CORS-RTK技術(shù)在礦山工程測(cè)量工作中的實(shí)踐研究

游勝賢

（河北省煤田地質(zhì)局第二地質(zhì)隊(duì)，河北 邢臺(tái) 054001）

礦產(chǎn)資源是一個(gè)國(guó)家的主要資源部分之一。我國(guó)是一個(gè)礦產(chǎn)資源豐富的大國(guó)，但是常規(guī)情況下，礦產(chǎn)資源主要分布在地理位置較為偏僻的區(qū)域，地理環(huán)境較為復(fù)雜，對(duì)礦山工程測(cè)量帶來(lái)了極大的困難，也成為了礦山工程進(jìn)展中的關(guān)鍵問(wèn)題。

隨著科學(xué)技術(shù)與社會(huì)發(fā)展，衛(wèi)星定位系統(tǒng)出現(xiàn)并普及，逐漸滲入到各個(gè)行業(yè)，CORS-RTK技術(shù)（連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位綜合服務(wù)系統(tǒng)）也應(yīng)運(yùn)而生，并在測(cè)繪地理信息方面得到了廣泛的應(yīng)用。CORS-RTK技術(shù)具備使用便捷、操作簡(jiǎn)單、精度較高、成本較低、使用范圍廣泛等優(yōu)勢(shì)，能夠在礦山工程測(cè)量中得到很好的應(yīng)用，因此提出CORS-RTK技術(shù)在礦山工程測(cè)量工作中的實(shí)踐研究，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證CORS-RTK技術(shù)的實(shí)踐效果。

1 基于CORS-RTK技術(shù)的礦山工程測(cè)量方法研究

1.1 CORS-RTK技術(shù)優(yōu)勢(shì)分析

CORS-RTK技術(shù)是多種技術(shù)與子系統(tǒng)的融合產(chǎn)物，其包含數(shù)據(jù)中心、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、數(shù)據(jù)通信、全球衛(wèi)星定位子系統(tǒng)等。CORS-RTK技術(shù)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)特定區(qū)域內(nèi)，以一定間隔構(gòu)建的持續(xù)運(yùn)行的多個(gè)固定全球衛(wèi)星定位子系統(tǒng)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)[1]。

其中，CORS指的是由數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)處理中心、參考站子系統(tǒng)與用戶(hù)服務(wù)構(gòu)成的局域網(wǎng)，基于數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)進(jìn)行相互聯(lián)系，均勻分布于整個(gè)研究區(qū)域。CORS會(huì)在特定區(qū)域內(nèi)，均勻布置多個(gè)參考站，同時(shí)設(shè)置一定的采樣率對(duì)區(qū)域進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，并將采樣數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至控制中心?？刂浦行脑诮邮盏讲蓸訑?shù)據(jù)后，對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)一預(yù)處理與質(zhì)量分析，再次對(duì)其進(jìn)行解算，獲取研究區(qū)域的誤差改正模型，并利用數(shù)據(jù)通信子系統(tǒng)將數(shù)據(jù)傳輸給用戶(hù)。最后，用戶(hù)按照相對(duì)定位原理計(jì)算三維坐標(biāo)與測(cè)量精度。CORS是RTK的核心，具備實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位服務(wù)功效。CORS-RTK技術(shù)高程精度可以達(dá)到20mm±2ppm，平面精度可以達(dá)到10mm±2ppm，能夠滿足礦山工程測(cè)量的精度需求，其在礦山工程測(cè)量具備較好的應(yīng)用前景。

CORS-RTK技術(shù)主要優(yōu)勢(shì)分析如下：①持續(xù)性。通過(guò)連續(xù)基站，可以避免通視條件、天氣條件的影響，全天候觀測(cè)研究區(qū)域；②兼容性。CORS-RTK技術(shù)可以無(wú)縫兼容多個(gè)設(shè)備及其子系統(tǒng)，不需要另外設(shè)置基準(zhǔn)站，即可實(shí)現(xiàn)單機(jī)單人操作作業(yè)；③統(tǒng)一性。CORS-RTK技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)研究區(qū)域坐標(biāo)的統(tǒng)一性，能夠?qū)崿F(xiàn)基礎(chǔ)坐標(biāo)系統(tǒng)的集中管理；④廣泛性。CORS-RTK技術(shù)能夠在三維坐標(biāo)服務(wù)范圍內(nèi)，不受時(shí)間與空間的限制，實(shí)時(shí)對(duì)研究區(qū)域的坐標(biāo)信息進(jìn)行獲取，極大地降低了測(cè)量工作量；⑤便利性。CORS-RTK技術(shù)操作過(guò)程較為簡(jiǎn)便，具備較高的便利性；⑥可靠性。CORS-RTK技術(shù)定位精度較高、采集數(shù)據(jù)可靠度較大，常規(guī)情況下，無(wú)人為操作誤差，能夠?yàn)榈V山工程測(cè)量提供更加可靠的數(shù)據(jù)支撐。

1.2 CORS-RTK技術(shù)在礦山工程測(cè)量中的應(yīng)用

1.2.1 布置控制點(diǎn)

一般情況下，礦山工程測(cè)量區(qū)域交通條件較差，并且需要測(cè)量范圍較大，已知控制點(diǎn)較少，并存在著布置不均勻的缺陷，常規(guī)測(cè)量方法在布置控制點(diǎn)時(shí)會(huì)受到角度條件、通視條件等多種因素的影響，致使工程測(cè)量效果較差。

而CORS-RTK技術(shù)在礦山工程測(cè)量過(guò)程中，主要通過(guò)衛(wèi)星定位，對(duì)控制點(diǎn)角度條件、通視條件等多種因素?zé)o具體要求，只需要對(duì)大于或等于3個(gè)已知控制點(diǎn)進(jìn)行檢查，依照規(guī)定數(shù)據(jù)與已知控制點(diǎn)數(shù)據(jù)誤差布置控制點(diǎn)，以此為基礎(chǔ)，對(duì)研究區(qū)域進(jìn)行測(cè)量。若檢測(cè)數(shù)據(jù)超出限制，需要在CORS-RTK技術(shù)采集數(shù)據(jù)上添加改正值，直到精度達(dá)到礦山工程測(cè)量需求為止[2]。

依據(jù)CORS-RTK技術(shù)測(cè)量點(diǎn)位高程、坐標(biāo)等數(shù)據(jù)進(jìn)行平均誤差計(jì)算，以《工程測(cè)量規(guī)范》GB 50026來(lái)看，其誤差符合10cm，即可滿足測(cè)量需求。CORS-RTK技術(shù)只需要幾十秒即可實(shí)現(xiàn)控制點(diǎn)的觀測(cè)，有效節(jié)省了測(cè)量時(shí)間，提升了礦山工程測(cè)量效率。

1.2.2 常規(guī)工程測(cè)量

CORS-RTK技術(shù)是利用通信信號(hào)與衛(wèi)星信號(hào)來(lái)進(jìn)行礦山工程測(cè)量的。測(cè)量數(shù)據(jù)主要是通過(guò)CORS通信背景傳輸至數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)中心在數(shù)據(jù)接收后對(duì)其進(jìn)行平差改正，然后再將處理后數(shù)據(jù)反饋給CORS用戶(hù)。故在通視條件較好的區(qū)域，即衛(wèi)星信號(hào)無(wú)干擾，此時(shí)可能直接應(yīng)用CORS-RTK技術(shù)對(duì)礦山工程需要地形、地物、特征、剖面、斷面等進(jìn)行測(cè)量。

若是礦山工程中，通視條件較差，衛(wèi)星信號(hào)受到一定的干擾，無(wú)法直接應(yīng)用CORS-RTK技術(shù)。此時(shí)，需要在周?chē)ㄒ晽l件較好區(qū)域布置控制點(diǎn)，通過(guò)兩兩通視形式獲得控制點(diǎn)三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)。將獲取的CORS-RTK數(shù)據(jù)輸入至全站儀里，以此為基礎(chǔ)，對(duì)通視條件較差的礦山工程需要地形、地物、特征、斷面等進(jìn)行測(cè)量。與傳統(tǒng)測(cè)量方式相比較，CORS-RTK技術(shù)成本較低，工作時(shí)間較短[3]。

1.2.3 礦山沉降觀測(cè)

在礦山工程過(guò)程中，由于開(kāi)采作業(yè)、環(huán)境影響等使得山體結(jié)構(gòu)受到了一定的破壞，礦山山體會(huì)出現(xiàn)斷裂、裂痕等沉降情況，存在山體滑坡、泥石流等危險(xiǎn)，對(duì)國(guó)家及其周?chē)用褙?cái)產(chǎn)造成一定的威脅，故在礦山工程測(cè)量過(guò)程中，需要測(cè)量出礦山沉降相關(guān)數(shù)據(jù)，為礦山工程的實(shí)時(shí)提供科學(xué)的數(shù)據(jù)報(bào)告。

常規(guī)測(cè)量方式為利用水準(zhǔn)儀+全站儀對(duì)礦山沉降進(jìn)行觀測(cè)與測(cè)量，其會(huì)在礦山沉降區(qū)域按照一定距離均勻布置一定數(shù)量的觀測(cè)線，在觀測(cè)線上布置既定數(shù)量的觀測(cè)點(diǎn)，同時(shí)在測(cè)量區(qū)域布置工作基點(diǎn)與沉降基準(zhǔn)點(diǎn)。上述的測(cè)量方式雖然觀測(cè)數(shù)據(jù)精度、質(zhì)量較高，但是工作基點(diǎn)、沉降基準(zhǔn)點(diǎn)、觀測(cè)線等因素均會(huì)影響觀測(cè)數(shù)據(jù)的精度，需要對(duì)多種因素進(jìn)行監(jiān)測(cè)，極大地增加了常規(guī)測(cè)量方式的時(shí)間與成本。

而CORS-RTK技術(shù)可以有效地解決上述方式存在的問(wèn)題，只需要在測(cè)量區(qū)域均勻布置沉降觀測(cè)點(diǎn)，利用CORSRTK技術(shù)對(duì)觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行定期采樣，以此來(lái)獲取礦山沉降觀測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)。若是衛(wèi)星信號(hào)受到干擾，無(wú)法直接獲取沉降觀測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，此時(shí)需要在地理結(jié)構(gòu)穩(wěn)定區(qū)域布置基準(zhǔn)點(diǎn)，采用常規(guī)測(cè)量方式獲取礦山沉降數(shù)據(jù)。

另外，為了獲取更加精準(zhǔn)的礦山沉降數(shù)據(jù)，可以在測(cè)量區(qū)域內(nèi)布置靜態(tài)GPS觀測(cè)點(diǎn)，給定三維坐標(biāo)X，Y，Z，再次用CORS測(cè)量觀測(cè)點(diǎn)x，y，z，計(jì)算兩者之間的坐標(biāo)差值，利用計(jì)算差值作為CORS觀測(cè)改正數(shù)值，將觀測(cè)數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算機(jī)，通過(guò)觀測(cè)值來(lái)直觀顯示礦山工程沉降的方向與大小。

2 CORS-RTK技術(shù)實(shí)踐結(jié)果分析

為了驗(yàn)證CORS-RTK技術(shù)在礦山工程測(cè)量工作中的實(shí)踐效果，采用MATLAB仿真平臺(tái)設(shè)計(jì)實(shí)踐，具體實(shí)踐過(guò)程如下所示。

2.1 實(shí)踐對(duì)象選取

為了保障實(shí)踐的順利進(jìn)行，選取某地區(qū)礦山工程作為實(shí)踐對(duì)象，其示意圖如圖1所示。

如圖1所示，實(shí)踐對(duì)象區(qū)域地形較為復(fù)雜，環(huán)境較為惡劣，對(duì)礦山工程測(cè)量工作帶來(lái)了較大的困難，可以有效地顯示出CORS-RTK技術(shù)的實(shí)踐效果。

2.2 實(shí)踐結(jié)果分析

以上述選取的實(shí)踐對(duì)象為依據(jù)，將其劃分為10個(gè)子區(qū)域，采用CORS-RTK技術(shù)與常規(guī)測(cè)量方式對(duì)礦山工程進(jìn)行測(cè)量實(shí)踐，對(duì)每個(gè)子區(qū)域進(jìn)行10次實(shí)驗(yàn)，取平均值作為實(shí)踐結(jié)果，降低實(shí)踐誤差的影響，以此來(lái)提升實(shí)踐結(jié)果的準(zhǔn)確性。

通過(guò)實(shí)踐獲得礦山工程測(cè)量誤差數(shù)據(jù)如表1所示。

如表1數(shù)據(jù)顯示，與常規(guī)測(cè)量方式相比較，CORSRTK技術(shù)礦山工程測(cè)量誤差更小，充分證實(shí)了CORS-RTK技術(shù)在礦山工程測(cè)量中具備較好的實(shí)踐效果。

3 結(jié)語(yǔ)

此研究應(yīng)用CORS-RTK技術(shù)提出了一種新的礦山工程測(cè)量方法，通過(guò)實(shí)踐結(jié)果發(fā)現(xiàn)，CORS-RTK技術(shù)礦山工程測(cè)量誤差更小，能夠?yàn)榈V山工程的實(shí)施提供更加有效的、可靠的數(shù)據(jù)支撐。