GPS-RTK測量技術(shù)在露天煤礦中的應(yīng)用

符可興

摘要：露天煤礦的開采是比較常見的開采場景，在開采的過程中，邊坡的穩(wěn)定性對開采的工作有著非常大的影響。利用好GPS-RTK技術(shù)，能對露天煤礦開采起到幫助作用。本文就GPS-RTK測量技術(shù)如何應(yīng)用進(jìn)行討論。

關(guān)鍵詞：GPS-RTK;測量技術(shù);露天煤礦

煤礦資源是當(dāng)前我國能源供應(yīng)的重要能源之一，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，社會各行各業(yè)對于能源的依賴程度越來越高。在這種情形下，如何做好煤礦的開采有著非常重要的意義。GPT-RTK的使用，對于露天煤礦起到了非常好的保障。

一、什么是RTK

RKT的全稱是載波相位差分技術(shù)，結(jié)合GPS進(jìn)行測量，能夠根據(jù)載波定位對檢測目標(biāo)進(jìn)行非常準(zhǔn)確的測量，其測量精度精確到厘米級。通過RTK進(jìn)行測量后，再由GPS進(jìn)行傳輸，將測量的結(jié)果及時反饋到相關(guān)系統(tǒng)中，為工作人員的判斷提供及時的數(shù)據(jù)支撐。

二、RTK由哪些部分構(gòu)成

其主要的組成部分有GPS信號接收系統(tǒng)、軟件操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。

（一）GPS信號接收系統(tǒng)

在常規(guī)的露天煤礦開采的過程中，一般是對基準(zhǔn)站和流動站同時進(jìn)行檢測，以提高檢測的準(zhǔn)確性。這種雙頻率接收的裝置，能夠提高其測量的精度和運行的速度。如果遇到多個用戶同時進(jìn)行訪問的時候，需要對其頻率和接收器進(jìn)行相同頻率保障。

（二）軟件操作系統(tǒng)

軟件操作系統(tǒng)，是通過對信號結(jié)果進(jìn)行解析，數(shù)據(jù)展示的工具。軟件系統(tǒng)可以代替人工進(jìn)行數(shù)據(jù)解讀，在相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)接口的情況下，對數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，從而將正確的數(shù)據(jù)進(jìn)行直觀的展示，并進(jìn)行相應(yīng)的分析[1]。工作人員通過軟件系統(tǒng)可以直接對數(shù)據(jù)進(jìn)行解讀、判斷。另外，軟件系統(tǒng)還可以支撐工作人員下達(dá)相應(yīng)的指令，將指令轉(zhuǎn)化為終端設(shè)備運行的語言，讓終端設(shè)備做出相應(yīng)的動作調(diào)整，使設(shè)備按照工作人員的要求進(jìn)行工作。

（三）數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)

數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)是保障數(shù)據(jù)終端和后臺的重要組成部分，它是對終端設(shè)備信號進(jìn)行接收后，通過GPS將數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_的過程。其組成一般是GPS信號接收器和無線信號發(fā)射臺兩個部分。之所以應(yīng)用廣是因為它的適應(yīng)性能強，能夠在復(fù)雜的天氣情況及地形情況下，對信號頻率進(jìn)行調(diào)整，保障數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性。

三、GPS-RTK在邊坡測量中的應(yīng)用

進(jìn)行露天煤礦開采的過程中，通過對邊坡進(jìn)行檢測，確保邊坡的穩(wěn)定性，是保障安全作業(yè)的重要內(nèi)容。在開采的過程中，影響邊坡安全的因素比較多，有開采的影響、邊坡的角度、運輸?shù)臄_動、山體的地質(zhì)結(jié)構(gòu)等。這些因素在相應(yīng)的環(huán)境條件下，會反映出不同的狀態(tài)。對于這些狀態(tài)，一般都有相應(yīng)的閥值進(jìn)行控制，一旦超出這個閥值，就需要對邊坡進(jìn)行加固處理，以確保生產(chǎn)作業(yè)的安全性。

（一）如何進(jìn)行監(jiān)測點的設(shè)置

監(jiān)測點的設(shè)置需要從三個方面進(jìn)行考慮，一方面是基礎(chǔ)監(jiān)測站的設(shè)置，二是校驗基站的設(shè)置，三是邊坡測點的設(shè)置。在這是基礎(chǔ)監(jiān)測站和校驗站的時候，需要注意兩者與礦場的直線距離需大于4.5KM。進(jìn)行基礎(chǔ)監(jiān)測站設(shè)置需要考慮以下方面：一是要注意該位置的視野情況，確保在一定的高度基礎(chǔ)上，能夠有良好的視野。二是沒有大型障礙物。對障礙物的判斷根據(jù)是一定范圍內(nèi)障礙物的高度角需小于95度。三是對于周邊地質(zhì)環(huán)境的考察。由于基礎(chǔ)監(jiān)測站的設(shè)置需求，其周邊的土層需是堅硬的土地，整體地質(zhì)情況較好。四是需要對附近的磁場進(jìn)行判斷。在150米范圍之內(nèi)，基站周邊需要各類強電磁的干擾。

校驗站主要的作用是對基站的狀態(tài)進(jìn)行確定。如果基站出現(xiàn)問題，可以通過校驗站進(jìn)行逆推確認(rèn)出現(xiàn)問題的基站所處的位置。

邊坡檢測包含三個方面，分別是外邊坡的監(jiān)測點、開采層邊坡監(jiān)測點和運輸?shù)郎系谋O(jiān)測點。這三者的設(shè)置需要嚴(yán)格按照相應(yīng)的距離范圍進(jìn)行設(shè)置，并且所有點的分布需要形成網(wǎng)格。兩者之間的距離需要進(jìn)行控制，確保監(jiān)測的范圍和監(jiān)測的有效距離。

（二）基準(zhǔn)系統(tǒng)

對于基準(zhǔn)系統(tǒng)的選擇，需要選用合適的系統(tǒng)[2]。當(dāng)基準(zhǔn)系統(tǒng)選擇為平面直角坐標(biāo)系統(tǒng)和GPS大地高程測量系統(tǒng)的時候，需要將子午線設(shè)置為中央子午線以確保內(nèi)部投用的基準(zhǔn)面。

四、如何進(jìn)行信息采集

（一）基站的坐標(biāo)

RTK的信號接收器需要安裝在基站上，然后按照信號確定基站所處的位置，通過對照經(jīng)緯度，明確坐標(biāo)。

（二）邊坡監(jiān)測點的位置

邊坡監(jiān)測點的位置確認(rèn)與基站的坐標(biāo)確認(rèn)一致，需要先進(jìn)行信號接收器安裝，然后根據(jù)子午線判斷，確定其所處的坐標(biāo)。將參數(shù)設(shè)置完成之后，對流動監(jiān)測站分別在不同的點上進(jìn)行監(jiān)測，點數(shù)約為100，從而確認(rèn)其合理的坐標(biāo)及運行路線。

（三）變形量的測量

對于變形量的測量，是在一段時間之內(nèi)的測量計算結(jié)果，分別指單個時間點的結(jié)果。只有通過不同的時間進(jìn)行對比判斷，才能確認(rèn)邊坡的狀態(tài)及是否處于高風(fēng)險的情況下。

邊坡變形的檢測一般情況下是通過三種方式，分別是靜態(tài)測量，快速靜態(tài)測量和GPS-RTK測量。在這三者之中，RTK的靜態(tài)測量精度是最高的，具有較強的控制能力。在進(jìn)行靜態(tài)布網(wǎng)的情況下，通過RTK進(jìn)行動態(tài)檢測。這種同時兼顧動態(tài)和靜態(tài)，能夠確保測量的數(shù)據(jù)真實反饋實際的情況。通過RTK的原理和精度測量的時候，需要對三個方面加以重視，分別是基準(zhǔn)站、流動站以及通訊設(shè)備。正常情況下，基準(zhǔn)站的布設(shè)位置能夠?qū)?shù)據(jù)傳輸給流動站，起到中轉(zhuǎn)的作用。而流動站是對衛(wèi)星信號和基準(zhǔn)站信號進(jìn)行吸收的沒通過軟件系統(tǒng)進(jìn)行分析判斷，確認(rèn)其坐標(biāo)[3]。在檢測的過程中，對于基準(zhǔn)站，也需要位置之間的距離，能夠符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，同時兼顧準(zhǔn)確性和精度。

（四）邊坡監(jiān)測位置的選擇

進(jìn)行邊坡監(jiān)測的時候，要考慮到信號的傳輸穩(wěn)定性。只有信號能夠進(jìn)行穩(wěn)定的傳輸，才能確保監(jiān)測的數(shù)值能夠達(dá)到后臺系統(tǒng)上進(jìn)行分析判斷。因此，在進(jìn)行位置選擇時，要考慮整體的視野，標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)沒有大型的建筑物阻擋和無線電波的干擾。對于場地的選擇，要盡可能選擇視野相對開闊的地方，并且需要結(jié)合監(jiān)測對象的情況，以便能夠及時進(jìn)行監(jiān)測。進(jìn)行埋石的時候，要達(dá)到凍土層以下，避免因溫度的變化使得土層的狀態(tài)受到影響，從而影響設(shè)備的穩(wěn)定性。;另外，埋石的時候要注意標(biāo)志的投放，以確保遠(yuǎn)距離觀察能夠觀察到相應(yīng)的點位。

（五）邊坡穩(wěn)定性控制

邊坡的穩(wěn)定性主要由采礦、自然環(huán)境、地質(zhì)和人為影響組成。采礦的影響下，如果坡角度數(shù)較大，即可能出現(xiàn)邊坡的危險事故發(fā)生。而自然環(huán)境的影響，主要是臺風(fēng)、暴雨、泥石流、地震等影響[4]。當(dāng)出現(xiàn)暴雨的時候，雨水的沖刷使得邊坡表面受到極大的力，而雨水滲透到土層內(nèi)部，使得土層出現(xiàn)松動。這種情況下，滑坡的現(xiàn)象極有可能出現(xiàn)。人為的影響主要是進(jìn)行開采的設(shè)計不夠合理，或是開采的過程中沒有按照最初的設(shè)計進(jìn)行開采，從而導(dǎo)致滑坡情況的出現(xiàn)。

（六）設(shè)定好預(yù)警數(shù)值

邊坡安全監(jiān)測的時候需要對相應(yīng)的閥值進(jìn)行設(shè)定。當(dāng)數(shù)值超出閥值，則出現(xiàn)聲光、信號報警，從而讓開采單位能夠及時采取相應(yīng)的處置方案，以應(yīng)對即將出現(xiàn)的滑坡等情況。如果沒有設(shè)置好預(yù)警數(shù)值，當(dāng)危險即將發(fā)生的時候，沒有應(yīng)對措施，極有可能對工作人員的生命安全造成影響。

五、結(jié)語：

RTK在露天礦開采的過程中有著非常重要的作用，能夠及時對潛在的危險發(fā)出預(yù)警，減少危險事故的發(fā)生。在進(jìn)行監(jiān)測設(shè)備布設(shè)的時候，需要根據(jù)監(jiān)測的需求，嚴(yán)格按照布設(shè)方案進(jìn)行布設(shè)，從而確保監(jiān)測的有效性。

參考文獻(xiàn)：

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[3]趙智明.GPS快速靜態(tài)法在地質(zhì)工程測量中的應(yīng)用研究[J].價值工程2012（10）.