GPS-RTK測繪技術(shù)在煤礦整裝勘查中的應(yīng)用

常智勝

（貴州省地礦局一一三地質(zhì)大隊，貴州六盤水 553001）

GPS-RTK測繪技術(shù)在煤礦整裝勘查中的應(yīng)用

常智勝

（貴州省地礦局一一三地質(zhì)大隊，貴州六盤水 553001）

GPS-RTK測繪技術(shù)，可以為煤礦整裝勘查測繪工作帶來極大的方便。以GPS-RTK測繪技術(shù)，在盤縣保田煤炭整裝勘查測繪工作中的應(yīng)用為研究對象，從控制測量、勘探線測量及鉆孔、探槽、剝土工程點測量等幾個方面，淺析在煤礦整裝勘查工作中，GPS-RTK測繪技術(shù)應(yīng)用的先進性和方便性，并且對本次盤縣保田煤炭整裝勘查測繪工作的精度進行了檢測，充分證明了GPS-RTK測繪技術(shù)，在此項工作中完全能滿足精度要求，充分論證在煤礦整裝勘查測繪工作中，GPS-RTK測繪技術(shù)所發(fā)揮的積極作用。

煤礦整裝勘查；GPS-RTK測繪技術(shù)；方法應(yīng)用

煤礦整裝勘查作為我國整合煤炭資源量、探明煤炭資源儲備的一種重要工作手段，必不可少的要應(yīng)用測繪技術(shù)進行控制測量、勘探線測量及工程點測量（包括鉆孔工程測量、探槽工程測量及剝土工程測量等）。而在測繪領(lǐng)域，GPS-RTK測繪技術(shù)以其定位精度高、觀測時間短、觀戰(zhàn)間無需通視、可提供三維坐標、操作簡便、全天候作業(yè)及功能多應(yīng)用廣等優(yōu)點，被廣泛運用在煤礦整裝勘查的工程測量中。

Real Time Kinematic測繪技術(shù)（簡稱RTK）即全天候?qū)崟r動態(tài)定位技術(shù)，是GPS測繪技術(shù)和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的完美結(jié)合。GPS-RTK測量過程一般包括：基準站選擇和設(shè)置、移動站的設(shè)立等（徐紹銓等，2003）。GPS-RTK定位的數(shù)據(jù)處理過程是基準站和移動站之間的單基線處理過程，基準站和移動站的觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量好壞、無線電的信號傳播質(zhì)量好壞對定位結(jié)果的影響很大。野外施測時，測站位置的選擇對觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量、無線電傳播影響很大。移動站作業(yè)點是由工作任務(wù)決定的觀測地點，所以，基準站位置的選擇非常重要（陶世龍，2012）。

1 測區(qū)概況

貴州省盤縣保田煤炭整裝勘查區(qū)位于貴州省南西部，其地理坐標為東經(jīng)：東經(jīng)10430 52104 53 26；北緯2520 06～2529 44。東西長22.75km，南北寬約17.75km，面積262.53km2。行政區(qū)劃上分屬盤縣忠義鄉(xiāng)、新民鄉(xiāng)、保田鎮(zhèn)、普田鄉(xiāng)管轄?？辈閰^(qū)位于盤縣南東部，地勢北西高南東低，最高點在勘查區(qū)北部胡家箐梁子山頂，海拔為1987.8m；最低點在勘查區(qū)南東角樓下河，海拔為1060m，為當?shù)刈畹颓治g基準面；相對高差達927.8m，一般地區(qū)多為1500～1800m，為中中山地貌。測區(qū)有多條鄉(xiāng)村毛石路到達，行車狀況較差。

2 測繪儀器介紹

本次外業(yè)測量儀器使用中海達F61 GNSS GPSRTK儀器（1+5）一臺套（儀器經(jīng)省級質(zhì)監(jiān)部門質(zhì)檢合格），采用儀器配套的HDS2003全球版解算軟件進行內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)結(jié)算，采用南方CASS7.0數(shù)字化軟件進行成圖。經(jīng)綜合分析研究，本次采用GPS-RTK對本次煤炭整裝勘查區(qū)進行靜、動態(tài)野外測量。

3 施測方法

3.1 作業(yè)依據(jù)及采用測量成果

作業(yè)依據(jù)《地質(zhì)礦產(chǎn)勘探測量規(guī)范》（GB/ T18341-2001）、《全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》（GB/ T18314-2009）及《工程測量規(guī)范》（GB50026-2007）。

該項目采用國土資源局提供的3個國家C級控制點作為此次測量的平面坐標和高程起算點（其中：點1、點2作為首級控制測量點，點3作為檢核點），并以1985年國家高程基準為高程系統(tǒng)，采用1980年西安坐標系和1954年北京坐標系兩套坐標系統(tǒng)。經(jīng)實地觀察和復(fù)測，以上國家C級控制點標示標牌及中心石樁完好，控制點平面坐標及高程精度良好，標石和其成果符合規(guī)范的要求，可以作為此次煤炭整裝勘查工作中控制測量的起算點。

3.2 控制測量

通過GPS靜態(tài)技術(shù)引測當?shù)貒辆痔峁┑膰铱刂泣cC級點布設(shè)首級控制網(wǎng)，經(jīng)過嚴格計算平差后作為測區(qū)平面和高程起算點。使用的儀器為中海達F61-GNSS-GPS靜態(tài)接收機。在進行GPS靜態(tài)定位時，認為在整個數(shù)據(jù)觀測過程中，接收機天線的空間位置相對于地球保持不變；在進行數(shù)據(jù)處理時，則將接收機天線的位置作為一個不隨時間變化的量。GPS相對定位則指的是在進行定位時，多臺GPS靜態(tài)接收機進行同步觀測，采集同一時段的觀測數(shù)據(jù)；在后期進行室內(nèi)數(shù)據(jù)處理時，則利用這些同一時段觀測的數(shù)據(jù)，計算出同一時段觀測站的相對位置（坐標/基線向量）（劉淑聰?shù)龋?011）。

具體的觀測模式就是將多臺接收機放在不同的測站上進行同步觀測，時間控制在45～60min。接收機測定出在觀測期間到衛(wèi)星的偽距及載波相位等觀測值，并記錄在相應(yīng)的存儲器中。等觀測結(jié)束后，我們將數(shù)據(jù)下載，傳輸?shù)接嬎銠C中，采用儀器配套的HDS2003全球版解算軟件進行內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)結(jié)算。數(shù)據(jù)的處理過程包括基線處理、坐標轉(zhuǎn)換、網(wǎng)平差以及高程轉(zhuǎn)換，最后計算出高精度的網(wǎng)點坐標。

本次控制測量完成勘查區(qū)E級GPS控制點101個，平差后最弱點平面位置中誤差（GPS39）±0.0419，最弱邊邊長相對中誤差（GPS94-GPS95）：1:44373，各項限差均滿足規(guī)范要求。

3.3 勘探線測量

根據(jù)設(shè)計的勘探線的分布情況確定勘探線剖面的方位和長度，采用動態(tài)GPS測量（RTK）技術(shù)進行測量，一共投入6臺套中海達雙頻雙星GPS接收機，1臺作基站，5臺作流動站，每天可以開展5個測量小組，同時進行實時放樣測量。測量時選擇線放樣測量的方法，先在電子手簿鐘輸入勘探線兩端平面坐標確定勘探線的方位，再依據(jù)地質(zhì)專業(yè)技術(shù)人員給定的勘探線長度實施測量，在測量過程中觀測手薄將提示偏離勘探線的距離和離端點的直線距離，測量人員根據(jù)手薄提示的距離參數(shù)適當調(diào)整前進的路線，從而快速準確地沿著勘探線完成測量，得出勘探線中間點的平面坐標和高程值。根據(jù)勘查設(shè)計的要求，要按1：5000的比例尺進行勘探線測量，相鄰測點的點距需控制在50m左右，地形起伏變化大的地方要加密測量點，地形平緩的區(qū)域可適當放大測點的點距。在每個測點上釘有木樁，在木樁上用紅色油漆編號，整個測量過程均有地質(zhì)技術(shù)人員參與，且對在勘探線上的地質(zhì)界線點位置實地認定后測量，本測區(qū)共完成勘探線測量127.937km。

3.4 鉆孔、探槽及剝土工程點的測量

鉆孔、探槽及剝土工程點的測量，由相關(guān)地質(zhì)技術(shù)人員跟隨指認測量。采用中海達F61 GNSS GPS-RTK進行動態(tài)觀測，直接求取鉆孔、探槽及剝土工程點平面坐標和高程值。本次共測量鉆探工程點共29個；探槽工程4條；剝土工程點13個。RTK定位精度：平面：±1.0cm+1ppm， 高程：±2.0cm+1ppm，各項限差均達到規(guī)范要求。

3.5 精度檢測

在進行野外測量時還采用了3種方法進行精度的檢測，其方法如下：①在控制點位置架設(shè)移動站采集實時數(shù)據(jù)，得出三維坐標與已知坐標數(shù)據(jù)進行對比，共檢測25個點；②在不同的時段對已經(jīng)測量的點進行重復(fù)測量，比較差值，共計比較點92個；③使用高精度徠卡測量TS50型全站儀檢測相互通視兩點的坐標，檢測了40個點。3種檢測方法累計檢測了157個點，統(tǒng)計出總的作業(yè)精度為：平面精度±0.21m；高程精度±0.26m，滿足此次煤礦整裝勘查精度要求。

4 結(jié)論

在貴州盤縣保田煤炭整裝勘查工程測量中的應(yīng)用發(fā)現(xiàn)：一是GPS-RTK測繪技術(shù)在該項工作中達到了很好的效果，大大提高了工作效率，比之原有的經(jīng)緯儀和全站儀測繪方法，縮短了野外測繪時間，對施測環(huán)境的要求大大降低；二是提高了精度控制，排除了人為因素誤差，不受視線因素的影響；三是GPS-RTK測繪技術(shù)受衛(wèi)星信號影響大，在受信號干擾和天氣影響時會出現(xiàn)測繪精度下降，這對施測帶來了不利。四是在應(yīng)用GPS-RTK測繪時應(yīng)盡量避免空間物體的遮擋及信號干擾，這樣才能提高測量精度。

隨著測繪技術(shù)現(xiàn)代化的不斷提高，GPS-RTK測繪技術(shù)在各個行業(yè)鄰域中都在廣泛使用。此項測繪技術(shù)大大提高了測繪工作的效率，提高了測繪成果的精度，使得在煤礦整裝勘查中的測繪工作在生產(chǎn)方式、方法上有了很大的變革，使傳統(tǒng)的測繪工作觀念得到了更新，促進了地質(zhì)工作的技術(shù)進步。

國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，國家標準化管理委員會，2009.全球定位系統(tǒng)(GPS)測量規(guī)范(GB/T18314-2009)[S]. 北京：中國標準出版社.

國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，2002. 地質(zhì)礦產(chǎn)勘探測量規(guī)范(GB/ T18341-2001)[S]. 北京：中國標準出版社.

劉淑聰，陳祖斌，2011. 分布式地震儀觀測點靜態(tài)自定位技術(shù)研究[J]. 防災(zāi)科技學(xué)院學(xué)報，(3)：31～36.

陶世龍，2012. GPS-RTK測量研究[J]. 城市建設(shè)理論研究(電子版)，(27)：84～86.

徐紹銓，張華海，楊志強，等，2003. GPS測量原理及應(yīng)用[M].武漢：武漢大學(xué)出版社.

App lication of GPS - RTK Surveying and M apping Technology in Coal M ine Reconnaissance

CHANG Zhisheng

(No.123 Brigade of Geology and Mineral Resources of Guizhou Province, Liupanshui, Guizhou 553001 )

GPS-RTK surveying and mapping technology can bring great convenience to coal m ine reconnaissance surveying and mapping. The application of GPS-RTK in coal mine reconnaissance is discussed in this paper. The application of GPS-RTK in coal m ine surveying and mapping is fully demonstrated, which plays the positive role in practice.

Coal mine integrated exploration; GPS-RTK surveying and mapping technology; Method application

A

1007-1903（2017）02-0110-03

10.3969/j.issn.1007-1903.2017.02.022

貴州盤縣保田煤炭整裝勘查工程測量

常智勝（1983- ），男，工程師，主要從事地質(zhì)測量、礦山測量、工程測量等相關(guān)工作。