CORS高程在中短距離巷道貫通測量的應(yīng)用分析

陶小保

(中國有色桂林礦產(chǎn)地質(zhì)研究院有限公司，廣西 桂林 541004)

CORS技術(shù)的出現(xiàn)提高了測量工作的效率。利用該技術(shù)對高程進(jìn)行測量，不僅效率高，且不需要通視，各待測點位能夠獨立觀測，不容易出現(xiàn)誤差。在礦區(qū)測量中利用CORS高程測量代替?zhèn)鹘y(tǒng)水準(zhǔn)測量，不僅可以節(jié)約人力、物力，且能夠?qū)崿F(xiàn)對礦區(qū)的實時監(jiān)測，為礦區(qū)的安全生產(chǎn)提供保障。

1 CORS測量系統(tǒng)

1.1 CORS原理分析

CORS系統(tǒng)利用GNSS、計算機(jī)數(shù)據(jù)通信等先進(jìn)技術(shù)，在特定區(qū)域內(nèi)建立若干個連續(xù)運行的GNSS參考站。并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)[1-3]。CORS在一個固定的大區(qū)域內(nèi)均勻設(shè)置多個GNSS參考站，不同的參考站按照給定的采樣率進(jìn)行觀測。通過數(shù)據(jù)系統(tǒng)可以向控制中心直接完成數(shù)據(jù)的傳輸。該系統(tǒng)的控制中心可實現(xiàn)對各種系統(tǒng)誤差的調(diào)整，獲得改正后的模型。利用無線電傳輸設(shè)備，能夠?qū)⒏恼院蟮臄?shù)據(jù)傳輸給流動站，實現(xiàn)對三維坐標(biāo)的測量，CROS高程測量原理示意圖如圖1所示。

圖1 CROS高程測量原理示意圖

1.2 CORS定位精度與誤差

結(jié)合《全球定位系統(tǒng)城市測量技術(shù)規(guī)程》的相關(guān)規(guī)定，RTK定位技術(shù)的指標(biāo)可以分為外符合精度、內(nèi)符合精度兩部分[4-5]。

1.2.1 CORS內(nèi)符合精度測試

內(nèi)符合精度測試的本質(zhì)是對CORS定位對應(yīng)的穩(wěn)定性予以測評。其具體的方法是得出不同測點實際測量值的算術(shù)平均值，再將該值與不同的測量數(shù)值進(jìn)行求差[6-8]。在此基礎(chǔ)上，可以分析出(X，Y，H)的具體分布情況。其中，內(nèi)符合精度數(shù)值與CORS定位的穩(wěn)定性呈現(xiàn)反比關(guān)系。其公式如下：

1.2.2 CORS外符合精度測試

外符合精度能夠?qū)⑾到y(tǒng)自身的精準(zhǔn)性直觀的反應(yīng)出來。其具體定義是：在一個已知的測量點上，采用轉(zhuǎn)換參數(shù)實際測量的方式得到坐標(biāo)成果[9-10]。然后將其與已知的坐標(biāo)比較，即可以得到X，Y，H不同方向的外符合精度的具體分布。計算公式為：

1.2.3 CORS定位的誤差分析

根據(jù)文獻(xiàn)，CORS的固定解具有95%～99%的可靠性。但在定位測量中，CORS包含的誤差因素較多，包括數(shù)據(jù)處理中心、可靠性流動站、數(shù)據(jù)通信以及數(shù)據(jù)鏈接等。具體分析內(nèi)容如下：

(1)受參考站穩(wěn)定性的影響。通常情況下，在地面基巖、屋頂上完成參考站的建設(shè)，所以，無法避免客觀因素的影響。同時，地區(qū)之間的差異的限制，也會對最終的坐標(biāo)產(chǎn)生相應(yīng)的影響，所以其穩(wěn)定性十分關(guān)鍵。

(2)受軟件解算的影響。對于CORS控制中心的軟件而言，會結(jié)合流動站的近似坐標(biāo)值，將差分?jǐn)?shù)據(jù)直接發(fā)送給流動站用戶。但在對數(shù)據(jù)進(jìn)行解算的過程中，偶爾會出現(xiàn)誤差現(xiàn)象。

(3)受坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的影響。對于坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的參數(shù)而言，會對CORS的指標(biāo)產(chǎn)生直接影響。如果坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的最終求解，存在精度不高或者分布不均勻的現(xiàn)象，必然會對轉(zhuǎn)換參數(shù)的精度造成負(fù)面影響，降低RTK測量的結(jié)果精度。

(4)受通訊技術(shù)的影響。對于可靠的通信而言，可以幫助RTK獲得準(zhǔn)確的測量結(jié)果。通常情況下，網(wǎng)絡(luò)RTK可以會采用CDMA、GPRS兩種不同的通信方式[11]。如果控制中心與流動站之間的通信，具有較高的穩(wěn)定性時能夠保證最終固定解的精度符合要求。

2 實例分析

在常村煤礦附近布設(shè)E級GNSS控制網(wǎng)，控制點信息采用三角高程、CORS獲取。為了提高數(shù)據(jù)的保密性程度，在本次測量中主要采用非真實編碼的方式。其中，控制點的數(shù)據(jù)以DL開頭，一共包含12個。另外，運用SDCORS在礦區(qū)采集控制點位的分布情況。其中，Y1，Y2，Y3作為已知點，可實現(xiàn)對轉(zhuǎn)換參數(shù)點的求解。三點的外接圓如圖所示。另外，三角高程主要使用萊卡TS02完成觀測。路線如下圖2所示。

圖2 運用CORS測量的控制點分布示意圖

2.1 CORS高程內(nèi)符合精度分析

本次測量主要運用下列的方式獲取數(shù)據(jù)：在測量的控制點對三腳架進(jìn)行架設(shè)，以便接收CORS信號。同時需要劃分為三個不同的時段，對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行測量，而每個時段對應(yīng)的平滑測量為60次。隨后計算數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值，并將觀測的數(shù)據(jù)與該值進(jìn)行比較。最后，依據(jù)內(nèi)符合精度進(jìn)行計算。例如，在對Y1點進(jìn)行測量的過程中，可運用Matlab進(jìn)行H方向誤差曲線觀測程序的編寫，如圖3所示。在此基礎(chǔ)上，可將H方向的數(shù)據(jù)進(jìn)行呈現(xiàn)，并反映具體的變化情況。

圖3 內(nèi)符合精度觀測誤差曲線

根據(jù)圖3可知,H方向誤差最為明顯的是±0.01 m之間。根據(jù)內(nèi)符合精度公式，可以對該礦區(qū)的不同測點對應(yīng)的內(nèi)符合精度予以計算和分析，如表1所示。

表1 CORS觀測數(shù)據(jù)內(nèi)符合精度的統(tǒng)計/m

2.2 CORS高程外符合精度分析

在常村煤礦沿設(shè)計路線進(jìn)行三角高程測量。而后對得出的三角高層進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，獲得測量點對應(yīng)的CORS高程。在計算過程中以三角高程的結(jié)果作為已知值，對CORS的測量結(jié)果誤差進(jìn)行分析。過程中，需要將測量得出的CORS高程坐標(biāo)平均值，與三角高程的結(jié)果予以比較，最終得出的結(jié)果滿足外符合精度，具體數(shù)據(jù)見表2。最終發(fā)現(xiàn)，兩種測量結(jié)果較差的絕對值平均數(shù)為0.020 m。

表2 CORS實測值與三角高程測量結(jié)果比較/m

3 CORS高程控制點實現(xiàn)貫通的可能性分析

井下三角高程，同樣會對K點的誤差造成影響。計算方式為：

而貫通在高程上的總誤差，采用以下方式進(jìn)行計算：

貫通高程預(yù)計誤差等于：

MH預(yù)=2MHK平=±0.114 m

以CORS技術(shù)測得的地面高程誤差，雖然造成K點高程誤差，但誤差值小于《煤礦測量規(guī)程》規(guī)定的中短巷道貫通時高程誤差<0.2 m的要求，所以，該高程代替?zhèn)鹘y(tǒng)方式布置的高程控制點是行得通的。

4 結(jié) 語

在礦井貫通測量中，應(yīng)用CORS技術(shù)測量的貫通點K的高程誤差符合短距離巷道貫通的精度要求。同時，通過合理的方式對誤差傳遞進(jìn)行有效地控制，并減少測量工作的工作量，在提高工作效率的基礎(chǔ)上，能夠保障最終結(jié)果的精準(zhǔn)性。由于貫通的精度與現(xiàn)階段的精度只能符合中短距離巷道的貫通要求，所以對于長距離巷道貫通，依然需要進(jìn)一步研究并提高CORS高程測量結(jié)果的精度。