煤田地質(zhì)勘探測(cè)量中RTK的應(yīng)用

■張永旭

（甘肅煤田地質(zhì)局一三三隊(duì) 甘肅 白銀730913）

煤田地質(zhì)勘探測(cè)量中RTK的應(yīng)用

■張永旭

（甘肅煤田地質(zhì)局一三三隊(duì) 甘肅 白銀730913）

本文首先說(shuō)明RTK技術(shù)原理，結(jié)合具體工程案例詳細(xì)闡述煤田地質(zhì)勘探測(cè)量中RTK應(yīng)用。

煤田地質(zhì)勘探RTK測(cè)量鉆探

1 RTK技術(shù)原理

RTK實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分技術(shù)是項(xiàng)以載波相位觀測(cè)為基礎(chǔ)的實(shí)時(shí)差分GPS測(cè)量技術(shù)，利用2臺(tái)或以上GPS接收機(jī)同時(shí)接收衛(wèi)星信號(hào)，其中1臺(tái)安置在已知坐標(biāo)點(diǎn)上作基準(zhǔn)站，其它作移動(dòng)站。在RTK作業(yè)模式下基準(zhǔn)站移動(dòng)站保持同時(shí)跟蹤至少5顆衛(wèi)星，基準(zhǔn)站不間斷的對(duì)可見(jiàn)衛(wèi)星進(jìn)行觀測(cè)，并把帶有已知點(diǎn)位置數(shù)據(jù)，發(fā)送給移動(dòng)站接收機(jī)，移動(dòng)站接收機(jī)將自己采集的GPS觀測(cè)值和接收來(lái)自基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)，組成差分觀測(cè)值進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，求得三維坐標(biāo)。

2 煤田地質(zhì)勘探測(cè)量中RTK應(yīng)用

2.1 勘探網(wǎng)及控制測(cè)量

RTK測(cè)量精度、速度和經(jīng)濟(jì)效益都較好，它將逐步替代常規(guī)控制測(cè)量方式成為各地質(zhì)勘探網(wǎng)及其控制網(wǎng)建立的主要手段。據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)：邊長(zhǎng)10~15kmGPS基線向量，如觀測(cè)時(shí)刻的衛(wèi)星很多和外部觀測(cè)條件好，可采用快速靜態(tài)定位模式。如在平原開闊地區(qū)可嘗試RTK模式；邊長(zhǎng)5~10km二、三、四等基本控制網(wǎng)，可優(yōu)先采用GPS快速靜態(tài)定位模式。設(shè)備條件許可和外部觀測(cè)環(huán)境合適時(shí)，也可使用RTK測(cè)量模式；邊長(zhǎng)<5km控制網(wǎng)基線則據(jù)具體條件和要求選用RTK方法和快速靜態(tài)定位方法。

2.2 地形測(cè)量

RTK測(cè)量技術(shù)不要求通視和頻繁地?fù)Q站，且可多個(gè)流動(dòng)站同時(shí)工作。與全站儀相比，采用RTK方式進(jìn)行地形測(cè)量速度會(huì)更快，效率更高。在地質(zhì)找礦所需大比例尺地形測(cè)圖中，地形條件較好時(shí)可直接利用RTK采集各地貌要素。但在地形條件差時(shí)，測(cè)繪工作人員還需將RTK和全站儀配合起來(lái)采集地形要素。

2.3 工程點(diǎn)布設(shè)

利用RTK定位技術(shù)同樣可改進(jìn)傳統(tǒng)工程點(diǎn)連測(cè)方法，減少野外工作時(shí)間，來(lái)提高工作效率和勘測(cè)區(qū)工程點(diǎn)位布設(shè)精度。測(cè)量技術(shù)人員利用RTK布設(shè)工程點(diǎn)程序如：在地質(zhì)勘探工程區(qū)首級(jí)控制網(wǎng)基礎(chǔ)上，合理確定礦區(qū)工程點(diǎn)地理分布；將設(shè)計(jì)工程點(diǎn)坐標(biāo)輸入到GPS機(jī)；③利用RTK放樣功能把工程點(diǎn)布設(shè)到實(shí)地。

2.4 勘探線剖面測(cè)量

地質(zhì)鉆孔基本上都要設(shè)立在勘探線上，為此需作勘探線剖面測(cè)量。要能為勘探設(shè)計(jì)、工程布設(shè)、儲(chǔ)量計(jì)算和綜合研究提供準(zhǔn)確資料，勘探線剖面測(cè)量應(yīng)嚴(yán)格按要求及礦區(qū)設(shè)計(jì)要求完成。傳統(tǒng)勘探線剖面測(cè)量由工作人員布設(shè)剖面起始點(diǎn)，測(cè)量人員由起始點(diǎn)按剖面設(shè)計(jì)方向定線，沿給定方向線上測(cè)定剖面測(cè)站點(diǎn)、剖面點(diǎn)、剖控點(diǎn)。

3 應(yīng)用案例分析

3.1 工程概況

為開拓市場(chǎng)范圍，進(jìn)一步挖掘潛在煤炭資源，決定在某地區(qū)進(jìn)行煤炭勘探。本區(qū)平面坐標(biāo)據(jù)1954年北京坐標(biāo)系，高程用1956年黃海高程系，平面投影為高斯正形投影，6度分帶，中央子午線117度，帶號(hào)20。首級(jí)控制點(diǎn)為某物探測(cè)量總公司測(cè)繪院所做D級(jí)GPS控制點(diǎn)，其高程為GPS成果。此次地質(zhì)勘探工程測(cè)量采用易測(cè)E650RTK系統(tǒng)，26通道，內(nèi)置高精度雙頻GPS天線，動(dòng)態(tài)水平精度: ±1cm+1ppm，動(dòng)態(tài)垂直精度:±2cm+1ppm，RTK作用距離:15～20km。易測(cè)E650RTK系統(tǒng)滿足勘探工程測(cè)量規(guī)范。

3.2 控制測(cè)量

為滿足本區(qū)地質(zhì)勘探工程測(cè)量需要，控制網(wǎng)有控制面積大、精度高、使用頻繁等特點(diǎn)?？碧絽^(qū)測(cè)量導(dǎo)線大多位于地面，隨時(shí)間流逝，這些點(diǎn)常被破壞，影響工程測(cè)量進(jìn)度，如何快速精確地提供控制點(diǎn)，直接影響工作效率。應(yīng)用RTK技術(shù)無(wú)論是在作業(yè)精度，還是作業(yè)效率上都有明顯優(yōu)勢(shì)。本區(qū)已有某煤物探測(cè)量總公司測(cè)繪院所做D級(jí)GPS控制點(diǎn)。將基準(zhǔn)站架設(shè)于勘探區(qū)中高點(diǎn)上，將移動(dòng)站架設(shè)于2個(gè)以上已知D級(jí)GPS控制點(diǎn)上校正，得校正參數(shù)。在勘探區(qū)布設(shè)控制點(diǎn)，在移動(dòng)站固定解狀態(tài)下測(cè)得并記錄控制點(diǎn)三維坐標(biāo)。在本區(qū)共布設(shè)控制點(diǎn)20個(gè)等級(jí)為E級(jí)GPS控制點(diǎn)。

3.3 勘探線測(cè)設(shè)

地質(zhì)人員通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地勘查后，據(jù)地形條件結(jié)合原有區(qū)域資料，確定礦體走向，在本勘探區(qū)設(shè)計(jì)8條東西走向勘探線。地質(zhì)及測(cè)量人員據(jù)地形地質(zhì)圖上勘探線，量取勘探線設(shè)計(jì)坐標(biāo)，據(jù)坐標(biāo)將GPS基準(zhǔn)站架設(shè)于區(qū)內(nèi)高點(diǎn)上，再將移動(dòng)站架設(shè)于已知控制點(diǎn)上校正，校正后將勘探線設(shè)計(jì)坐標(biāo)布放于實(shí)地，并埋設(shè)標(biāo)志并編號(hào)。將設(shè)計(jì)點(diǎn)位布放于實(shí)地時(shí)應(yīng)用RTK測(cè)量出點(diǎn)位實(shí)際高程，實(shí)際高程與設(shè)計(jì)高程如在規(guī)定限差內(nèi)則取其平均值，并記錄下來(lái)，如超差則查找原因并解決，直到滿足限差為止。

3.4 鉆探工程測(cè)量

鉆探工程主要用以查明煤炭范圍、深度、厚度及其變化情況。通過(guò)打鉆，把地下煤心取出，作觀察分析資料。鉆探是勘探階段主要手段。本次地質(zhì)工作已進(jìn)入勘探階段，地質(zhì)人員據(jù)礦體走向和賦存情況在地質(zhì)地形圖上設(shè)計(jì)鉆孔20個(gè)，鉆孔間距1×1km。地質(zhì)人員及測(cè)量人員據(jù)地形地質(zhì)圖上鉆孔位置量取鉆孔設(shè)計(jì)坐標(biāo)。

3.4.1 鉆孔布設(shè)

布孔一般由地質(zhì)人員、鉆機(jī)人員和測(cè)量人員共同商定，但主要由地質(zhì)人員決定。將GPS基準(zhǔn)站架設(shè)于高點(diǎn)上，將移動(dòng)站架設(shè)于兩個(gè)已知控制點(diǎn)上校正，校正后據(jù)鉆孔設(shè)計(jì)坐標(biāo)布設(shè)于實(shí)地。如鉆孔實(shí)際位置受地形及道路交通條件影響，可據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件適當(dāng)移動(dòng)位置，測(cè)取鉆孔布設(shè)坐標(biāo)，匯報(bào)地質(zhì)人員，將鉆孔坐標(biāo)繪于地形地質(zhì)圖上，如滿足要求則確定孔位，并設(shè)置木樁標(biāo)志。如不滿足要求，則據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況和地質(zhì)情況討論，最終確定。

3.4.2 鉆孔定測(cè)

鉆機(jī)施工中需對(duì)鉆孔坐標(biāo)進(jìn)行初測(cè)。因鉆塔遮擋GPS衛(wèi)星信號(hào)，使用RTK進(jìn)行控制點(diǎn)校正后，對(duì)鉆塔四邊角進(jìn)行測(cè)量并記錄坐標(biāo)，將四個(gè)坐標(biāo)求取平均值即可得鉆孔孔位初測(cè)坐標(biāo)。

在鉆孔施工完畢封孔后，需對(duì)鉆孔進(jìn)行復(fù)測(cè)。將基準(zhǔn)站架設(shè)到鉆孔附近空曠處，將移動(dòng)站架設(shè)于鉆孔附近2個(gè)以上已知控制點(diǎn)上進(jìn)行校正，校正后將移動(dòng)站架設(shè)于封孔標(biāo)石中心測(cè)量并記錄坐標(biāo)，此坐標(biāo)即為鉆孔最終復(fù)測(cè)坐標(biāo)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上，RTK在地質(zhì)勘探中具有廣泛應(yīng)用領(lǐng)域，為我國(guó)國(guó)防建設(shè)、工業(yè)改造和社會(huì)生活做出了突出貢獻(xiàn)。但我國(guó)還處于發(fā)展中國(guó)家，各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)建設(shè)還有待提高，相關(guān)技術(shù)人員要不斷進(jìn)行科技創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。

[1]高井祥.測(cè)量學(xué) [R].中國(guó)徐州:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社.2004

[2]劉峰，廖方興.淺談GPSRTK在某煤田勘探工程測(cè)量中的應(yīng)用 [J].新疆有色金屬，2009（4）.

P62[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-12-291-1