GPS-RTK技術(shù)在礦山測量中的技術(shù)應用

葉爾蘭別克·熱合曼都拉（新疆喀拉通克礦業(yè)責任有限公司 富蘊 836107）

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GPS-RTK技術(shù)在礦山測量中的技術(shù)應用

葉爾蘭別克·熱合曼都拉
（新疆喀拉通克礦業(yè)責任有限公司 富蘊 836107）

摘要隨著科學技術(shù)的發(fā)展進步，礦山測量技術(shù)也在不斷地實現(xiàn)革新和突破，GPS-RTK技術(shù)就是礦山測量技術(shù)不斷發(fā)展的結(jié)果，并在多種測量領(lǐng)域得到廣泛應用和推廣。本文以RTK技術(shù)及其工作原理的闡述為著眼點，分析探討了該技術(shù)在測量領(lǐng)域應用的優(yōu)點，以及其在礦山測量中的技術(shù)要求和可能出現(xiàn)的問題及其應對措施，希望對今后的測量工作，特別是礦山測量工作提供有意義的借鑒和幫助。

關(guān)鍵詞RTK技術(shù)礦山測量中繼站

DOI∶10.16206/j.cnki.65-1136/tg.2016.01.003

從靜態(tài)、快速靜態(tài)測量到DGPS動態(tài)差分技術(shù)和載波相位差分實時動態(tài)測量技術(shù)（因其英文為Real-Time-Kinematic，固以下簡稱RTK技術(shù)），GPS等全球定位系統(tǒng)的發(fā)展促進了測量技術(shù)（尤其是礦山測量技術(shù)）的變革和突破。RTK技術(shù)在測量領(lǐng)域的出現(xiàn)和應用，打破了野外測量所受到的傳統(tǒng)光學儀器要求的通視限制，可以測量的基線距離也較以前增長，并且測量速度快、準確度高，在礦山測量領(lǐng)域得到了普遍認可和應用。

1　RTK技術(shù)及其工作原理概述

RTK技術(shù)是一種GPS實時載波相位差分測量技術(shù)，其主要原理是將GPS技術(shù)與數(shù)傳技術(shù)相結(jié)合，實時實地進行測算和數(shù)據(jù)處理，并在一兩秒內(nèi)得出高度精確的位置信息。

在所有的測量中都會設有基準站和流動站，應用RTK技術(shù)時要先在基準站和流動站上分別放置一臺接收機，這樣不同站的接收機可以同時接收到同一臺GPS衛(wèi)星的發(fā)射信號，然后經(jīng)過各自系統(tǒng)的處理得出不同的信息?；鶞收緦⒌贸龅男畔⑴c已知位置信息進行比較，得到差分改正值。該差分值通過無線電或GPRS網(wǎng)絡實時傳遞給流動站，與此同時，流動站還接收來自GPS的觀測數(shù)值，然后利用自身系統(tǒng)測算處理所接收到的所有信息，從而將差分改正值進一步精確化，得到最終的位置信息值。而這整個定位過程僅僅需要幾秒鐘，可見RTK技術(shù)的效率之高。

2　RTK技術(shù)的優(yōu)點

2.1作業(yè)難度小、效率高

在信號覆蓋范圍內(nèi)，用RTK技術(shù)測量一般的地形地勢時，可以一次性完成任務，且僅需一人，也不需要搬站，不僅難度小，而且效率高，充分體現(xiàn)了RTK技術(shù)的優(yōu)點。降低了測繪工作者的數(shù)量和勞動量，同時也節(jié)省了不少費用。

2.2定位準確、數(shù)據(jù)安全可靠

在正常的作業(yè)條件下和一定的作業(yè)半徑范圍內(nèi)（一般為4 km），RTK技術(shù)的測量精度和準確度能達到毫米級，例如平面精準度是10 mm+2×10-6m，高程精準度是20 mm+2×10-6m。只有這樣高精準度的定位信息，才能提供安全可靠的數(shù)據(jù)，提高測量質(zhì)量。

2.3打破作業(yè)中的多種條件限制

因為RTK技術(shù)突破了傳統(tǒng)的光學通視要求，采用電磁波通視，所以在氣候、能見度等方面的要求也沒有以往那樣嚴格。此外，由于電磁波的實物穿透性極強，很容易克服由地形復雜、地物障礙造成的困難，能在極短的時間內(nèi)獲得測量位置坐標，從而打破了作業(yè)過程中的各種條件限制。

2.4自動化、集成化程度高，測繪功能強大

與傳統(tǒng)測量技術(shù)相比，RTK技術(shù)多采用流動站內(nèi)裝式軟件控制系統(tǒng)，自動化、集成化程度高，無需人工操縱，進而減少了人工誤差。并且其測繪功能大，可以進行多種類多形式的測繪。這些特點保證了RTK作業(yè)的精準度和質(zhì)量。

2.5操作簡便，能高效處理數(shù)據(jù)

RTK技術(shù)在設站時進行了專業(yè)的設備設置，簡單易操作，能很快地進行輸入、存儲、處理、轉(zhuǎn)換和輸出等一系列數(shù)據(jù)處理過程，并且可以快捷地與計算機和其它測量儀器間進行信息的交換，從而高效地處理測量數(shù)據(jù)。

3　RTK技術(shù)在礦山測量應用中的要求

3.1基準站的設置條件

在礦山測量中，要應用RTK技術(shù)，就要滿足基準站的安置條件∶首先，基準站的位置必須選擇在地勢較高、電臺信號覆蓋面積廣的地區(qū)；其次，基準站必須設立在條件優(yōu)良、坐標精確的已知或未知點上；最后，在基準站為中心的200 m半徑范圍內(nèi)，應當避開高壓電、無線電和GPS信號反射源的干擾，以免出現(xiàn)多路徑效應或?qū)е聰?shù)據(jù)鏈的丟失。

3.2流動站的配置要求

進行礦山測量時，對流動站的設置有以下要求∶（1）按操作要求連接好流動站各個附件設備。（2）根據(jù)工程項目確定工程名稱。

（3）根據(jù)測區(qū)位置準確地輸入當?shù)匾阎鴺宿D(zhuǎn)換參數(shù)。

（4）在手簿中準確無誤地輸入所需要的放樣坐標，以便在測量時進行快捷、準確的放樣，節(jié)省作業(yè)時間。

4　RTK技術(shù)在礦山測量中的應用

RTK技術(shù)在礦山測量中已得到廣泛應用，印度尼西亞塔里阿布鐵礦的測量就是一個典型的實例。礦區(qū)的管理、開采、監(jiān)督、環(huán)境整治等工作都離不開礦山測繪，需要測量工作提供準確可靠的信息。塔里阿布鐵礦由于地形地表情況復雜，測量難度大，然而自從采用了GPS-RTK測量技術(shù)，礦工們能高效快捷地測算出礦區(qū)所需的數(shù)據(jù)信息，促進了礦山各方面工作的運行，為礦區(qū)工作帶來很多便利。

RTK在礦區(qū)工作中有很多超越傳統(tǒng)的優(yōu)勢∶一是大大減少了人員投入。RTK測量因為自動化程度高，只需三、四人操作，減少了勞務費用，也降低了人為誤差，提高了精準度和效率；二是基準站和流動站相互結(jié)合進行測量工作，無需布設其他測繪點，且基準站可以在有效半徑內(nèi)長期使用，無需遷站；三是可以用RTK技術(shù)可以配合全站其他儀器進行直接測量，提高測量速度和精準度；四是RTK技術(shù)能夠現(xiàn)場提供所測量地理位置的三維坐標及其精準度，并且還能查看坐標的精度，促進測量工作的深入。由于這些優(yōu)點，GPS-RTK技術(shù)在礦山測量中被視為測繪好幫手，備受青睞。

5　RTK技術(shù)在礦山測量中出現(xiàn)的問題及其解決辦法

5.1中繼站技術(shù)解決信號問題

信號對于RTK技術(shù)來說相當重要，然而在實際測量中，因為高樓、林區(qū)、礦坑等實際情況的限制，RTK基準信號不能實現(xiàn)大面積的覆蓋，導致出現(xiàn)一些測量盲區(qū)，給RTK實時測量帶來阻礙。在有些礦區(qū)信號達到了全覆蓋，但卻很微弱，同樣對測量工作形成影響。對于這種種的信號限制，專業(yè)人員經(jīng)過一系列的技術(shù)研究后，提出了一套有效的解決措施，即中繼站技術(shù)，該技術(shù)通過增設一種網(wǎng)絡物理接收設備，將RTK基準站的信號進行差分擴散，從而實現(xiàn)信號的全覆蓋，有效解決測量盲區(qū)問題。

5.2分時段測量解決電離層干擾問題

研究發(fā)現(xiàn)，中午時分，由于受電離層的干擾，利用RTK技術(shù)測量時接受到的衛(wèi)星數(shù)時多時少，有時由于不能接收到來自全5顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)，導致初始化時間過長甚至是不能初始化，使測量工作無法正常進行。而在上午11：00之前和下午3：30之后，電離層干擾減少，RTK的測量速度和精準度都有大幅提高。因此，為了減少電離層的干擾，應分時段進行測量，避開中午時分。

5.3測區(qū)控制點聯(lián)測解決高程異常值問題

在山區(qū)、高原等高程起伏較大的測區(qū)，測量往往會出現(xiàn)不小誤差，使得大地高程與海拔高程之間的相互轉(zhuǎn)換工作變得相對困難，而且轉(zhuǎn)換值的準確度也不高，出現(xiàn)異常值。這些異常值最終會導致整個測量工作質(zhì)量和效率的低下。為了很好的解決高程異常值的問題，各個測量點應與測區(qū)分布均勻的控制點聯(lián)測，以獲得精確的高程轉(zhuǎn)換參數(shù)。

5.4選用好質(zhì)量機型解決精準度和穩(wěn)定性問題

不同質(zhì)量和型號的RTK機所測出的數(shù)值的精確度和穩(wěn)定性相差較大，再加上天氣、衛(wèi)星、數(shù)據(jù)鏈傳輸?shù)葼顩r的影響，這些差別會在無形中再次擴大。針對這種狀況，在測量時要選用精度和穩(wěn)定性都較好的高質(zhì)量機型，另外，要在已布設好的控制點周圍增設一些檢核點，對RTK的測量結(jié)果及其質(zhì)量進行檢，以增強測量的精準度和穩(wěn)定性。

6　結(jié)語

不可否認，GPS-RTK技術(shù)改變了傳統(tǒng)的礦山測量形式，實現(xiàn)了人員投入少、電磁波通視、測量高效快捷、精準度高等工作目標，給測繪工作帶來了革命性的變化，極大地提高了工作效率。但同時它的作業(yè)也有賴于一定的衛(wèi)星數(shù)、健全的中繼站、穩(wěn)健的數(shù)據(jù)鏈等其他技術(shù)條件，這就要求我們在今后的測量工作中要不斷地完善GPS-RTK技術(shù)，使其更好地服務于測量工作，尤其是完服務于有一定復雜度和難度的礦山測量工作。

參考文獻

［1］喬永利.GPS-RTK在礦山測量中的應用研究［J］.科技傳播.2011（01）.

［2］賈志忠.GPS在礦山測量中的工作原理及應用分析［J］.科技資訊.2011（03）.收稿：2015-07-25