论文部分内容阅读
摘要：近年来，随着科学技术的发展，测量工作在矿山的重要性也日益显现，矿山测量工作者的任务也在加重。测量新技术RTK定位技术在矿山测量多方面的应用将极大地提高测量工作效率和成果的可靠性，随着其技术的不断成熟，具有很大的技术推广价值。本文详细探讨了GPS-RTK技术在大型露天矿山测量中的应用，以供大家参考借鉴。
关键词：GPS-RTK技术；露天矿山测量
引 言：矿山测量是综合的运用地质、采矿、测量等多学科知识，对矿山建设、地质勘探、采矿过程当中由矿体到围岩、从井下到地面在静态和动态下各种空间几何问题的研究及处理。其主要是给矿山设计、开发、勘探、生产运营的各阶段工作服务，主要工作内容有：大比例尺地形图测绘、工业广场的施工测量、矿区地面的控制网建立、井下测量及建井测量等。矿山测量的质量和水平，对矿山的开发工作有非常重要的指导意义。
1 GPS-RTK基本原理
RTK测量技术，是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS（RTDGPS）测量技术。实时动态测量的基本原理是在基准站上安置一台GPS接收机，对所有可见GPS卫星进行连续性观测，并将其观测数据通过无线电传输设备，实时地发送给用户观测站。在用户站上，GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时，通过无线电传输设备，接收基准站传输的观测数据，然后根据相对定位的原理，实时地计算并显示用户站的三维坐标，其精度可达到厘米级。这样通过实时计算的定位结果，便可监测基准站与用户站观测结果的质量和解算结果的收敛情况，从而可实时地判定解算结果是否成功，以减少冗余观测，缩短观测时间。
2 GPS - RTK技术的结构
现阶段矿山测量系统主要应用的GPS—RTK技术大多有以下几方面组成：GPS接收设备、数据传输系统和软件系统。
2.1 GPS接收设备，主要是GPS接收机，接收机可以快速准确的计算观测数据。
2.2 数据传输系统，主要由无线电发射台、用户站的接收机构成。可以根据用户站与基准站之间的距离、环境以及数据的传输速度选择频率和功率。
2.3 软件系统，有固定的软件程序作支撑，能够选择静态、动态、实时动态等分析模式，可以对计算结果进行一致性检验和分析评价。
3 GPS-RTK测量技术的优点
3.1 测量组织更为灵活
因基准站与流动站之间依靠数据链联系，只要电台功率足够，电波发射范围就是实际作业范围。各流动站独立作业，可采用一个基准站配一个或多个流动站的作业组织形式。
3.2操作简便，数据处理能力强
只要在设站时进行简单的设置，就可以边走边获得测量结果坐标。数据输入、存储、处理、转换和输出能力强，便于存储、管理和共享，达到一测多用的目的。
3.3作业效率高
在一般的地形地势条件下，设站一次就可测完大约6km半径的测区，大大减少了传统测量所需的控制点数量和测量仪器搬站的次数，提高了劳动效率。
3.4降低了作业条件要求
RTK技术不要求点间通视，因此和传统测量相比，RTK技术受通视条件、能见度、气候、季节等因数的影响和限制较小。在传统测量看来由于地形复杂、地物障碍而造成的难通视地区的测量工作，只要满足RTK的基本工作条件，就能够快速的完成高精度的定位作业。
3.5点位精度均匀稳定，整体精度连续性强
采用GPS-RTK技术采集的每一个点都为独立观测点，不存在误差积累，而且数据安全可靠。只要满足RTK的基本工作条件，在一定的作业半径范围内，RTK的平面精度就能够达到厘米级。
4 GPS—RTK技术的不足
4.1 受仪器自身性能的影响
各个控制点的测定工作都是独立完成的。在观测前要对仪器进行校验，将仪器的各个参数设置在合理范围内，检查数据传输系统是否畅通；观测中要时刻注意仪器的运行状态；观测结束前或仪器失锁时要将测定值与已知值进行对比，以确定参数设置是否正确。
4.2 高程转换干扰的影响
一些煤矿在我国的一些山区，高程转换误差较大，而定位作业模式又要求有精确的高程转换，因此，GPS—RTK技术高程转换为海拔高程时比较困难，精度也大大降低，严重影响了GPS—RTK的高程测量精度。
4.3 受卫星或天气影响
（1）受卫星状况限制
当卫星系统位置对美国是最佳的时候，世界上有些国家在某一确定的时间段仍然不能很好地被卫星所覆盖，容易产生假值。另外，在高山峡谷深处及密集森林区，卫星信号被遮挡时间较长，使一天中可作业时间受限制。产生假值问题采用RTK测量成果的品质控制方法可以发现。作业时间受限制可由选择作业时间来解决。
（2）天空环境影响
白天中午，受电离层干扰大，共用卫星数少，常接受不到5颗卫星，因而初始化时间长甚至不能初始化，也就无法进行观测。我们做过实验，在同样的条件和同样的地点上进行RTK测量，上午11点之前和下午3点30分之后，RTK测量结果准而快，而中午时分，很难进行RTK测量。可见选择作业时间段的重要性。
5 GPS-RTK技术在露天矿山测量中的应用
由于GPS测量技术具有全天候、高精度、高效率等优点，随着GPS接收机性能的不断完善，使GPS-RTK技术在矿山测量中可以完成多项工作，有时常规测量方法和仪器很难满足工程需要，根据工程性质和特点，为满足矿山生产和建设的需要，通过实践证明，GPS-RTK技术在露天矿山建设测量和生产测量过程中具有广泛的发展空间，在实际应用中，充分证明了GPS-RTK技术在露天矿山测量中的优越性。
5.1 矿区大比例尺地形图的测绘
为满足矿山生产建设的需要，需要对矿区进行大比例尺地形图的测绘。用传统的方法测图，需要先建立控制网，然后进行碎部测量，绘制成大比例尺地形图。其工作量大、速度慢、花费时间长，而且每组至少需要3～4个人。采用GPS-RTK测量技术，基准站设置好启用七参数到固定解后校正就可以自动运行，一个流动站只需要一个人就可以操作，在沿线碎部点上只需停留几秒钟就可以获得每点坐标、高程，结合输入的点特征编码及属性信息，构成碎部点的数据库，通过计算机专业测绘软件CASS数据处理、编辑即可绘成DWG数据文件的地形图。由于只需采集碎部点的坐标和高程和输入其属性信息，而且采集速度快，大大降低了测图难度，既省时又省力。
5.2 露天采场采剥量的验收
根据工程性质，每月都要对两个采矿场的矿岩剥离量进行验收。采用常规验收方法，需要先在采场周围设置导线控制点，并且要保持点间通视，有时还要引测到采场内部，然后进行碎部测量，测量验收的现场工作量大。而且由于爆破及边坡的影响，常常会导致控制点被破坏，每次工作前都要对控制点进行检核，才能保证验收精度。而采用GPS-RTK测量技术只需要在一个已知控制点上架设好基准站启用七参数到固定解后校正，即可同时采用多台流动站进行采矿场现状碎部点采集工作。在采集碎部点过程中不需要点间通视，而且每个碎部点的采集都为独立观测，不存在误差积累。采用GPS-RTK测量技术只需要2天就可完成采场采剥量的验收工作，既保证了精度又提高了作业效率，同时又节省了大量的人力、物力。
5.3 露天采场边坡境界线的施工放样
设计人员在地形图上定线后，需将境界线及里程桩在地面上标定出来。采用GPS-RTK测量技术，只需要将境界线各拐点的坐标输入GPS手簿中，采用线放样或点放样功能系统即可同时完成境界线及里程桩的标定工作。由于每个点的测量都是独立完成的，不会产生累积误差，各点放样精度趋于一致，同时在标定过程中进行实测，标定结束后落到设计图上进行检核，确保标定位置正确。
5.4 钻孔的测量和放样
采用GPS-RTK测量技术只需要在一个已知控制点上架设好基准站启用七参数到固定解后校正，即可同时采用多台流动站进行钻孔坐标测量。地质技术员在图纸上设计好钻孔后，测量人员只需将各钻孔坐标输入GPS手簿中，采用GPS-RTK点放样功能即可将钻孔点位标定到实地位置。
6 结束语
总之，实践证明GPS-RTK测量技术给现代矿山测量带来了重大的技术手段变革，极大地方便了矿山测量工作者的日常工作，随着其技术的不断进步，必将给矿山测量带来更大的便利，其在矿山测量中的应用领域将更为广泛。
参考文献：
[1] 邵金强.GPS-RTK技术在矿山测量中的应用[J].贵州地质，2007，（04）.
[2] 乔水利.GPS—RTK在矿山测量中的应用研究[J].科技传播，2011，（01）.
关键词：GPS-RTK技术；露天矿山测量
引 言：矿山测量是综合的运用地质、采矿、测量等多学科知识，对矿山建设、地质勘探、采矿过程当中由矿体到围岩、从井下到地面在静态和动态下各种空间几何问题的研究及处理。其主要是给矿山设计、开发、勘探、生产运营的各阶段工作服务，主要工作内容有：大比例尺地形图测绘、工业广场的施工测量、矿区地面的控制网建立、井下测量及建井测量等。矿山测量的质量和水平，对矿山的开发工作有非常重要的指导意义。
1 GPS-RTK基本原理
RTK测量技术，是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS（RTDGPS）测量技术。实时动态测量的基本原理是在基准站上安置一台GPS接收机，对所有可见GPS卫星进行连续性观测，并将其观测数据通过无线电传输设备，实时地发送给用户观测站。在用户站上，GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时，通过无线电传输设备，接收基准站传输的观测数据，然后根据相对定位的原理，实时地计算并显示用户站的三维坐标，其精度可达到厘米级。这样通过实时计算的定位结果，便可监测基准站与用户站观测结果的质量和解算结果的收敛情况，从而可实时地判定解算结果是否成功，以减少冗余观测，缩短观测时间。
2 GPS - RTK技术的结构
现阶段矿山测量系统主要应用的GPS—RTK技术大多有以下几方面组成：GPS接收设备、数据传输系统和软件系统。
2.1 GPS接收设备，主要是GPS接收机，接收机可以快速准确的计算观测数据。
2.2 数据传输系统，主要由无线电发射台、用户站的接收机构成。可以根据用户站与基准站之间的距离、环境以及数据的传输速度选择频率和功率。
2.3 软件系统，有固定的软件程序作支撑，能够选择静态、动态、实时动态等分析模式，可以对计算结果进行一致性检验和分析评价。
3 GPS-RTK测量技术的优点
3.1 测量组织更为灵活
因基准站与流动站之间依靠数据链联系，只要电台功率足够，电波发射范围就是实际作业范围。各流动站独立作业，可采用一个基准站配一个或多个流动站的作业组织形式。
3.2操作简便，数据处理能力强
只要在设站时进行简单的设置，就可以边走边获得测量结果坐标。数据输入、存储、处理、转换和输出能力强，便于存储、管理和共享，达到一测多用的目的。
3.3作业效率高
在一般的地形地势条件下，设站一次就可测完大约6km半径的测区，大大减少了传统测量所需的控制点数量和测量仪器搬站的次数，提高了劳动效率。
3.4降低了作业条件要求
RTK技术不要求点间通视，因此和传统测量相比，RTK技术受通视条件、能见度、气候、季节等因数的影响和限制较小。在传统测量看来由于地形复杂、地物障碍而造成的难通视地区的测量工作，只要满足RTK的基本工作条件，就能够快速的完成高精度的定位作业。
3.5点位精度均匀稳定，整体精度连续性强
采用GPS-RTK技术采集的每一个点都为独立观测点，不存在误差积累，而且数据安全可靠。只要满足RTK的基本工作条件，在一定的作业半径范围内，RTK的平面精度就能够达到厘米级。
4 GPS—RTK技术的不足
4.1 受仪器自身性能的影响
各个控制点的测定工作都是独立完成的。在观测前要对仪器进行校验，将仪器的各个参数设置在合理范围内，检查数据传输系统是否畅通；观测中要时刻注意仪器的运行状态；观测结束前或仪器失锁时要将测定值与已知值进行对比，以确定参数设置是否正确。
4.2 高程转换干扰的影响
一些煤矿在我国的一些山区，高程转换误差较大，而定位作业模式又要求有精确的高程转换，因此，GPS—RTK技术高程转换为海拔高程时比较困难，精度也大大降低，严重影响了GPS—RTK的高程测量精度。
4.3 受卫星或天气影响
（1）受卫星状况限制
当卫星系统位置对美国是最佳的时候，世界上有些国家在某一确定的时间段仍然不能很好地被卫星所覆盖，容易产生假值。另外，在高山峡谷深处及密集森林区，卫星信号被遮挡时间较长，使一天中可作业时间受限制。产生假值问题采用RTK测量成果的品质控制方法可以发现。作业时间受限制可由选择作业时间来解决。
（2）天空环境影响
白天中午，受电离层干扰大，共用卫星数少，常接受不到5颗卫星，因而初始化时间长甚至不能初始化，也就无法进行观测。我们做过实验，在同样的条件和同样的地点上进行RTK测量，上午11点之前和下午3点30分之后，RTK测量结果准而快，而中午时分，很难进行RTK测量。可见选择作业时间段的重要性。
5 GPS-RTK技术在露天矿山测量中的应用
由于GPS测量技术具有全天候、高精度、高效率等优点，随着GPS接收机性能的不断完善，使GPS-RTK技术在矿山测量中可以完成多项工作，有时常规测量方法和仪器很难满足工程需要，根据工程性质和特点，为满足矿山生产和建设的需要，通过实践证明，GPS-RTK技术在露天矿山建设测量和生产测量过程中具有广泛的发展空间，在实际应用中，充分证明了GPS-RTK技术在露天矿山测量中的优越性。
5.1 矿区大比例尺地形图的测绘
为满足矿山生产建设的需要，需要对矿区进行大比例尺地形图的测绘。用传统的方法测图，需要先建立控制网，然后进行碎部测量，绘制成大比例尺地形图。其工作量大、速度慢、花费时间长，而且每组至少需要3～4个人。采用GPS-RTK测量技术，基准站设置好启用七参数到固定解后校正就可以自动运行，一个流动站只需要一个人就可以操作，在沿线碎部点上只需停留几秒钟就可以获得每点坐标、高程，结合输入的点特征编码及属性信息，构成碎部点的数据库，通过计算机专业测绘软件CASS数据处理、编辑即可绘成DWG数据文件的地形图。由于只需采集碎部点的坐标和高程和输入其属性信息，而且采集速度快，大大降低了测图难度，既省时又省力。
5.2 露天采场采剥量的验收
根据工程性质，每月都要对两个采矿场的矿岩剥离量进行验收。采用常规验收方法，需要先在采场周围设置导线控制点，并且要保持点间通视，有时还要引测到采场内部，然后进行碎部测量，测量验收的现场工作量大。而且由于爆破及边坡的影响，常常会导致控制点被破坏，每次工作前都要对控制点进行检核，才能保证验收精度。而采用GPS-RTK测量技术只需要在一个已知控制点上架设好基准站启用七参数到固定解后校正，即可同时采用多台流动站进行采矿场现状碎部点采集工作。在采集碎部点过程中不需要点间通视，而且每个碎部点的采集都为独立观测，不存在误差积累。采用GPS-RTK测量技术只需要2天就可完成采场采剥量的验收工作，既保证了精度又提高了作业效率，同时又节省了大量的人力、物力。
5.3 露天采场边坡境界线的施工放样
设计人员在地形图上定线后，需将境界线及里程桩在地面上标定出来。采用GPS-RTK测量技术，只需要将境界线各拐点的坐标输入GPS手簿中，采用线放样或点放样功能系统即可同时完成境界线及里程桩的标定工作。由于每个点的测量都是独立完成的，不会产生累积误差，各点放样精度趋于一致，同时在标定过程中进行实测，标定结束后落到设计图上进行检核，确保标定位置正确。
5.4 钻孔的测量和放样
采用GPS-RTK测量技术只需要在一个已知控制点上架设好基准站启用七参数到固定解后校正，即可同时采用多台流动站进行钻孔坐标测量。地质技术员在图纸上设计好钻孔后，测量人员只需将各钻孔坐标输入GPS手簿中，采用GPS-RTK点放样功能即可将钻孔点位标定到实地位置。
6 结束语
总之，实践证明GPS-RTK测量技术给现代矿山测量带来了重大的技术手段变革，极大地方便了矿山测量工作者的日常工作，随着其技术的不断进步，必将给矿山测量带来更大的便利，其在矿山测量中的应用领域将更为广泛。
参考文献：
[1] 邵金强.GPS-RTK技术在矿山测量中的应用[J].贵州地质，2007，（04）.
[2] 乔水利.GPS—RTK在矿山测量中的应用研究[J].科技传播，2011，（01）.