試析GNSS RTK技術(shù)在煤炭地質(zhì)勘查測量中的應(yīng)用

孫建峰，黃傳賢，劉亞兗州煤業(yè)股份有限公司楊村煤礦

試析GNSS RTK技術(shù)在煤炭地質(zhì)勘查測量中的應(yīng)用

孫建峰，黃傳賢，劉亞
兗州煤業(yè)股份有限公司楊村煤礦

摘要：本文主要介紹GNSS RTK技術(shù)的的組成和原理，將它與傳統(tǒng)的測量技術(shù)進(jìn)行對比，并結(jié)合它工作的基本原理分析它在煤田地質(zhì)勘查中的相關(guān)應(yīng)用情況，在最終的結(jié)果中表明GNSS RTK測量技術(shù)不僅安全可靠，而且對復(fù)雜的地形也能進(jìn)行高效精確的測量，減少測量的工作量。

關(guān)鍵詞：GNSS RTK技術(shù)；煤炭地質(zhì)；勘察測量

GNSS RTK技術(shù)測量精確度高、運(yùn)速快、全天候以及單站測量范圍廣等優(yōu)點使得它廣泛的運(yùn)用在煤炭地質(zhì)勘察測量中，并且其簡單便利的方式越來越受地質(zhì)勘查技術(shù)人員的喜愛和重視，它能有效的減少測量的工作量和提高測量工作在礦區(qū)預(yù)查的效率。下面主要是結(jié)合某地煤礦區(qū)進(jìn)行GNSS RTK測量技術(shù)分析，該地的地形雖然簡單，但是由于其起伏變化大、三角控制點少、分布不均勻等等因素導(dǎo)致勘查工作容易受天文觀測點和天文重力觀測點分布密度的制約，從而增加勘察測量的難度，而新型的GNSSRTK測量技術(shù)不受天氣、地形及通視條件的影響，能有效的解決這一系列問題。

1.GNSS RTK技術(shù)系統(tǒng)的組成

GNSS RTK測量技術(shù)主要是以載波相位觀測為基礎(chǔ)的實時動態(tài)測量技術(shù)，并且是由基準(zhǔn)網(wǎng)站、流動站、數(shù)據(jù)處理中心和數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)等部分組成的[1]。

（1）基準(zhǔn)站網(wǎng)?；鶞?zhǔn)網(wǎng)站一般來說最少具有3個以上的已知基準(zhǔn)控制點，在基準(zhǔn)站上配有數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備和氣象儀等，并且這些基準(zhǔn)控制點要設(shè)置在環(huán)境和信號比較好的地方，這樣有利于數(shù)據(jù)傳輸更加快速和便捷。

（2）數(shù)據(jù)處理中心。數(shù)據(jù)處理中心主要是將各個基準(zhǔn)站傳輸過來的一些觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行接受和融合處理，通過這些數(shù)據(jù)對基準(zhǔn)網(wǎng)內(nèi)中的各項誤差進(jìn)行分析和計算，并且建立一個誤差改正模型，然后將誤差改正模型通過數(shù)據(jù)播發(fā)中心傳輸給用戶流動站。

（3）數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。數(shù)據(jù)通信鏈路主要是由數(shù)據(jù)播發(fā)中心之間的通信鏈路和數(shù)據(jù)播發(fā)中心與用戶之間接受的通信鏈路。前者是由光纖、光纜等方式連接，后者是通過GSM、GPRS等方式完成的。

（4）流動站。流動站主要是由接收機(jī)、控制面板及接收天線等構(gòu)件組成的。它能有效的接收衛(wèi)星和基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)，并且將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理來獲取未知點的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。

2.GNSS RTK技術(shù)系統(tǒng)的工作原理

GNSS RTK主要是通過基準(zhǔn)網(wǎng)上的接收機(jī)對衛(wèi)星進(jìn)行實時觀測，觀測的數(shù)據(jù)和信息通過無線電傳輸設(shè)備傳輸給流動站，而流動站接受衛(wèi)星數(shù)據(jù)和基準(zhǔn)站兩部分傳輸過來的數(shù)據(jù)信息，在接受到衛(wèi)星信號后，流動站會將基準(zhǔn)站傳輸過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時的分析和處理形成三維坐標(biāo)，并且還可以進(jìn)行差分處理來獲取位置點的坐標(biāo)數(shù)據(jù)[2]。

3.GNSS RTK圖根控制測量應(yīng)用

傳統(tǒng)的測量技術(shù)往往需要考慮天氣、地形等等因素，大大的降低了工作的效率，而GNSS RTK測量技術(shù)對礦區(qū)的勘察測量不需要考慮任何的地理氣候因素即可測量出高精準(zhǔn)度的結(jié)果，而不會由于分布散亂導(dǎo)致誤差積累嚴(yán)重的后果，可以高效率的觀測出其質(zhì)量的好壞。圖根控制測量作業(yè)主要是由收集測區(qū)資料、求轉(zhuǎn)換參數(shù)、選擇基準(zhǔn)站及流動設(shè)置、成果精度檢查及內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理幾個部分組成和工作的[3]：

（1）收集測區(qū)資料主要是收集并確定中央子午線、控制點坐標(biāo)及控制點歸屬等方面的資料信息。

（2）在進(jìn)行測區(qū)轉(zhuǎn)換參數(shù)計算時最需要注意的問題是待測點的實用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，在實際的運(yùn)用中，一般需要將GNSS-RTK觀測的WGS-84坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為國家平面坐標(biāo)，在進(jìn)行轉(zhuǎn)化的過程中可以利用高斯投影方法采集的靜態(tài)數(shù)據(jù)將觀測出的坐標(biāo)WGS-84輸進(jìn)手簿，然后可以選擇隨機(jī)軟件求解坐標(biāo)進(jìn)行參數(shù)的轉(zhuǎn)換。在操作的實際情況中，有些地方找不到合適的控制點坐標(biāo)進(jìn)行設(shè)置基準(zhǔn)站，此時需要換一種方法來測量，可以通過隨意擺放基準(zhǔn)站的方式來虛擬一個基準(zhǔn)站，在測量手薄上就可以很直觀的讀取到關(guān)于WGS-84坐標(biāo)，各個控制點也能收集到WGS-84坐標(biāo)，而流動站也就可以直接的從各個控制點上采取WGS-84坐標(biāo)。

（3）GNSS-RTK定位數(shù)據(jù)處理主要是基準(zhǔn)站和流動站單基線的處理過程，因此基準(zhǔn)站和流動站在觀測中所得的數(shù)據(jù)以及無線電信號的傳播質(zhì)量對最終的定位起著關(guān)鍵性的影響，并且在GNSS-RTK測量的過程中，流動站與基準(zhǔn)站最好保持在10km以內(nèi)的范圍中，因為流動站與基準(zhǔn)站之間是成反比例的關(guān)系，它們相隔的距離越大，初始化的時間就會越長，這就難以保證其精度的準(zhǔn)確性，同時在進(jìn)行測量的時候還要考慮其他相關(guān)的因素，例如基準(zhǔn)上空可能出現(xiàn)的無衛(wèi)星信號大面積的遮蓋或者基準(zhǔn)站無線架設(shè)的高度等等因素。

（4）在測量前對已知點進(jìn)行檢驗有利于保障GNSS-RTK在實測中的高精準(zhǔn)度和穩(wěn)定性，在利用RTK技術(shù)進(jìn)行測量中，它能有效的確定整周模糊度，并且這種可靠性達(dá)到95％以上，相對于靜態(tài)GNSS，RTK還多出一些例如數(shù)據(jù)鏈傳輸誤差等誤差因素。

4.工程測量分析

在使用GNSS RTK測量后，可以使用全站儀儀器實測部分相互通試點的邊長和高差，再將相互通試點的邊長和高差進(jìn)行反算，并且將反算的結(jié)果與GNSS RTK技術(shù)測量的結(jié)果進(jìn)行比較，在最終得到的測量結(jié)果中發(fā)現(xiàn)最大邊長和最小邊長的較差分別是0.018和0.001，其邊長間距中誤差也只有0.007，高差的較差基本是0.000到0.053間，說明GNSS RTK技術(shù)在對圖根控制和地質(zhì)工程點的實測測量中，能有效的測量出符合導(dǎo)線測量的精度要求，并且在整個測量中不存在誤差積累分布的現(xiàn)象。

總結(jié)：

總而言之，GNSS RTK測量技術(shù)是一項操作簡單、勞動強(qiáng)度低的技術(shù)，無需數(shù)據(jù)處理就可以提供實時的檢驗成果資料，并且它還能有效準(zhǔn)確的測量出遠(yuǎn)距離的傳遞三維坐標(biāo)，是煤炭地質(zhì)勘察測量的主要測量技術(shù)手段。

參考文獻(xiàn)：

[1]張振勇.GNSS-RTK技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用分析[J].城市建設(shè)理論研究（電子版）,2012,(20).

[2]董治方.GNSS RTK技術(shù)在農(nóng)村集體土地所有權(quán)調(diào)查中的運(yùn)用與精度分析[J].測繪與空間地理信息,2014,(5):137-139.

[3]李彩霞,侯利云.基于CORS系統(tǒng)的GNSS接收機(jī)RTK檢測技術(shù)[J].新探索,2013,(3):34-38.