芻議RTK技術(shù)在煤礦測量中的應(yīng)用

喬德廣

【摘要】RTK技術(shù)是 GPS測量技術(shù)發(fā)展中的一個(gè)新突破，在測量領(lǐng)域中已得到廣泛的應(yīng)用，尤其在煤礦測量中非常適用。針對RTK技術(shù)在煤礦測量中的應(yīng)用進(jìn)行了闡述，分析了RTK技術(shù)原理及在煤礦測量中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】RTK技術(shù)；煤礦測量；原理；應(yīng)用

1、RTK概述

RTK（Real-Time-Kinematic）技術(shù)是GPS實(shí)時(shí)載波相位差分的簡稱。這是一種將GPS與數(shù)傳技術(shù)相結(jié)合，實(shí)時(shí)解算并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，在1～2s內(nèi)得到高精度位置信息的技術(shù)。

2、RTK技術(shù)原理

RTK是GPS測量技術(shù)發(fā)展中的一個(gè)新突破。眾所周知，GPS測量技術(shù)的模式已有多種，如靜態(tài)、快速靜態(tài)、準(zhǔn)動(dòng)態(tài)和動(dòng)態(tài)相對定位等。但是，利用這些測量模式，如果不與數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)相結(jié)合，其定位結(jié)果均需通過觀測數(shù)據(jù)的測后處理而獲得。所以，它無法實(shí)時(shí)地給出觀測站的定位結(jié)果，也無法對基準(zhǔn)站和用戶站觀測數(shù)據(jù)的質(zhì)量，進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢核，致使返工重測。

以往解決這一問題的措施，主要是延長觀測時(shí)間，以獲得大量的多余觀測，來保障測量結(jié)果的可靠性。但是，這樣，便顯著地降低了GPS測量工作的效率。

實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測量的基本思路是，在基準(zhǔn)站上安置一臺GPS接收機(jī)，對所有可見GPS衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)觀測，并將其觀測數(shù)據(jù)，通過無線電傳輸設(shè)備，實(shí)時(shí)地發(fā)送給用戶觀測站。在用戶觀測站上，GPS接收機(jī)在接收GPS衛(wèi)星信號的同時(shí)，通過無線電接收設(shè)備，接收基準(zhǔn)站傳輸?shù)挠^測數(shù)據(jù)，然后根據(jù)相對定位的原理，實(shí)時(shí)地計(jì)算并顯示用戶站的三維坐標(biāo)及其精度。

實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測量模式主要有3種：

（1）快速靜態(tài)測量。采用這種測量模式，要求GPS在每一用戶站上靜止地進(jìn)行觀測。它可以不必保持對GPS衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤，其定位精度達(dá)1～2cm。這種方法可應(yīng)用于城市、煤礦等區(qū)域性的控制測量，工程測量和地籍測量。

（2）準(zhǔn)動(dòng)態(tài)測量。這種測量模式，要求流動(dòng)的接收機(jī)在觀測工作開始之前，首先在某一起始點(diǎn)上靜止地進(jìn)行觀測，也就是進(jìn)行初始化。初始化后，在其他觀測站上只需測量1～2s，即可獲得該點(diǎn)的三維坐標(biāo)，目前，其定位精度可達(dá)厘米級。它要求在觀測過程中，要保持對觀測衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤。這種方法主要應(yīng)用于地籍測量、碎部測量、線路測量和工程放樣等。

（3）動(dòng)態(tài)測量。動(dòng)態(tài)測量模式和準(zhǔn)動(dòng)態(tài)測量一樣，一般需要在起始點(diǎn)上進(jìn)行初始化，之后，運(yùn)動(dòng)的接收機(jī)按預(yù)定的時(shí)間間隔進(jìn)行自動(dòng)觀測，并連同基準(zhǔn)站的同步觀測數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)地確定采樣點(diǎn)的空間位置。其定位精度也可達(dá)到厘米級。這種測量模式，也要求對所測衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)跟蹤。適用于航空攝影測量、航道測量以及運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的精密導(dǎo)航。

3、RTK技術(shù)在煤礦工程測量中的實(shí)施與應(yīng)用

煤礦測量的難度在于其覆蓋面積廣，且地勢復(fù)雜，存在的干擾因素多，基于上文中我們對RTK技術(shù)的作用原理和應(yīng)用特點(diǎn)的分析，在煤礦測量中選用RTK技術(shù)更為合適。不僅因?yàn)槠錅y量結(jié)果的精度能夠滿足要求，還因?yàn)槠湓跍y量過程中對于環(huán)境的克服和適應(yīng)能力更強(qiáng)。下面筆者從幾個(gè)方面談?wù)凴TK技術(shù)的具體實(shí)施和應(yīng)用。

1.礦區(qū)控制網(wǎng)布設(shè)

一般來講，為了滿足工程的測量需要，工作人員采用在高等級的基礎(chǔ)上全面布GPS網(wǎng)會(huì)取得相對比較好的效果。同時(shí)，要注意的是將這些測量點(diǎn)在布設(shè)范圍內(nèi)盡可能的均勻分布，以便更好的確定GPS網(wǎng)與地面網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。在確定煤礦測量點(diǎn)的布設(shè)范圍后，要根據(jù)整體測量面積來確定閉合圖形，這樣有利于通過增加審核條件的方式來提高測量布點(diǎn)的準(zhǔn)確度。在測量設(shè)備的選擇上，以三臺或者三臺以上的徠卡設(shè)備為宜，在觀測時(shí)間上五千米以內(nèi)的試點(diǎn)測量應(yīng)該控制在四十五分鐘，而五千米以上的試點(diǎn)的測量時(shí)間應(yīng)該相對延長，一般為一個(gè)小時(shí)左右為宜。保證測量時(shí)間可以有效的提高測量結(jié)果的精準(zhǔn)度和固定解的精確度。在平差處理的問題上，應(yīng)該通過對所得數(shù)據(jù)的分析得出合理的固定解，還要認(rèn)真的檢查同步環(huán)和異步環(huán)的吻合情況。如果設(shè)備啟動(dòng)后，應(yīng)該先對基線進(jìn)行處理，處理完成后再進(jìn)行三維無約束平差的精度校對，并將結(jié)果輸入已知坐標(biāo)系統(tǒng)中。

2.RTK技術(shù)在煤礦工程測量的應(yīng)用

（1）采剝現(xiàn)狀與地形測量。在采用傳統(tǒng)方法對其進(jìn)行測量時(shí)，需要對建立一些待測區(qū)域的控制點(diǎn)及圖根點(diǎn)，并將這些點(diǎn)標(biāo)注于工程現(xiàn)已掌握的各種圖紙資料中。這是最傳統(tǒng)的測量準(zhǔn)備工作，也是最不利于提高測量效率的做法，此后，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，工作中逐漸的采用全站儀和電子手薄配合地物編碼的形式對這種測點(diǎn)記錄進(jìn)行了改良。雖然方便了大比例尺的測量工作的開展，但是對于測量范圍內(nèi)的各種碎點(diǎn)也必須控制，以便控制和處理中心能夠?qū)崟r(shí)的反饋信息。而這些碎點(diǎn)的處理都需要工作人員進(jìn)行手動(dòng)排除，在作業(yè)的過程中，極易由于碎點(diǎn)的拼圖不當(dāng)導(dǎo)致返工，這也是非常不利于提高測量效率的。而RTK技術(shù)的出現(xiàn)就恰恰的避免了這些問題，因?yàn)镽TK技術(shù)的覆蓋范圍廣，所以一個(gè)測量點(diǎn)就可以滿足以10多公里為半徑的測區(qū)的測量要求。不僅避免了返工問題，還減少了由于控制點(diǎn)的轉(zhuǎn)移和重設(shè)以及重復(fù)導(dǎo)致的各種精度偏差。并且RTK技術(shù)的測量結(jié)果可以達(dá)到厘米級，其數(shù)據(jù)可以直接作為圖形測繪的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

（2）物探點(diǎn)、鉆孔、征地邊界、境界線等工程放樣。外業(yè)過程中，傳統(tǒng)的測量方法需要按照計(jì)劃中的定點(diǎn)隨時(shí)移動(dòng)鉆孔的位置和設(shè)備的擺放位置。這個(gè)過程通常需要多名工作人員的共同努力才能完成，不僅耗費(fèi)人力，還浪費(fèi)了測量工作的時(shí)間。另外，在移動(dòng)測試設(shè)備的時(shí)候，還要選擇較好的視野，以免其受到干擾因素?zé)o法正常的傳遞信號。而RTK技術(shù)的使用，則避免了這些放樣過程中的常見問題，通常只需要一個(gè)工作人員即可完成放樣工作，因?yàn)榉艠拥膶?shí)施主要是通過實(shí)時(shí)電子手薄的坐標(biāo)錄入功能實(shí)現(xiàn)的，不僅準(zhǔn)確而且高效。

4、結(jié)論

在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，GPS—RTK技術(shù)給測繪工作帶來了革命性的變化。它改變了傳統(tǒng)的測量模式，能夠?qū)崟r(shí)完成厘米級定位精度和在不通視的情況下遠(yuǎn)距離測量坐標(biāo)。它具有測量人員少、速度快、不需要通視觀測、精度高等特點(diǎn)，能夠極大地提高工作效率。

參考文獻(xiàn)

[1]李剛.《淺論GPS（RTK）測量在工程測量中的應(yīng)用》.《甘肅科技》，2011年23期.

[2]胡伍生.GPS測量原理及其應(yīng)用[M].北京：人民交通出版社.