GPS—RTK技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用分析

孫元峰

摘 要：礦山測量是礦物開采中不可缺少的環(huán)節(jié)，只有準(zhǔn)確的測量結(jié)果才能保證后續(xù)的開采順利進(jìn)行。當(dāng)前隨著我國各種高新技術(shù)不斷發(fā)展，礦山測量方面也逐漸將傳統(tǒng)的測量方法進(jìn)行轉(zhuǎn)變，在其中融入了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對礦山開采起到了推動性作用。本文就圍繞GPS-RTK技術(shù)于礦山測量中的應(yīng)用進(jìn)行分析，為今后進(jìn)一步完善礦山測量技術(shù)提供參考。

關(guān)鍵詞：GPS-RTK技術(shù)；礦山測量；應(yīng)用分析；研究

礦山測量是礦山建設(shè)、作業(yè)的基礎(chǔ)部分，其主要為礦山的整體設(shè)計(jì)、規(guī)劃、生產(chǎn)、勘探等方面提供有效數(shù)據(jù)信息，同時(shí)因?yàn)榈V山測量工作的特殊性，其不僅需要對礦山的井下開采、地上策劃提供服務(wù)，還需要通過相關(guān)工作平臺對礦山的地質(zhì)情況進(jìn)行分析，以此來進(jìn)一步保障礦開采的安全生產(chǎn)。

一、GPS-RTK的構(gòu)成部分和原理

1.軟件系統(tǒng)：其能夠?qū)?shí)時(shí)動態(tài)測量的功能以及質(zhì)量起到支持作用，同時(shí)還可以有效地保障準(zhǔn)確、可靠的測量結(jié)果以及可行的實(shí)時(shí)動態(tài)測量，因此具有十分重要的作用。

2.數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備：又被稱作數(shù)據(jù)鏈，用戶設(shè)備的接收機(jī)以及基準(zhǔn)站的無線電發(fā)射臺共同組成了數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備。其主要是以流動站與基準(zhǔn)站之間數(shù)據(jù)的傳輸速度、環(huán)境質(zhì)量以及距離等作為依據(jù)，科學(xué)合理地選擇其功率以及頻率。

3.GPS接收設(shè)備：因?yàn)殡p頻觀測值除了具有較高的精度之外，同時(shí)在對整周未知數(shù)進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候還具有快速準(zhǔn)確的特點(diǎn)，因此雙頻GPS接收機(jī)在流動站以及基準(zhǔn)站上都有所涉及。如果基準(zhǔn)站服務(wù)于數(shù)量較多的流動站，那么就要選擇與流動接收機(jī)的最高采樣率相同的接收機(jī)采樣率。

4.GPS―RTK測量技術(shù)的工作原理

GPS-RTK測量技術(shù)是建立在載波相位觀測值基礎(chǔ)上的實(shí)時(shí)動態(tài)定位系統(tǒng)，其組成部分包括基準(zhǔn)站、流動站、數(shù)據(jù)鏈?；鶞?zhǔn)站上GPS安置接收機(jī)，對所有可見的GNSS衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)觀測，并將其所觀測到的數(shù)據(jù)，通過無線電傳輸設(shè)備實(shí)時(shí)地發(fā)送給流動站。流動站上，GPS接收機(jī)在接收衛(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)動態(tài)相對定位原理，實(shí)時(shí)解算觀測數(shù)據(jù)，并在流動站手簿上顯示三維坐標(biāo)及其精度。

二、在礦山測量中GPS-RTK技術(shù)的具體應(yīng)用

1.放樣工作

在利用GPS-RTK技術(shù)開展放樣工作的時(shí)候，一定要結(jié)合測量區(qū)域的控制點(diǎn)情況，設(shè)計(jì)相應(yīng)的觀測規(guī)劃，嚴(yán)格按照相應(yīng)的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行放樣，一直到滿足礦區(qū)放樣精度要求為止。RTK用于校正的控制點(diǎn)坐標(biāo)一定要保證相對準(zhǔn)確，并且相應(yīng)大地坐標(biāo)也要相對準(zhǔn)確。在放樣工程點(diǎn)的時(shí)候，校正點(diǎn)一定要保證數(shù)量足夠、范圍合理、點(diǎn)間關(guān)系符合地域性。在采用此種技術(shù)進(jìn)行放樣的時(shí)候，主要包括兩種方式：點(diǎn)放樣、線放樣。在進(jìn)行具體放樣的時(shí)候，需要將設(shè)計(jì)點(diǎn)坐標(biāo)輸入電子簿中，之后在場地中進(jìn)行走動，結(jié)合GPS接收機(jī)的顯示情況，明確放樣點(diǎn)位置。此種測量技術(shù)可以進(jìn)行坐標(biāo)的直接放樣，具有精度高、操作簡單等特點(diǎn)，在礦山測量實(shí)踐中，不僅可以提高測量工作效率，還可以完善測量指導(dǎo)工作。

2.建立和使用礦區(qū)控制網(wǎng)

控制點(diǎn)之間相互通視是常規(guī)控制測量的要求，但是其具有不均勻的精度以及較為復(fù)雜的作業(yè)程序。在進(jìn)行控制測量工作的時(shí)候?qū)PS-RTK技術(shù)予以應(yīng)用能夠?qū)⒍ㄎ唤Y(jié)果迅速得出來，并且還可以對定位精度予以明確，從而使作業(yè)效率得到了極大地提升。GPS-RTK技術(shù)的運(yùn)用能夠使礦區(qū)控制網(wǎng)的要求得到充分地滿足，GPS控制網(wǎng)如果在幾個(gè)點(diǎn)同時(shí)運(yùn)用就能夠?qū)⒁粋€(gè)完整的礦區(qū)覆蓋起來。而且GPS-RTK技術(shù)還具備厘米級的精度，所以在礦區(qū)進(jìn)行控制網(wǎng)的布設(shè)過程中運(yùn)用GPS-RTK技術(shù)除了能夠滿足規(guī)范的精度要求之外，同時(shí)還具備省時(shí)省力以及快捷方便的優(yōu)勢。

3.對坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)進(jìn)行求取

要想使原始大地的經(jīng)緯坐標(biāo)系統(tǒng)能夠在GPS-RTK技術(shù)當(dāng)中向著當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)系統(tǒng)的形式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，就應(yīng)該先將坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)計(jì)算出來。在這個(gè)過程中需要建立不少于三個(gè)的高精度的當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)值，然后才能夠?qū)⒆鴺?biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)求取出來。利用GPS-RTK技術(shù)就能夠?qū)⒆鴺?biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)快速的求取出來。

4.測量礦區(qū)地面形變

傳統(tǒng)礦區(qū)地面變化測定時(shí)，需要針對同一地面點(diǎn)的水平位置、高程在不同時(shí)間實(shí)施測定，之后將實(shí)時(shí)測定的結(jié)果與之前測定的結(jié)果相對比，經(jīng)過計(jì)算得出地面點(diǎn)位置是否下沉以及移動的數(shù)據(jù)，這樣的測量方式可以為礦山規(guī)劃提供準(zhǔn)確的分析結(jié)果，但同時(shí)這樣測定方式相對較為費(fèi)時(shí)。而使用GPS-RTK技術(shù)于地面變化測定中，會通過地變形檢測網(wǎng)的輔助來對其完成，具體操作為，首先在需要就行測定的礦區(qū)部位安置形變觀測點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)，之后與變形監(jiān)測網(wǎng)相連，通過相關(guān)儀器對這些觀測點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析，之后在通過計(jì)算機(jī)對各部分變化的數(shù)據(jù)整合計(jì)算得出結(jié)果，無需過多的人工操作，整體更為省時(shí)。此外，因?yàn)镚PS-RTK技術(shù)在礦區(qū)地面變化檢測中使用的是GPS靜態(tài)定位，所以數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確的，最終的測定結(jié)果也更具可行性與科學(xué)性。

5.測量礦區(qū)工程

礦區(qū)的測量屬于整體測量工作中的重點(diǎn)，而因?yàn)榈V山的工作區(qū)域許多都處于山區(qū)或者丘陵地區(qū)，所以可以直觀進(jìn)行測量的位置較少，超高的森林覆蓋率也為測量工作帶來了阻礙。常規(guī)的測量技術(shù)缺乏靈活性，所以測量的效率與精準(zhǔn)度往往都達(dá)不到預(yù)期要求。而GPS-RTK技術(shù)可以很好的將上述問題解決，其主要使用鉆孔放樣以及整體地形地貌勘察、露天高校采場驗(yàn)收等方式完成礦區(qū)工程測量工作。此外，GPS-RTK技術(shù)還可以使用于其他相關(guān)工程測量工作中。對彌補(bǔ)測量數(shù)據(jù)不足、偏差等問題十分有效。

6.采剝現(xiàn)狀與地形測量

在傳統(tǒng)礦山測量中，需要在待測區(qū)域中設(shè)定圖根點(diǎn)以及控制點(diǎn)，并將這些點(diǎn)在施工圖紙中標(biāo)注出來，方便后續(xù)測量工作的開展，這樣的測量方法不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力最后標(biāo)注的結(jié)果還有可能會出現(xiàn)偏差，導(dǎo)致整體測量工作返工。針對這些不足，在測量中增加了GPS-RTK技術(shù)應(yīng)用，首先GPS-RTK技術(shù)整體應(yīng)用范圍較廣，其中的一個(gè)監(jiān)測點(diǎn)可以滿足12公里內(nèi)的測量區(qū)域的測量要求，并且通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行的精準(zhǔn)計(jì)算，結(jié)果更具科學(xué)性與準(zhǔn)確性，有效減少了返工的可能性，加強(qiáng)了對控制點(diǎn)的檢測度，避免檢測數(shù)據(jù)中各種精度的偏差，對礦山作業(yè)有很強(qiáng)的促進(jìn)作用。

7.土方工程量驗(yàn)收測量

用GPS-RTK在采場測量，如果信號好的話每2s-4s能完成一個(gè)點(diǎn)，精度能達(dá)到2cm―3cm，GPS還能配合成圖軟件形成管理一體化數(shù)據(jù)鏈，減少數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)抄、輸入等中間環(huán)節(jié)并實(shí)現(xiàn)CASS制圖數(shù)字化。非蔭蔽礦區(qū)可考慮建立單基站CORS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無人值守，用VRS技術(shù)提供GPS實(shí)時(shí)測量數(shù)據(jù)服務(wù)，滿足采沙場、采石場等露天礦山工程測量等動態(tài)項(xiàng)要求且連續(xù)可靠。

三、結(jié)語

實(shí)踐證明RTK測量技術(shù)給現(xiàn)代礦山測量帶來了重大的技術(shù)變革，大大減輕了礦山測量工作者的勞動強(qiáng)度，同時(shí)，隨著礦山測量技術(shù)的不斷發(fā)展和煤炭需求量的增加，礦山測量的手段和儀器都將不斷更新?lián)Q代，現(xiàn)階段比較先進(jìn)的GPS―RTK技術(shù)必定被更高水平的測量技術(shù)所取代，礦山測量一定能夠?qū)崿F(xiàn)測量精度更高，測量效率更高，測量工作量大大降低。

參考文獻(xiàn)：

[1]秦京濤， 劉凱， 劉冰冰. GPS-RTK技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用分析[J]. 工程技術(shù)：全文版：00250-00250.

[2]陸森才. GPS RTK技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用分析[J]. 大科技， 2015（31）.

[3]張偉. GPS-RTK技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用分析[J]. 地球， 2015（6）.

[4]張鵬， 劉建明. GPS-RTK技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用分析[J]. 建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)， 2016（20）.