论文部分内容阅读
【摘 要】当前全球定位系统高速发展与运用背景之下，它与国民经济各领域的结合逐渐成为一种趋势。作为GPS技术发展中的核心突破，RTK技术的出现也被广泛应用于我国的测量领域。高效性、实时性和高精密性是RTK技术的显著特征，它在矿山测绘中的应用取得的成果有目共瞩。本文从GPS-RTK技术的优势和工作原理出发，就矿山测绘中GPS-RTK技术的应用及其注意事项展开了深入分析。
【关键词】GPS-RTK技术；矿山测绘；工作原理；注意事项
文章编号：ISSN1006—656X（2014）011-0080-01
对于矿区测绘工作而言，由于地形地势较为开阔平坦，这就使得平原地区更加易于测绘工作的展开，其测量条件和测量结果都相对较好，在测量工具选择方面借组常规测量仪器便可完成对应的测量工作。但是需要注意的是，若是测量环境和地形特征较为复杂与恶劣，简单的测量工具就很难达到预期的测量目的，这就需要借助其他手段提高测量的准确性，当前GPS-RTK技术在矿山测绘中的应用与实际测绘需求相吻合。
一、GPS-RTK的技术优势及工作原理
（一）技术优势
（1）实时性是GPS-RTK技术在测量工作中的显著优势，一般其测量精度可达到厘米等级，这显然是一般设备所不具备的特征；
（2）技术测量的效率较高，快速高精度设备在GPS-RTK技术中的应用使得数据处理过程更加便捷，相较于常规测量手段而言自然测量效率也相对更高；
（3）矿山测量中GPS-RTK技术的应用可根据实时测绘图形进行必要的现场校对和改正，这也是传统测绘技术所不能得到的；
（4）在卫星系统的辅助下，GPS-RTK技术的应用可实现全天作业，在远距离观测中保证数据测量的准确性；
（5）完成基站的设置后，单人便可完成GPS-RTK技术系统的操作作业，设置可借助流动基站设置的方式来促进测量效率的提升。
（二）工作原理
实时动态差分法是RTK技术的概念构成，作为全球定位系统的核心组成部分，RTK技术借助载波相位动态拆分的方式实现了于野外环境中成功将测量精度精确到厘米等级。关于GPS-RTK技术的工作原理可概括为：借助一台或一台以上的流动站和基准站实现设备的同时期运作，于一个固定位置上设置基准站GPS接收机，工作内容为接收卫星原始数据，在串行口到无线电发射装置的过程中将这一原始数据完成封装操作再实施传输。完成原始数据的广播操作之后这时流动站电台在接到并解包后便可将完整的原始数据在串行口动力引向下到达GPS接收机位置。需要注意的是，这时流动站当前位置原始数据信息也是流动站接收机需要采集的内容。在流动站数据信息和基准站数据信息统一汇聚到流动站GPS接收机后对接收站和基准站之间的基线向量进行精确计算，在此基础之上获得准确的流动站方位坐标。多次测量是不可缺少的，在得到数次测量数值后便可对测量区域位置进行绘制。
二、矿山测绘中GPS-RTK技术的应用
（一）测量前内业准备工作
矿山外业测绘中关于GPS-RTK技术的应用首先需要完成测绘区内的勘探工作，并结合实际矿山测量特点来实施对应的内业准备，其工作内容主要包括四个方面：第一，确定工程测绘名称；第二，设置流动站和基准站数据采样的频率，通常流动站数据采样设置频率为1s-2s，至于基准站数据采样频率则为4s-5s，10度为高度截止角的最佳设定值；第三，对已知坐标转换参数进行记录，没有已知参数的需要对其进行准确计算；第四，完成工程放样前需要完成线路方位角和放样点设计坐标的输入操作，这对于室外施工放样的准确性与实时性至关重要。
（二）求解矿山测量区坐标转换参数
WGS-84坐标是GPS-RTK技术应用过程中获得的坐标值，然而实际施工所需要的坐标为实际地方坐标，这就需要完成WGS-84坐标与地方坐标之间的转换工作。实际转换过程中需要采取静态测量的方式借助当地坐标和控制点大地坐标来实施地方坐标与已知坐标之间的联测操作，并在处理软件的辅助下完成WGS-84坐标值的求取，以此为基础将WGS-84坐标和地方坐标进行必要转换，依据其中的转换关系确定最终的施工区域。
（三）流动站和基准站的安置问题
矿山测绘中GPS-RTK技术的应用在基准站建设方面需要借助信息搜集输往流动站方向，这一过程中除了完成GPS信号收集工作之外，流动站还必须对基准站信号实施接收，这是由于RTK在实际测量过程中基准站距离和流动站测量精度之间有着必然关联，并且随着基准站距离的扩大其测量精度也随之下降，除此之外接收信号强度也是影响流动站测量精确到的重要因素。从流动站测量精度和信号接收质量角度分析，通常我们会选择在测量区中心位置安置基准站，控制好基准站与流动站之间的距离，一般控制在15km范围之内。值得注意的是，保证安置地点足够开阔也是安装过程需要考虑的问题，这能够使得高度角置于最佳范围以内。除了上述提及内容之外，还需要考虑到流动站周围无线电对基准站安装的影响，这对于流动站测量精确度而言有着极其重要的现实意义。
（四）GPS-RTK施测和放样
完成基准站、流动站安置工作以及坐标转换参数的求解之后，就正式进入到施测阶段，首先需要对控制点实施检测操作，在保证系统运行正常后安排人员负责流动站的操作工作。一旦测量区域内PDOP值小于6，并且能够观测到五颗以上GPS卫星时便可在特定时间范围内完成初始化操作，在GPS电子手簿的辅助下实施勘探坑道采集和地形地物点勘测操作，并于工程点和勘探线剖面位置完成对应的放样操作。
（五）矿山测绘中GPS-RTK技术应用的注意事项
（1）关于测量基准站选择问题。矿山测绘中GPS-RTK技术的精确度与基准站选择有着莫大关联，保证基准站位置选择的有效性才能更好地提高测绘工作的实施效率。除了环境开阔与地势高等特征之外，基准站位置选择还应考虑到电台覆盖和周围遮挡物的问题，尽可能降低测绘过程中周围环境对测量精度的影响。与此同时，针对传输过程中的数据丢失问题，还应当避免在基准站200m范围内不出现无线电发射台或是高压电线等，这对于GPS信号传输而言是重要的干扰源。此外，应当于坐标精确的已知点位设立基准站，最佳位置为测绘区域的中心所在，尽可能使基准站电台天线远离卫星空洞区域实施架设。
（2）保证操作过程的规范性。GPS-RTK技术应用于矿山测绘时其测量结果还会受到人员业务水平和设备运行状态的影响。基于如此，具体测绘过程中在设备选用方面应当着重考量其抗干扰能力，考虑到人员是否具备丰富的实践经验，在规范化的制度标准下完成指定测绘工作，这对于矿山测绘中GPS-RTK技术的测量精确性及科学性而言至关重要。
综上所述，当前GPS技术处于高速发展与应用过程之中，它对于测绘工作实施而言是不可或缺的手段。与传统测绘技术不同的是，矿山测绘中GPS-RTK技术的应用除了能够显著提升测绘工作效率之外，在数据处理和决断方面也表现出极大的智能化和自动化特点，不仅操作简便、效率高，且保证了测绘工作的精准性，它在矿山测绘中的应用有着广阔的发展前景。
参考文献：
[1]孙志，尹少军.GPS-RTK技术在矿山测绘中的应用 [J].中国科技纵横，2011（12） ： 3 .
【关键词】GPS-RTK技术；矿山测绘；工作原理；注意事项
文章编号：ISSN1006—656X（2014）011-0080-01
对于矿区测绘工作而言，由于地形地势较为开阔平坦，这就使得平原地区更加易于测绘工作的展开，其测量条件和测量结果都相对较好，在测量工具选择方面借组常规测量仪器便可完成对应的测量工作。但是需要注意的是，若是测量环境和地形特征较为复杂与恶劣，简单的测量工具就很难达到预期的测量目的，这就需要借助其他手段提高测量的准确性，当前GPS-RTK技术在矿山测绘中的应用与实际测绘需求相吻合。
一、GPS-RTK的技术优势及工作原理
（一）技术优势
（1）实时性是GPS-RTK技术在测量工作中的显著优势，一般其测量精度可达到厘米等级，这显然是一般设备所不具备的特征；
（2）技术测量的效率较高，快速高精度设备在GPS-RTK技术中的应用使得数据处理过程更加便捷，相较于常规测量手段而言自然测量效率也相对更高；
（3）矿山测量中GPS-RTK技术的应用可根据实时测绘图形进行必要的现场校对和改正，这也是传统测绘技术所不能得到的；
（4）在卫星系统的辅助下，GPS-RTK技术的应用可实现全天作业，在远距离观测中保证数据测量的准确性；
（5）完成基站的设置后，单人便可完成GPS-RTK技术系统的操作作业，设置可借助流动基站设置的方式来促进测量效率的提升。
（二）工作原理
实时动态差分法是RTK技术的概念构成，作为全球定位系统的核心组成部分，RTK技术借助载波相位动态拆分的方式实现了于野外环境中成功将测量精度精确到厘米等级。关于GPS-RTK技术的工作原理可概括为：借助一台或一台以上的流动站和基准站实现设备的同时期运作，于一个固定位置上设置基准站GPS接收机，工作内容为接收卫星原始数据，在串行口到无线电发射装置的过程中将这一原始数据完成封装操作再实施传输。完成原始数据的广播操作之后这时流动站电台在接到并解包后便可将完整的原始数据在串行口动力引向下到达GPS接收机位置。需要注意的是，这时流动站当前位置原始数据信息也是流动站接收机需要采集的内容。在流动站数据信息和基准站数据信息统一汇聚到流动站GPS接收机后对接收站和基准站之间的基线向量进行精确计算，在此基础之上获得准确的流动站方位坐标。多次测量是不可缺少的，在得到数次测量数值后便可对测量区域位置进行绘制。
二、矿山测绘中GPS-RTK技术的应用
（一）测量前内业准备工作
矿山外业测绘中关于GPS-RTK技术的应用首先需要完成测绘区内的勘探工作，并结合实际矿山测量特点来实施对应的内业准备，其工作内容主要包括四个方面：第一，确定工程测绘名称；第二，设置流动站和基准站数据采样的频率，通常流动站数据采样设置频率为1s-2s，至于基准站数据采样频率则为4s-5s，10度为高度截止角的最佳设定值；第三，对已知坐标转换参数进行记录，没有已知参数的需要对其进行准确计算；第四，完成工程放样前需要完成线路方位角和放样点设计坐标的输入操作，这对于室外施工放样的准确性与实时性至关重要。
（二）求解矿山测量区坐标转换参数
WGS-84坐标是GPS-RTK技术应用过程中获得的坐标值，然而实际施工所需要的坐标为实际地方坐标，这就需要完成WGS-84坐标与地方坐标之间的转换工作。实际转换过程中需要采取静态测量的方式借助当地坐标和控制点大地坐标来实施地方坐标与已知坐标之间的联测操作，并在处理软件的辅助下完成WGS-84坐标值的求取，以此为基础将WGS-84坐标和地方坐标进行必要转换，依据其中的转换关系确定最终的施工区域。
（三）流动站和基准站的安置问题
矿山测绘中GPS-RTK技术的应用在基准站建设方面需要借助信息搜集输往流动站方向，这一过程中除了完成GPS信号收集工作之外，流动站还必须对基准站信号实施接收，这是由于RTK在实际测量过程中基准站距离和流动站测量精度之间有着必然关联，并且随着基准站距离的扩大其测量精度也随之下降，除此之外接收信号强度也是影响流动站测量精确到的重要因素。从流动站测量精度和信号接收质量角度分析，通常我们会选择在测量区中心位置安置基准站，控制好基准站与流动站之间的距离，一般控制在15km范围之内。值得注意的是，保证安置地点足够开阔也是安装过程需要考虑的问题，这能够使得高度角置于最佳范围以内。除了上述提及内容之外，还需要考虑到流动站周围无线电对基准站安装的影响，这对于流动站测量精确度而言有着极其重要的现实意义。
（四）GPS-RTK施测和放样
完成基准站、流动站安置工作以及坐标转换参数的求解之后，就正式进入到施测阶段，首先需要对控制点实施检测操作，在保证系统运行正常后安排人员负责流动站的操作工作。一旦测量区域内PDOP值小于6，并且能够观测到五颗以上GPS卫星时便可在特定时间范围内完成初始化操作，在GPS电子手簿的辅助下实施勘探坑道采集和地形地物点勘测操作，并于工程点和勘探线剖面位置完成对应的放样操作。
（五）矿山测绘中GPS-RTK技术应用的注意事项
（1）关于测量基准站选择问题。矿山测绘中GPS-RTK技术的精确度与基准站选择有着莫大关联，保证基准站位置选择的有效性才能更好地提高测绘工作的实施效率。除了环境开阔与地势高等特征之外，基准站位置选择还应考虑到电台覆盖和周围遮挡物的问题，尽可能降低测绘过程中周围环境对测量精度的影响。与此同时，针对传输过程中的数据丢失问题，还应当避免在基准站200m范围内不出现无线电发射台或是高压电线等，这对于GPS信号传输而言是重要的干扰源。此外，应当于坐标精确的已知点位设立基准站，最佳位置为测绘区域的中心所在，尽可能使基准站电台天线远离卫星空洞区域实施架设。
（2）保证操作过程的规范性。GPS-RTK技术应用于矿山测绘时其测量结果还会受到人员业务水平和设备运行状态的影响。基于如此，具体测绘过程中在设备选用方面应当着重考量其抗干扰能力，考虑到人员是否具备丰富的实践经验，在规范化的制度标准下完成指定测绘工作，这对于矿山测绘中GPS-RTK技术的测量精确性及科学性而言至关重要。
综上所述，当前GPS技术处于高速发展与应用过程之中，它对于测绘工作实施而言是不可或缺的手段。与传统测绘技术不同的是，矿山测绘中GPS-RTK技术的应用除了能够显著提升测绘工作效率之外，在数据处理和决断方面也表现出极大的智能化和自动化特点，不仅操作简便、效率高，且保证了测绘工作的精准性，它在矿山测绘中的应用有着广阔的发展前景。
参考文献：
[1]孙志，尹少军.GPS-RTK技术在矿山测绘中的应用 [J].中国科技纵横，2011（12） ： 3 .