿中可以以多種形式導(dǎo)出，同時(shí)外部數(shù)據(jù)也可以以多種形式導(dǎo)入，這樣大大減少了后期數(shù)據(jù)整理和前期測(cè)量放樣數(shù)據(jù)錄入的時(shí)間。

1.3 RTK測(cè)量技術(shù)的缺點(diǎn)

1)RTK測(cè)量技術(shù)容易受衛(wèi)星無(wú)線電信號(hào)強(qiáng)弱的影響。RTK測(cè)量技術(shù)要實(shí)現(xiàn)精確的定位必須有5顆適當(dāng)分布的衛(wèi)星，但是在露天礦山里有些巖壁或者其他障礙物可能會(huì)遮擋住衛(wèi)星的無(wú)線信號(hào)。但是一般情況下任何地區(qū)和任何時(shí)間都是可以接收到7顆～10顆GPS衛(wèi)星信號(hào)，因此只要留出足夠的空間還是可以完成測(cè)量工作的。

2)RTK測(cè)量技術(shù)容易受電磁環(huán)境的干擾。RTK數(shù)據(jù)鏈的工作與周?chē)碾姶怒h(huán)境以及作用距離有很大的關(guān)系，因此在測(cè)量過(guò)程中要盡量避開(kāi)強(qiáng)磁場(chǎng)干擾。

3)RTK電臺(tái)的功率較小、傳輸距離有限。因此在測(cè)量中我們要將電臺(tái)架設(shè)在地勢(shì)開(kāi)闊無(wú)電磁干擾且位置較高離作業(yè)距離較近的地方。

2 測(cè)量精度分析

通常儀器廠家給出的測(cè)量精度：平面精度2 cm+1 ppm，高程精度5 cm+1 ppm，但是RTK測(cè)量容易受外界環(huán)境的影響，因此精度可能達(dá)不到廠家給出的精度。為了驗(yàn)證RTK技術(shù)在礦山測(cè)量中的實(shí)際精度特在礦區(qū)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。在正常天氣情況下對(duì)礦區(qū)9個(gè)已知點(diǎn)間斷性進(jìn)行5次測(cè)量取平均值即為該點(diǎn)的坐標(biāo)測(cè)量成果。成果見(jiàn)表1。

表1 RTK測(cè)量成果較差表 mm

通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以得出在正常天氣情況下RTK測(cè)量技術(shù)測(cè)量精度完全可以達(dá)到厘米級(jí)，因此RTK測(cè)量技術(shù)測(cè)量精度可以滿(mǎn)足露天礦山日常測(cè)量工作的需要。

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

3.1 利用RTK技術(shù)收集礦區(qū)地表和礦區(qū)地形的數(shù)據(jù)信息

在露天礦山施工中繪制地形圖是礦山測(cè)量的一項(xiàng)重要工作。RTK測(cè)量技術(shù)在這項(xiàng)工作組起到收集數(shù)據(jù)的作用。在測(cè)量工作開(kāi)始前應(yīng)先選擇地勢(shì)較高、視野開(kāi)闊的地方架設(shè)好基站，然后新建一個(gè)項(xiàng)目選擇好適當(dāng)?shù)膮?shù)并進(jìn)行校正，做好測(cè)量的準(zhǔn)備工作。接下來(lái)由測(cè)量負(fù)責(zé)人進(jìn)行分工，使每個(gè)移動(dòng)站操作人員明確自己的測(cè)量區(qū)域或測(cè)量?jī)?nèi)容。在測(cè)量的過(guò)程中測(cè)量人員應(yīng)當(dāng)對(duì)所測(cè)點(diǎn)號(hào)按照事先約定進(jìn)行合理編號(hào)，并將自己所測(cè)地形繪制草圖方便后期制圖。當(dāng)外業(yè)測(cè)量結(jié)束后將測(cè)量的數(shù)據(jù)導(dǎo)出，再利用繪圖軟件將所測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)合測(cè)量人員繪制的草圖制作礦山的電子地形圖。

3.2 利用RTK測(cè)量技術(shù)進(jìn)行施工放樣

礦山施工中經(jīng)常要按照礦區(qū)設(shè)計(jì)圖紙對(duì)開(kāi)挖境界線、排土場(chǎng)境界線、礦區(qū)道路等進(jìn)行放樣。在放樣的過(guò)程中可根據(jù)具體情況選擇直線放樣、曲線放樣或者道路放樣，如果需要放出具體的點(diǎn)則可采用點(diǎn)放樣。在放樣前應(yīng)做好準(zhǔn)備將放樣所需的數(shù)據(jù)信息輸入或?qū)胱鴺?biāo)管理庫(kù)并核對(duì)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，從而提高放樣的效率，確保放樣的準(zhǔn)確無(wú)誤。直線放樣需要輸入直線的起點(diǎn)和終點(diǎn)以及起點(diǎn)里程，輸入完成后選擇需要直線放樣，然后按照手簿指示進(jìn)行放樣。曲線放樣就是利用手簿工程之星軟件里面的道路設(shè)計(jì)輸入曲線要素然后進(jìn)行放樣。道路放樣是將道路的線路信息通過(guò)手簿工程之星軟件里面的道路設(shè)計(jì)輸入進(jìn)去，然后進(jìn)行放樣，既可進(jìn)行直線放樣也可進(jìn)行曲線放樣。

3.3 利用RTK測(cè)量技術(shù)指導(dǎo)鉆機(jī)隊(duì)打孔

在礦山施工中為保證施工場(chǎng)地的平整性，經(jīng)常要對(duì)鉆機(jī)打孔深度進(jìn)行設(shè)計(jì)，確保鉆孔孔底標(biāo)高一致。具體方法：測(cè)量鉆孔孔頂高程減去設(shè)計(jì)孔底標(biāo)高得出打孔深度。

3.4 利用RTK測(cè)量技術(shù)監(jiān)測(cè)邊坡穩(wěn)定

邊坡的穩(wěn)定性是礦山安全施工的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，定期對(duì)監(jiān)測(cè)樁進(jìn)行測(cè)量分析監(jiān)測(cè)樁之間相對(duì)位置變化及各個(gè)樁坐標(biāo)的變化，為邊坡的穩(wěn)定性提供數(shù)據(jù)參考。

3.5 利用RTK測(cè)量技術(shù)進(jìn)行施工質(zhì)量檢驗(yàn)

利用RTK測(cè)量技術(shù)進(jìn)行施工放樣檢測(cè)施工方是否開(kāi)挖或者排渣超界，礦區(qū)道路的坡度和位置是否正確以及臺(tái)階坡度角是否合適等。

4 RTK技術(shù)在測(cè)量中的注意事項(xiàng)

1)RTK測(cè)量前必須選擇合適的參數(shù)并進(jìn)行校正。在進(jìn)行RTK技術(shù)測(cè)量前必須選擇正確的坐標(biāo)系然后選擇合適的參數(shù)(四參數(shù)或者七參數(shù))再進(jìn)行校正然后才能進(jìn)行測(cè)量。注意四參數(shù)和七參數(shù)只能使用其中一個(gè)，不能同時(shí)使用。通常情況下測(cè)區(qū)最大距離小于10 km時(shí)選擇使用四參數(shù)測(cè)量精度更高。

2)RTK測(cè)量前應(yīng)將基準(zhǔn)站架設(shè)在合理的位置?；鶞?zhǔn)站盡量架設(shè)在測(cè)區(qū)中間位置較高，地勢(shì)開(kāi)闊且周?chē)鷽](méi)有強(qiáng)磁場(chǎng)干擾的地方。

3)RTK技術(shù)測(cè)量前要對(duì)移動(dòng)站測(cè)量結(jié)果進(jìn)行校核。在每次測(cè)量工作準(zhǔn)備就緒后要對(duì)移動(dòng)站測(cè)量結(jié)果進(jìn)行校對(duì)，確保工程設(shè)置、校正參數(shù)以及校正過(guò)程的準(zhǔn)確無(wú)誤。

4)RTK技術(shù)操作過(guò)程中要規(guī)范作業(yè)人員的操作步驟，避免人為因素造成施工誤差。在參數(shù)的輸入和工程的設(shè)置以及校正的過(guò)程中要嚴(yán)格按照步驟進(jìn)行，校正以及測(cè)量過(guò)程要保持移動(dòng)站對(duì)中桿的水平垂直。

5 結(jié)語(yǔ)

改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)的各項(xiàng)科學(xué)技術(shù)都取得了前所未有的發(fā)展，測(cè)繪技術(shù)也得到了飛速的發(fā)展。RTK測(cè)量技術(shù)也以一種新的測(cè)量技術(shù)運(yùn)用到露天礦山工程測(cè)量之中，它的到來(lái)大大提高了礦山工程測(cè)量成果的精確度以及工作效率。RTK技術(shù)與傳統(tǒng)的測(cè)量?jī)x器相較而言，有操作簡(jiǎn)單、使用方便、測(cè)量效率高等諸多優(yōu)點(diǎn)。雖然RTK測(cè)量技術(shù)容易受外界環(huán)境的影響，但是在正常天氣和環(huán)境情況下，實(shí)驗(yàn)證明測(cè)量結(jié)果還是可以達(dá)到礦山測(cè)量的精度要求。隨著RTK測(cè)量技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，RTK測(cè)量技術(shù)必將得到更大范圍的應(yīng)用和推廣，礦山測(cè)量也會(huì)變得更加的快捷高效和精確。

[1] 邵金強(qiáng),羅 斐.GPS—RTK技術(shù)在礦山測(cè)量中的應(yīng)用[J].貴州地質(zhì),2007(4)：19-20.

[2] 劉 偉.RTK技術(shù)在現(xiàn)代礦山測(cè)量上的應(yīng)用淺析[J].城市建設(shè)理論研究,2013(6)：35-36.

[3] 南方測(cè)繪儀器有限公司.GPS定位原理及應(yīng)用[Z].2005.

[4] 南方測(cè)繪儀器有限公司.工程之星3.0用戶(hù)手冊(cè)[Z].2012.

Discussion on the application of RTK measurement technology in mine

Zhou Peng

(ChinaRailway19thBureauGroupMiningCo.,Ltd,Beijing100161,China)

Starting from the aspect of RTK measurement technology principles, the paper discusses merits and defects of RTK measurement technology comparing to that of traditional instrument measurement. Through field testing, it testifies whether RTK measurement technology can meet mining measurement accuracy demand, and finally describes actual application of RTK technology in mining measurement, with a view to promote its application and promotion.

RTK principle, accuracy analysis, measurement technology, mine

2015-08-27

周 鵬(1987- )，男，助理工程師

1009-6825(2015)31-0186-03

TU198

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