GPS-RTK技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用分析

郭文龍

（中鋼集團山東礦業(yè)有限公司，山東 臨沂 277700）

礦山建設(shè)采礦期間，需要對礦山方面實際情況進行有效測量，為礦山建設(shè)提供數(shù)據(jù)信息支持，通過GPS-RTK科學(xué)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對礦山精度化測量。對此，深入研究礦山實測期間GPS-RTK科學(xué)技術(shù)應(yīng)用實踐，有著一定現(xiàn)實意義及價值。

1 GPS-RTK技術(shù)

1.1 概念

GPS-RTK科學(xué)技術(shù)，以載波具體相位測量技術(shù)、數(shù)據(jù)信息傳輸性技術(shù)為基準(zhǔn)，將載波具體相位測量作為主要參數(shù)，稱之為時效性差分測繪技術(shù)。該項測繪技術(shù)有效融合了GPS及數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)雀黜椉夹g(shù)，可進行數(shù)據(jù)實時化計算及高效處理分析，可在2s以內(nèi)高效獲得具體位置數(shù)據(jù)信息[1]。

1.2 原理

GPS-RTK這種技術(shù)基本運用原理即為：自所在高精準(zhǔn)度取點位首級控點實施接收機合理架設(shè)，并把它作為參照點開展衛(wèi)星連續(xù)性地觀測分析，該流動站內(nèi)部接收機實時接受衛(wèi)星信號，可運用無線電系統(tǒng)傳輸設(shè)備接收來自于基準(zhǔn)站實時化觀測信息，由計算機系統(tǒng)軟件一種定位原理隨機轉(zhuǎn)換各項參數(shù)，精準(zhǔn)地計算并顯示出該流動站內(nèi)測量實際精度、三維坐標(biāo)體系等。

1.3 優(yōu)越性

1.3.1 實現(xiàn)高效率化礦山測量

礦山實測期間，借助GPS-RTK科學(xué)技術(shù)可實現(xiàn)高效化、精準(zhǔn)化信息測量，與借助全站儀開展礦山測量相比較起來，借助GPS-RTK科學(xué)技術(shù)開展實測工作期間所需操作簡便，僅憑一人即可獨立將礦山實測工作完成，無需大量人力投入，可實現(xiàn)高效率化礦山測量。

1.3.2 實現(xiàn)精度化測量定位

GPS-RTK科學(xué)技術(shù)實測期間可對于4000m半徑的范圍內(nèi)實施準(zhǔn)確測量，實際精準(zhǔn)度可達毫米級別，如此高精度化實測，可促使礦山實測定位的信息數(shù)據(jù)能夠更為可靠與準(zhǔn)確，實現(xiàn)精度化測量定位[2]。

1.3.3 實現(xiàn)集成化與自動化測量

GPS-RTK科學(xué)技術(shù)自身測繪功能較為強大，集成化與自動化專業(yè)水平相對較高，能夠?qū)τ诘V區(qū)信息實現(xiàn)自動化的實測操作，實測失誤率能夠得以有效降低，實現(xiàn)集成化與自動化礦區(qū)測量。

2 具體應(yīng)用

2.1 放樣操作

實施區(qū)域放樣操作，即為控制與碎步操作過程，借助GPSRTK科學(xué)技術(shù)實施區(qū)域放樣操作，需將測區(qū)內(nèi)部控制點確定下來，合理制定測量實施方案，確保能夠滿足于加密的控制網(wǎng)實際精度標(biāo)準(zhǔn)，控制點處坐標(biāo)和所對應(yīng)大地的坐標(biāo)均需具有準(zhǔn)確性，需有足夠的放樣數(shù)量，分布范圍需科學(xué)合理，對各個測點間關(guān)系予以有效明確。實操期間，放樣形式有兩種，即為點放樣和線放樣。廣大技術(shù)員需把設(shè)計點位的坐標(biāo)輸入至電子手薄內(nèi)，走動于場地內(nèi)部，依據(jù)GPS接收裝置命令執(zhí)行操作，放樣所設(shè)計的點位。經(jīng)實證分析后可了解到，借助GPS-RTK科學(xué)技術(shù)實施區(qū)域放樣操作，實操效率與放樣的精度均可得以保證。

2.2 測量礦區(qū)

（1）測量地形現(xiàn)狀。礦山測量實踐中，傳統(tǒng)的測量技術(shù)手段需確立圖根點和控制點，并在圖紙的資料上面做好標(biāo)注，以當(dāng)成測點的記錄。伴隨測量科學(xué)技術(shù)持續(xù)進步與發(fā)展，實現(xiàn)地物編碼、電子手薄與全站儀密切配合，測點的記錄方式得以創(chuàng)新，但仍有問題存在，也就是不恰當(dāng)?shù)乃辄c拼圖所致返工現(xiàn)象。GPSRTK科學(xué)技術(shù)實際應(yīng)用期間有著較為廣泛的覆蓋范圍，1個測點可滿足于10km半徑測量操作需求與標(biāo)準(zhǔn)，重復(fù)搭設(shè)設(shè)備、轉(zhuǎn)移控制點等各個環(huán)節(jié)均可被省略掉，測量精度能夠得到提升。

（2）測量土方工程。測量土方工程，借助GPS-RTK科學(xué)技術(shù)開展驗收測量操作，通常某1個點測量操作可于2s～4s內(nèi)完成，實際精度為3cm左右，與成圖軟件相配合后，一體化信息數(shù)據(jù)鏈便可形成，輸入與轉(zhuǎn)抄數(shù)據(jù)環(huán)節(jié)便可省去，可實現(xiàn)數(shù)字化制圖。實測時，可以最少人員數(shù)量高效化完成采集數(shù)據(jù)、更新填繪、碎部點位采集各個操作環(huán)節(jié)。礦區(qū)內(nèi)可構(gòu)建起單基站的CORS系統(tǒng)，借助GPS-RTK科學(xué)技術(shù)實現(xiàn)實時化測量操作，地表便可實現(xiàn)連續(xù)性與動態(tài)化測量操作。

（3）監(jiān)測地面變形。受施工技術(shù)、水文、氣候環(huán)節(jié)等所影響，礦區(qū)地面會有位移、沉降等變形情況出現(xiàn)。監(jiān)測地面變形，即為對礦區(qū)地面高程和水平位置實施動態(tài)化觀察，與相鄰的數(shù)據(jù)做好對比分析，獲取沉降量和位移量相關(guān)數(shù)據(jù)信息。實測期間，大部分礦區(qū)內(nèi)會預(yù)設(shè)好形變的觀測點和基準(zhǔn)點，促使觀測網(wǎng)格能夠形成，為測量精準(zhǔn)度提供保證，充分滿足于地面變形實測標(biāo)準(zhǔn)。與傳統(tǒng)的觀測手段相比，借助GPS-RTK科學(xué)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)由靜態(tài)化采集數(shù)據(jù)逐漸轉(zhuǎn)變成為實時動態(tài)化監(jiān)測，實操結(jié)果精準(zhǔn)度得以大幅度提升，對于分析礦區(qū)的地面變形十分有利。

2.3 注意要點

（1）控制點資料收集。在使用GPS-RTK技術(shù)測量前，先對露天礦山進行勘探，收集已有控制點的資料。在使用GPS-RTK測量儀器進行測量作業(yè)時，流動站地形點的觀測時間為2s，控制點是15s?；鶞?zhǔn)站地形點的觀測時間為5s，控制點是15s。倘若沒有控制點，則設(shè)置一個GPS控制網(wǎng)。為了達到地面網(wǎng)和GPS網(wǎng)之間的高程與聯(lián)合平差轉(zhuǎn)換，要嚴(yán)格篩選和布設(shè)礦區(qū)的控制點。數(shù)量要在4個以上，均勻分布。

（2）布置測點。礦區(qū)實測期間，雖GPS-RTK科學(xué)技術(shù)優(yōu)勢較為突出，但也會有實測偏差情況出現(xiàn)，那么，通過對實測行為的規(guī)范化監(jiān)管，便可將偏差出現(xiàn)率有效降低。故而，實測時流動站和基準(zhǔn)站間距務(wù)必把控于10km范圍，均勻分布控制點，便于開展聯(lián)測操作，將多路徑與點位中的偏差減少；實測前期，要求技術(shù)員務(wù)必要了解與掌握礦區(qū)周邊實際的情況，確保能夠有效發(fā)揮衛(wèi)星系統(tǒng)各項功能，讓各個測站相互間的視野維持開闊狀態(tài)。礦洞部分因遮擋住衛(wèi)星，會對實測操作精度產(chǎn)生影響，故若想合理建立測點，就務(wù)必考慮到這一方面影響因素予以有效把控。此外，在布設(shè)沉降觀測點方面，以水準(zhǔn)基點為基礎(chǔ)，結(jié)合建筑物地基、結(jié)構(gòu)和荷載特點及各項標(biāo)準(zhǔn)，將墻標(biāo)、砼樁、鋼標(biāo)等各個觀測點布設(shè)好，對于礦區(qū)內(nèi)高大建筑物基礎(chǔ)與采場上部分地面，做好沉降觀測點布設(shè)。

（3）礦區(qū)坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換。若想借助GPS-RTK技術(shù)來獲取WGS-84坐標(biāo)，將WGS-84坐標(biāo)有效轉(zhuǎn)變成地方坐標(biāo)，需先了解該礦區(qū)內(nèi)部控制點中當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)和大地坐標(biāo)，實現(xiàn)地方坐標(biāo)控制點和靜態(tài)測量聯(lián)測，借助處理軟件計算分析地方坐標(biāo)與WGS-84坐標(biāo)之間轉(zhuǎn)換關(guān)系，把WGS-84坐標(biāo)有效轉(zhuǎn)變成地方坐標(biāo)，借助GPSRTK技術(shù)實施測量操作，進行各項參數(shù)轉(zhuǎn)換后，獲取三維定位最佳效果。

（4）選擇基準(zhǔn)站。對于選定基準(zhǔn)站，務(wù)必要考慮選點要在穩(wěn)定巖石上和不易被破壞的穩(wěn)固地方，參照測量選點埋石的標(biāo)準(zhǔn)。

（5）野外數(shù)據(jù)采集。將GPS主機和天線準(zhǔn)備好，打開GPS主機電源，GPS主機自動檢索天空中衛(wèi)星，待PDOP＜2接收到5顆以上衛(wèi)星后，電臺自動啟動，流動站一旦接收到超過4顆衛(wèi)星及主機信號，工作手薄會自動開啟設(shè)置項目和文件名稱，還有投影參數(shù)，井檢查后確定已達精度標(biāo)準(zhǔn)，即可實施野外數(shù)據(jù)信息采集操作，以DAT的形式存儲至工作手薄當(dāng)中。

（6）輸送信號。借助GPS-RTK科學(xué)技術(shù)，流動站與基準(zhǔn)站相互間，需通過脈沖的電信號實現(xiàn)有效連接，實測時需防止受電磁干擾，避免觀測時間被延長，為實測結(jié)果精準(zhǔn)性提供保證。

（7）參數(shù)轉(zhuǎn)換。GPS-RTK的測點坐標(biāo)，處于WGS-84的坐標(biāo)系位置，實測應(yīng)用北京1954坐標(biāo)系，兩個不同坐標(biāo)系所用定位參數(shù)有差異性存在，故坐標(biāo)必然有差異，而具體至礦區(qū)上的差異超過百米以上，有方向旋轉(zhuǎn)跡象。因而，借助GPS-RTK科學(xué)技術(shù)開展實測操作前期，務(wù)必要將礦區(qū)基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換的參數(shù)測定出來。

（8）時間觀測。借助GPS-RTK科學(xué)技術(shù)開展礦區(qū)實測操作期間，需借助接收裝置來實現(xiàn)衛(wèi)星信號接收，將地物坐標(biāo)確定下來。實施測量偏差分析，源自于接收裝置、傳播衛(wèi)星信號、GPS衛(wèi)星等。傳播衛(wèi)星信號、GPS衛(wèi)星所致偏差往往難以被消除掉，接收裝置所帶來偏差則可實施人為性的干預(yù)。實測期間，技術(shù)員需注重觀測時間合理選定，把接收裝置PDOD參數(shù)值把控于6.0范圍，盡可能將實測結(jié)果偏差所需，為定位精度提供保障。

3 結(jié)語

從總體上來說，憑借著GPS-RTK科學(xué)技術(shù)優(yōu)勢，能夠?qū)崿F(xiàn)效率化、精度化礦山實測操作，為今后更好地發(fā)揮GPS-RTK科學(xué)技術(shù)優(yōu)勢，保證礦山實測效率與效果，仍然需專業(yè)技術(shù)員積累更多實踐經(jīng)驗，有效把握GPS-RTK科學(xué)技術(shù)要點，為礦山實測精準(zhǔn)度與效率提供保證。