GPS-RTK技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用研究

沈耀

摘 要 隨著我國許多行業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，工業(yè)生產(chǎn)的效率也在不斷提高，許多生產(chǎn)環(huán)節(jié)都依靠現(xiàn)代技術(shù)的開發(fā)和執(zhí)行來快速建立我們的現(xiàn)代基礎(chǔ)設(shè)施和生產(chǎn)框架。在采礦建設(shè)和采礦作業(yè)執(zhí)行過程中，數(shù)據(jù)測量鏈接對于整個(gè)工作內(nèi)容非常重要。但是，由于在露天和地下作為測量工作平臺(tái)時(shí)對采礦工作環(huán)境有特殊限制，所以確保生產(chǎn)的順利進(jìn)行和生產(chǎn)的安全是一項(xiàng)較為復(fù)雜的技術(shù)。本文介紹了GPS-RTK技術(shù)在采礦研究中的實(shí)際應(yīng)用，并分析該技術(shù)的優(yōu)越性，以便勘測人員能夠更好地完成地雷勘測任務(wù)。

關(guān)鍵詞 GPS-RTK技術(shù) 礦山測量 應(yīng)用研究

中圖分類號：TD17 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0745（2021）02-0001-02

1 GPS-RTK技術(shù)概述

1.1 GPS技術(shù)概述

GPS是一個(gè)全球定位系統(tǒng)（英文全稱是Global Positioning System）。GPS的最初應(yīng)用是在軍事系統(tǒng)中，但是很快就被廣泛應(yīng)用于其他行業(yè)，并取得了良好的應(yīng)用效果。

1.2 RTK技術(shù)概述

RTK是一種實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差異方法（英文全名是Real-time kinematic）。RTK是一種最近出現(xiàn)的相對較新的全球衛(wèi)星定位測量方法，動(dòng)態(tài)測量技術(shù)是其主要競爭優(yōu)勢。在過去定位方法主要是靜態(tài)的，并且將測量固定在位置上，在RTK技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用之后，在實(shí)際的測量過程中，使用了更多的動(dòng)態(tài)測量方法來提高被測物體的精度。

1.3 GPS-RTK技術(shù)概要

GPS-RTK技術(shù)是由GPS技術(shù)和RTK技術(shù)構(gòu)成，隔離GPS技術(shù)和集成GPS-RTK技術(shù)之間的最大區(qū)別是它們具有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，后一種數(shù)據(jù)相對更為準(zhǔn)確。

2 GPS-RTK技術(shù)在礦山測量中的實(shí)際應(yīng)用現(xiàn)狀

在過去的礦山勘測工作中，大多數(shù)技術(shù)人員都使用傳統(tǒng)的控制和測量技術(shù)、方法或工具，例如大地測量，工程勘測中使用的絲網(wǎng)方法等，傳統(tǒng)的技術(shù)方法非常耗時(shí)，并且數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，以后處理時(shí)會(huì)造成很多麻煩。隨著目前GPS-RTK測量技術(shù)的不斷飛速發(fā)展，用于數(shù)據(jù)測量的各種數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)標(biāo)準(zhǔn)也在不斷更新，逐漸明顯突出了目前GPS-RTK測量技術(shù)本身的數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)測量優(yōu)勢，并在不斷改進(jìn)戶外自動(dòng)采礦機(jī)的測量工作過程。可以明顯看出，GPS-RTK勘測技術(shù)的廣泛應(yīng)用在實(shí)際用于礦山測量勘測、降低礦山運(yùn)營管理成本、提高礦山測量管理效率、促進(jìn)該領(lǐng)域的進(jìn)步與發(fā)展方面具有現(xiàn)實(shí)意義。

2.1 礦山測量工作所要達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)

在實(shí)際應(yīng)用工作中，礦山作業(yè)勘測勘查工作的測量標(biāo)準(zhǔn)比較嚴(yán)格，應(yīng)用s-GPS-RTK等等技術(shù)設(shè)備進(jìn)行勘測工作后，技術(shù)人員不僅可以準(zhǔn)確地及時(shí)觀察和找到已經(jīng)測得的礦山坐標(biāo)在現(xiàn)場的準(zhǔn)確位置，從而大大提高了礦山采礦勘查作業(yè)的測量準(zhǔn)確性。此外，通過同時(shí)布置多個(gè)自動(dòng)測量點(diǎn)并同時(shí)執(zhí)行多個(gè)自動(dòng)測量，可以有效減少測量來自儀器周圍環(huán)境的各種干擾源對測量信號的直接影響，并可以使我們測量到的數(shù)據(jù)更加合理。

2.1.1 GPS-RTK技術(shù)的優(yōu)勢

首先，基于GPS-RTK技術(shù)的地雷勘測工作顯示的數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確;其次，由于該技術(shù)具有動(dòng)態(tài)特性，勘測工作效率更高。

2.1.2 測量點(diǎn)的布設(shè)標(biāo)準(zhǔn)

GPS-RTK技術(shù)的地雷勘測操作過程必須通過放置多個(gè)測量點(diǎn)來完成，以減少測量誤差。

2.2 GPS--RTK技術(shù)的信號傳輸過程

使用GPS-RTK技術(shù)進(jìn)行地雷勘測時(shí)，信號傳輸是主要的測量原理。通常情況下，一些信令基站和移動(dòng)站需要安裝在雷場中。為了有效避免干擾信號的正常傳輸，有必要考慮消除信號周圍環(huán)境條件中的其他干擾源。在操作過程中，基站對于流動(dòng)式電站的一個(gè)信號脈沖傳輸控制過程由一個(gè)脈沖輸入信號電路提供。GPS-RTK相關(guān)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用集成過程的相對穩(wěn)定性是直接影響當(dāng)前GPS-RTK相關(guān)技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的重要因素。

2.3 電力供應(yīng)給GPS-RTK技術(shù)的戶外操作帶來影響

為了在當(dāng)前的礦山勘測過程中實(shí)際應(yīng)用GPS-RTK技術(shù)，GPS-RTK技術(shù)是在電力中實(shí)現(xiàn)的，因此需要有效的電能協(xié)作。在正常情況下，進(jìn)行戶外測量需要足夠的電能。在實(shí)際的礦山勘測工作中，通常會(huì)施加環(huán)境約束，尤其是在偏遠(yuǎn)的山區(qū)環(huán)境中，并且很難確保長期供應(yīng)電能。為避免因電力不足而應(yīng)用GPS-RTK技術(shù)，應(yīng)配備大容量蓄電池等設(shè)備，以確保礦區(qū)測量工作的順利完成。

3 GPS-RTK技術(shù)優(yōu)越性

1.具有實(shí)時(shí)性能，這在一般測量設(shè)備中是不可能的，放樣精度可以達(dá)到厘米級。

2.RTK測量任務(wù)效率高。比較和分析相關(guān)數(shù)據(jù)的結(jié)果，可以看出，GPS-RTK測量的效率是傳統(tǒng)水位測量的2到4倍。GPS-RTK的人力和資本投資相對較小，常規(guī)測繪方法所需的人力和設(shè)備約為GPS-RTK測繪方法的三倍。

3.GPS-RTK測量結(jié)果在野外觀察期間實(shí)時(shí)提供，因此可以在野外檢查數(shù)據(jù)，這超出了常規(guī)測量的范圍。

4.GPS-RTK測量可以實(shí)現(xiàn)快速、高精度，并且可以無障礙地重新采集和測量衛(wèi)星[1]。

5.通過安裝基站，一個(gè)人可以同時(shí)操作整個(gè)系統(tǒng)或同時(shí)安裝多個(gè)移動(dòng)臺(tái)，從而大大提高了效率。GPS-RTK的測量準(zhǔn)確性主要取決于整個(gè)GPS測量系統(tǒng)、RTK測量設(shè)備的實(shí)際測量使用環(huán)境以及不同用戶的測量級別和實(shí)際使用習(xí)慣情況。只要操作嚴(yán)格符合規(guī)格，就可以充分保證測量質(zhì)量。

4 影響GPS-RTK測量精度的要素分析

4.1 基準(zhǔn)站的選擇

（1）基準(zhǔn)站應(yīng)設(shè)置在已知坐標(biāo)處且坐標(biāo)準(zhǔn)確，而未知點(diǎn)處條件應(yīng)更好。

（2）基準(zhǔn)站的放置位置應(yīng)具有較高的地形、無障礙的能見度和良好的射程，最好在照射區(qū)域的中心區(qū)域。

（4）基站無線電站天線應(yīng)位于GPS接收器主機(jī)的北部，以避免在衛(wèi)星的北極和南極附近出現(xiàn)空地。

4.2 轉(zhuǎn)換參數(shù)

GPS-RTK測量WGS-84坐標(biāo)系中測量點(diǎn)的位置，實(shí)際工作中使用的坐標(biāo)系通常是1954年的北京坐標(biāo)系。由于每個(gè)地方的位置參數(shù)不同，兩個(gè)坐標(biāo)系的坐標(biāo)也非常不同，并且在某些采礦區(qū)域中，這種差異可以達(dá)到數(shù)百米，并且方向也可以旋轉(zhuǎn)?？紤]到這一點(diǎn)，進(jìn)行GPS-RTK測量時(shí)，首先需要確定整個(gè)礦區(qū)的基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換參數(shù)。在GPS-RTK測量過程中，參考轉(zhuǎn)換參數(shù)對GPS-RTK測量結(jié)果的準(zhǔn)確性有重要影響。如果參考參數(shù)的誤差太大，則無論觀察的質(zhì)量如何，其位置的精度也將非常差。

4.3 觀測時(shí)間的選擇

GPS測量使用接收器接收衛(wèi)星廣播的信息，以確定一個(gè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)。GPS衛(wèi)星、衛(wèi)星信號傳播過程和地面接收設(shè)備中會(huì)出現(xiàn)測量結(jié)果錯(cuò)誤。在這些錯(cuò)誤原因中，用戶無法消除CPS衛(wèi)星和衛(wèi)星信號傳播過程中的錯(cuò)誤。用戶僅使用GPS接收器，因此在實(shí)際工作中，他們需要進(jìn)行衛(wèi)星星歷預(yù)測，并且在觀察期間，他們需要選擇一個(gè)合適的觀察周期，以使GPS接收器的PDOD值小于6，這對于定位是必需的。

4.4 儀器設(shè)備和設(shè)備使用者的影響

同樣，GPS-RTK測量設(shè)備、設(shè)備性能和抗干擾能力方面的差異也會(huì)影響GPS-RTK測量的準(zhǔn)確性。此外，由于設(shè)備的用戶不同，因此，操作員的技能水平、工作經(jīng)驗(yàn)、故障排除方法以及在測量過程中使用軟件系統(tǒng)的熟練程度將直接影響GPS-RTK的定位精度。因此，研究人員有必要在實(shí)際觀察之前進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，以提高實(shí)際工作的效率。

5 GPS-RTK技術(shù)在礦山測最中的應(yīng)用策略研究

GPS-RTK技術(shù)在采礦環(huán)境中的實(shí)際過程不僅允許精確獲取厘米級定位數(shù)據(jù)，而且還突出了GPS-RTK技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用優(yōu)勢。而且是傳統(tǒng)單GPS技術(shù)的突破。在多種多色測量模式中引入新的操作技術(shù)，包括礦山勘測，注入更多能量并在一定程度上進(jìn)行改進(jìn)。采礦測量的效率為行業(yè)規(guī)模帶來了機(jī)遇。

5.1 對GPS-RTK技術(shù)的合理操作流程進(jìn)行分析

5.1.1 針對控制點(diǎn)的操作分析

對于基于GPS-RTK技術(shù)的地雷勘測工作，首先確定地圖路線控制點(diǎn)在勘測區(qū)域中的特定位置，然后將全站儀放置在地圖路線控制點(diǎn)，以促進(jìn)數(shù)據(jù)信號的有效傳輸。可以配置經(jīng)緯儀進(jìn)行地雷勘測，并將其與小塊板進(jìn)行勘測。

5.1.2 測圍環(huán)節(jié)的改進(jìn)策暗

隨著采礦測量工作流程的不斷成熟，已經(jīng)開發(fā)出用于室外工作的全站儀和電子手冊以支持地面物體編碼，使用大型標(biāo)尺制圖軟件進(jìn)行制圖，并且最近已提高了野外作業(yè)電子平板測繪的準(zhǔn)確性。簡而言之，考慮到采礦環(huán)境的性質(zhì)以及礦山勘測的各種條件和局限性，很難在測量站中實(shí)現(xiàn)用于測量周圍地質(zhì)環(huán)境的信號點(diǎn)，并且這些信號點(diǎn)可以在操作期間連接。由于電臺(tái)發(fā)射信號，因此很容易引起電弧、起火等。

5.2 礦區(qū)工程測量的應(yīng)用

礦區(qū)的工程研究工作一直非常重要，并且一直困擾著煤礦的工作者。由于大多數(shù)工作區(qū)都是山區(qū)和丘陵地帶，森林覆蓋率很高，國家控制點(diǎn)的密度相對稀少，可見度條件也很差。因此，傳統(tǒng)測量方法的效率和準(zhǔn)確性難以滿足礦區(qū)T.過程測量的要求。除上述應(yīng)用外，GPS-RTK技術(shù)還可用于礦山中的許多其他工程勘察，它可以補(bǔ)充現(xiàn)有測量的效率。在礦區(qū)中使用GPS-RTK技術(shù)動(dòng)態(tài)測量煤礦地下定居區(qū)的面積，調(diào)查并繪制礦區(qū)的地形圖，測量縱向和橫截面并在鉆孔中進(jìn)行設(shè)置。

6 結(jié)語

作為瞬態(tài)電涌和保護(hù)器，SPD不僅要注意保護(hù)效果，還要注意其自身的安全性能。如果選擇的產(chǎn)品具有相同的保護(hù)效果，則優(yōu)先選擇安全性能良好的產(chǎn)品。產(chǎn)品性能要求應(yīng)從保護(hù)、安全性能、壽命特性等方面綜合考慮，不應(yīng)過分追求其他方面。

參考文獻(xiàn)：

[1] 程廣博，趙玉蘭，董亞林，等.GPS-RTK在礦山測量中的應(yīng)用[J].山東煤炭科技，2009（01）：4-6.

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