淺談RTK在蘭坪鉛鋅礦露天礦山測(cè)量中應(yīng)用

秦麗

摘要：在我國(guó)傳統(tǒng)礦山地質(zhì)測(cè)繪中，測(cè)繪工作要逐級(jí)控制按站布置全站儀，工作量大、受限條件多。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)礦山測(cè)量提出新的要求，以RTK技術(shù)為核心的測(cè)量模式逐漸形成，彌補(bǔ)傳統(tǒng)測(cè)量工作不足，RTK技術(shù)使用載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分方法對(duì)礦山進(jìn)行精準(zhǔn)實(shí)時(shí)測(cè)量、作業(yè)效率高、勞動(dòng)強(qiáng)度低，可以有效提高礦山測(cè)量技術(shù)水平。本文通過(guò)蘭坪鉛鋅礦工程實(shí)例，分析總結(jié)RTK技術(shù)在露天礦山測(cè)量的工程系統(tǒng)、技術(shù)分類(lèi)、技術(shù)特點(diǎn)，使RTK技術(shù)在露天礦測(cè)量工作得到科學(xué)應(yīng)用，提高測(cè)量效率，為同類(lèi)礦山測(cè)量提供借鑒。

關(guān)鍵詞：RTK應(yīng)用;露天礦測(cè)量;精度;定位

引言

隨著測(cè)繪工作中對(duì)衛(wèi)星定位系統(tǒng)的應(yīng)用，測(cè)繪工作已經(jīng)由原來(lái)靜態(tài)發(fā)展到使用載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分方法的RTK技術(shù)。RTK技術(shù)在一定程度上解決了傳統(tǒng)技術(shù)受地形限制大，勞動(dòng)強(qiáng)度高，時(shí)間消耗多，效率低的問(wèn)題。RTK技術(shù)不僅對(duì)礦山開(kāi)采提供數(shù)據(jù)支持，還能對(duì)礦山環(huán)境綜合評(píng)價(jià)系統(tǒng)和礦山生產(chǎn)平臺(tái)建設(shè)提供理論分析，讓生產(chǎn)單位依據(jù)RTK技術(shù)制定安全可靠的開(kāi)采計(jì)劃。

1.RTK測(cè)量技術(shù)

（Real Time Kinematic）RTK技術(shù)是在測(cè)量過(guò)程中，采用載波相位觀測(cè)量作為根據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)差分GPS 測(cè)量，測(cè)量系統(tǒng)主要包括三部分：（1）衛(wèi)星接收系統(tǒng);在基準(zhǔn)站和流動(dòng)站至少各放一臺(tái)GPS用于接收信號(hào)（2）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸;基準(zhǔn)站設(shè)置大功率放大設(shè)備，保證基準(zhǔn)站發(fā)送數(shù)據(jù)被流動(dòng)站實(shí)時(shí)接收（3）動(dòng)態(tài)測(cè)量軟件;動(dòng)態(tài)軟件保證測(cè)量數(shù)據(jù)精度，是RTK測(cè)量技術(shù)關(guān)鍵。RTK技術(shù)分為快速靜態(tài)測(cè)量和動(dòng)態(tài)測(cè)量，快速靜態(tài)測(cè)量通過(guò)GPS設(shè)備靜態(tài)觀測(cè)獲得基準(zhǔn)站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，對(duì)目標(biāo)站坐標(biāo)值同步計(jì)算，不用持續(xù)跟蹤衛(wèi)星，本工程就是選用的快速靜態(tài)測(cè)量。RTK技術(shù)在露天礦山測(cè)量中的工作原理，通過(guò)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)圖像定位技術(shù)，可以顯示觀測(cè)點(diǎn)在對(duì)應(yīng)坐標(biāo)系中精確到厘米的三維定位結(jié)果。在露天礦場(chǎng)測(cè)量時(shí)，RTK技術(shù)保證了控制點(diǎn)之間互通，同時(shí)只需較少人力安排流動(dòng)站就能保證整個(gè)目標(biāo)區(qū)域測(cè)量精度。

2.工程實(shí)例

2.1礦區(qū)自然概況

蘭坪超大型鉛鋅礦位于云南省蘭坪縣城西18千米處，探明鉛鋅礦儲(chǔ)量1500萬(wàn)t以上。礦體分布較集中，礦體長(zhǎng)600—1500米，分布范圍6.8平方千米，延伸350--800米，礦體平均厚度在25—45米。礦石礦物以閃鋅礦、方鉛礦、黃鐵礦、白鐵礦為主;脈石礦物以方解石、石英為主，天青石、重晶石、石膏次之;氧化礦石的礦物以褐鐵礦、菱鋅礦、水鋅礦為主。礦區(qū)周?chē)Y源豐富，富礦比例大，已成為我國(guó)重要的鉛鋅礦工業(yè)基地。蘭坪鉛鋅礦露天礦山地處海拔較高，山峰較多，地形條件較為復(fù)雜的山區(qū)，且排土作業(yè)、工業(yè)礦均在場(chǎng)外排土、堆排;露天礦區(qū)作業(yè)范圍大（兩個(gè)采場(chǎng)、兩個(gè)排土場(chǎng)、四個(gè)工業(yè)礦堆場(chǎng)），低矮灌木較多，徒步行走困難，通視效果差。

2.2測(cè)量工程

工程依據(jù)《全球定位系統(tǒng)城市測(cè)量技術(shù)規(guī)程》開(kāi)始測(cè)量?；鶞?zhǔn)站設(shè)置在上空開(kāi)闊，以基準(zhǔn)站為中心方圓150米內(nèi)沒(méi)有電磁波干擾源，遠(yuǎn)離大面積地表水水源，架設(shè)在地勢(shì)高交通便利的地點(diǎn)。流動(dòng)觀測(cè)作業(yè)前，GPS接收設(shè)備連接檢測(cè)，因?yàn)楸竟こ淌锹短旖饘俚V，測(cè)量范圍相對(duì)固定，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)不用每次計(jì)算，只需第一次使用前計(jì)算出即可，后續(xù)可一直使用此參數(shù)。

2.3放樣應(yīng)用

放樣是為了達(dá)到露天礦山制定的測(cè)量精度要求，通過(guò)運(yùn)用嚴(yán)格的礦山測(cè)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合采掘線和平臺(tái)高程點(diǎn)坐標(biāo)，達(dá)到測(cè)量設(shè)定的目的，過(guò)程中要保證控制點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)值準(zhǔn)確。測(cè)量時(shí)將設(shè)計(jì)好放樣點(diǎn)坐標(biāo)輸入到設(shè)備中，移動(dòng)設(shè)備使接收機(jī)能接收數(shù)據(jù)，測(cè)定定位點(diǎn)坐標(biāo)。露天礦山用這種放樣法，能大大提高工作效率，同時(shí)可根據(jù)實(shí)際礦山測(cè)量需要進(jìn)行程序補(bǔ)充修改。

2.4地質(zhì)勘查測(cè)量

為了更好研究露天礦山的成礦規(guī)律，要對(duì)地質(zhì)剖面進(jìn)行測(cè)量，首先使用RTK技術(shù)首級(jí)控制網(wǎng)基礎(chǔ)上采集地表的地質(zhì)特征點(diǎn)坐標(biāo)，然后利用RTK技術(shù)的線放功能，輸入剖面兩端點(diǎn)坐標(biāo)，就可自動(dòng)定位剖面線位置，繪出地質(zhì)構(gòu)造剖面圖。

2.5精度檢測(cè)

RTK測(cè)量后用全站儀進(jìn)行回測(cè)，回測(cè)結(jié)果如下圖：依據(jù)表一數(shù)據(jù)分析可知，RTK測(cè)量數(shù)據(jù)精度更高，符合工程施工要求。

3 RTK技術(shù)指導(dǎo)鉆機(jī)隊(duì)打孔

在礦山施工中為保證施工場(chǎng)地的平整性，經(jīng)常要對(duì)鉆機(jī)打孔深度進(jìn)行設(shè)計(jì)，確保鉆孔孔底標(biāo)高一致。具體方法：測(cè)量鉆孔孔頂高程減去設(shè)計(jì)孔底標(biāo)高得出打孔深度。

4 RTK技術(shù)監(jiān)測(cè)邊坡穩(wěn)定

露天礦山開(kāi)采中，邊坡穩(wěn)定性是礦山安全生產(chǎn)的重要保障，露天礦開(kāi)采中利用RTK技術(shù)對(duì)監(jiān)測(cè)樁進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，根據(jù)監(jiān)測(cè)樁坐標(biāo)變化對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析，保障露天礦開(kāi)采安全。

5 利用RTK測(cè)量技術(shù)進(jìn)行施工質(zhì)量檢驗(yàn)

利用RTK測(cè)量技術(shù)進(jìn)行施工放樣檢測(cè)施工方是否開(kāi)挖或者排渣超界，礦區(qū)道路的坡度和位置是否正確以及臺(tái)階坡度角是否合適等。

6 RTK技術(shù)優(yōu)勢(shì)

通過(guò)蘭坪鉛鋅礦測(cè)量工程實(shí)例分析，總結(jié)出RTK技術(shù)有如下優(yōu)勢(shì)：

（1）目前我國(guó)露天礦山測(cè)量中RTK技術(shù)在一般工作環(huán)境中的精確度已達(dá)到毫米級(jí)，其一次性設(shè)站測(cè)量范圍達(dá)到方圓4千米，和傳統(tǒng)全站儀測(cè)量技術(shù)比人力消耗大大減少，同時(shí)設(shè)站點(diǎn)數(shù)少，操作時(shí)間快，極大提高礦山測(cè)量外業(yè)工作量。（2）放樣時(shí)間短，測(cè)量結(jié)果獲取速度快，儀器初始設(shè)置容易，設(shè)備之間聯(lián)通簡(jiǎn)單，測(cè)量人員只需簡(jiǎn)單學(xué)習(xí)即可操作（3）由于RTK技術(shù)主要應(yīng)用電磁波進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，對(duì)光學(xué)通視無(wú)要求，所以通視條件，地形等對(duì)RTK技術(shù)限制小，有利于它在地形條件復(fù)雜的礦山進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)量（4）RTK技術(shù)在野外借助無(wú)線設(shè)備進(jìn)行測(cè)量減少測(cè)量時(shí)間，既提高效率又降低成本，在高程測(cè)量中可用無(wú)人化軟件自動(dòng)測(cè)量，得到數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。

7 RTK技術(shù)不足和注意事項(xiàng)

（1）在本工程使用過(guò)程中，數(shù)據(jù)傳輸受到干擾，實(shí)測(cè)可用半徑小于儀器標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量值，數(shù)據(jù)傳輸受障礙物影響（山體、高建筑物，電磁波源等），當(dāng)RTK作業(yè)半徑超一定距離時(shí)，測(cè)量誤差超過(guò)限制范圍。（2）對(duì)衛(wèi)星依賴高，衛(wèi)星系統(tǒng)位置是不斷變化的，美國(guó)衛(wèi)星使用位置最佳時(shí)，目標(biāo)礦區(qū)在這一時(shí)間段可能不被衛(wèi)星很好覆蓋，這時(shí)使用RTK技術(shù)就會(huì)產(chǎn)生假值。在某些地區(qū)由于特殊原，衛(wèi)星信號(hào)被干擾屏蔽時(shí)間較長(zhǎng)，測(cè)量工作會(huì)受到限制。在測(cè)量時(shí)發(fā)現(xiàn)晴朗天氣中午，受電離層干擾，接收衛(wèi)星數(shù)量常常少于5顆，則RTK技術(shù)無(wú)法使用。

（3）在礦區(qū)復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境中，高程測(cè)量經(jīng)常出現(xiàn)誤差，有些高程無(wú)法測(cè)量出結(jié)果。

隨著對(duì)礦山測(cè)量工作技術(shù)和精度要求，RTK技術(shù)使用已成必然，所以在使用中要采取正確的措施減少RTK技術(shù)應(yīng)用的不足，提高礦山測(cè)量精度。在RTK技術(shù)使用中應(yīng)注意使用前儀器設(shè)備檢查，做好保養(yǎng)維護(hù)。定時(shí)舉辦技術(shù)交流會(huì)議，在礦山測(cè)繪中遇到問(wèn)題要及時(shí)提出并解決，要嚴(yán)格按照工程規(guī)范進(jìn)行測(cè)量作業(yè)。測(cè)量時(shí)要實(shí)時(shí)檢查，對(duì)采集的數(shù)據(jù)做好預(yù)判，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)更改，保證測(cè)量精度。在礦山部分地勢(shì)陡峭位置或植被發(fā)育地區(qū)，信號(hào)接收困難，常常造成信號(hào)失鎖，如果失鎖要對(duì)接收機(jī)進(jìn)行初始操作，初始操作可能導(dǎo)致部分點(diǎn)坐標(biāo)無(wú)法測(cè)出，這就要求RTK技術(shù)使用時(shí)可以用全站儀進(jìn)行配合。測(cè)量工程結(jié)束后后要建立完善的復(fù)查工作，組織專業(yè)人員對(duì)RTK技術(shù)的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行檢查，滿足礦山測(cè)量精度和技術(shù)要求。

8 結(jié)語(yǔ)

總而言之，隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，我國(guó)經(jīng)濟(jì)和技術(shù)不斷進(jìn)步，測(cè)繪行業(yè)的發(fā)展也越來(lái)越快。RTK技術(shù)在礦山測(cè)量行業(yè)的應(yīng)用，改變了傳統(tǒng)測(cè)量方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力的工作情況，提高了礦山測(cè)量的精度和效率。與全站儀測(cè)量技術(shù)相比RTK技術(shù)的測(cè)量條件并不嚴(yán)格要求，數(shù)據(jù)獲取速度更快，精度誤差更小，人員投入更少，適應(yīng)范圍也越來(lái)越廣。利用RTK技術(shù)，有效保證礦山測(cè)量工作中各項(xiàng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，提高礦山開(kāi)采安全性和礦山企業(yè)效率。相信隨著實(shí)用技術(shù)的不斷成熟以及儀器、軟件的完善，RTK技術(shù)在礦山測(cè)量中將得到更廣泛的應(yīng)用。

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