矿区工程测量中GPSRTK技术的应用分析

郭睿

摘要：GPS改变了传统的矿区控制测量方法。在矿区测量中，GPS对简化测量作业过程和降低劳动强度有明显的作用，因此有必要探讨GPS技术在矿区控制测量中的应用。本文介绍了GPS基本的工作原理，结合实践经验从作业标准、控制测量方法、平差计算和高程拟合4个方面论述了如何利用GPS技术在矿区控制测量以及如何对数据进行处理，并在此基础上提出几点提高测绘精度的方法。

关键词：矿区工程；GPS技术；应用

引言

随着现代新兴技术的快速发展，通信信息领域也有了翻天覆地的新变化，许多新技术也应运而生。而GPS（全球定位系统）技术则是在通信信息技术方面运用的最为广泛的，在对土地地表及地形的测量和各种工程的监测过程当中起到了很大的作用。同时，GPS这门技术还被运用在诸多方面，GPS技术在各个领域当中起到的重要作用显而易见。

一、GPS测量的主要内容

1.高程系统的主要内容

什么是高程系统？就是针对不同特征的起算面，其中的内容包括大地水准面、椭球面、似大地水准面等，这就是高程体系。但是从宏观上来分，高程体系有划分为三大系统，分别是大地高程、正高系统、正高程系统。大地高程就是大地地面点在三维空间坐标系中所处的几何位置，其中的表示方式是大地经度、大地纬度、大地高程。大地高程的基准面主要是一椭球面为基础，主要是指在地面沿着法线到达椭球面的实际距离。大地高程可以通过卫星大地进行测量，也就是我们所熟知的GPS技术，还可以利用几何和物理大地进行结合测量。大地高程在物理方面是不具备实际价值的，其作用也只是在夜光几何中才能体现。被测量点的正常高可以通过合重力和大地水准面的方式进行测量。征稿主要是指地面定点的铅垂线到达大地平面的实际距离。在高程西永当中把大地水准面作为基准面的系统就是正高系统。其中正高Hg就是表示地面点通过垂涎到达大地水准面的距离，其中的正常高Hr主要是指地面点通过正常重力线到达接近于大地水准面的距离，这两种方式所计算出的大地高程存在一定的差距。在进行测量的时候，，我们运用正常高和大地高的方法比较多，正常高在我国高程系统当中也是通用的。

一般情况下，我们在进行测量的时候，对于似大地水准面的测量都是运用的GPS水准高程的方式。在进行水准测量的时候，利用GPS网上的众多公共点的普通高来测量各个点的GPS水准值。再计算出似大地水准面。从而算出各个点正常高的值。

2.正常高的确定可以利用多项式曲面拟合法

正常高的测量通常都是使用的曲面拟合法。这种方式是利用各个已经确定下来的点的高程异常值来建立和大地水准面相近的曲面，其运用范围也是在确定大地水准面。平面坐标和大地高的准确熟知也可以使用GPS观测后的数值进行平差，然后得到最终结果。利用Hγ=Hg4-ξ的原理公式可以得出正常高的值。通过上面的公式可以发现要判定一个点的大地高数值和高程异常，才可以得到正确的结果。我们可以通过水准高程的方法来求出高程异常，在利用GPS技术来测量出该区域的大地高，再使用水准联测的方法来求出正常高的值，这样就可以求出高程异常的数值。运用最多的则是多项式曲面拟合法，通过已经得到的高程异常，再利用曲面拟合的方式来判断GPS中的高程异常。把高程体系进行转换，再使用拟合函数的方式来求出相关点的高程异常。而通常采用的拟合模型有三种：

（1）常要二次曲面函数的拟合模型：

ξ=a0+a1Xi+a2Yi+a3+a4+a5XiYi-εi

（2）个联测点以下的平面函数拟合模型：

ξ=a0+a1Xk+a2Yk–εk

（3）个联测水准点的矩阵型模型：

ξ=ξ1ξ2…ξ3 A=a0a1…an X=0XiYi…XiYi ε=ε1ε2…εn

ξ=AX-ε

上面所给出的三个方程都能列出各个已知点。我们在进行测量的时候，对于各个点的拟合程度要保证在最佳状态，通过不同的范围和实际的区域状况来转变工作状态，尽可能的去认识各个大地水准面的实际特征，从而找到各个点中最佳的参数资料，以便达到最好的拟合效果，建立各个水准联测点要保证其中均衡性和最优化设计，这样才能保证非联测点中高程异常的准确程度。

3.多项式曲面拟合准确程度的实际评价

1.在计算拟合残差ν1时，可以通过公式把ξ1的值和拟合值ξ求出，再计算出其中的内符合精度。公式如下：

μ=±[VV]/（n-1）

其中n表示V的数量。

2.通过已经知道的拟合值和检测点中的差值来进行外部符合精读的计算。外部符合精读主要是利用M来表示，公式如下：

M=±[VV]/（n-1）

其中n表示检测点数量。

二、GPS高程测量在矿区工程中的实际运用状况

在矿区的控制网中一共设立了27个点的联测水准高程，再运用32个GPS测量点套用多项式曲面拟合法来进行相关的高程精度计算。

图一为首级平面控制网中GPS的分布图，图二位控制网重合点高程异常，图三为对比高程异常值，通过图二的数值来设定重合点和拟合点。把已经计算出的高程异常通过多想曲面拟合的方式来推算出其中的高程异常，再把拟合高程异常值和高程异常值进行对比来测算出拟合残差，在图三中，我们可以看出，最大的拟合残差值为0097米，最小的则为0002米。为什么会出现这种情况？是因为没有进行改正地形所造成的依据相关的公式测算出不准确的结果为004米。高程点和拟合点的实际距离都是在5千米左右，其中该网的精度达到了0044毫米，和四等几何水准面的精读相吻合。通过这个结论，我们可以发现在比较平坦的地方，我们就要把公共电分布的比较均匀，这样使用多项式曲面拟合的方式所获得的准确度就会增加。加入在山地或是比较复杂的地形中，我们就需要进行适当的转变。

三、结束语

GPD具有灵活、方便和不受通视、网形的限制的优点，对复杂地形的测量具有明显的优越性，GPS终端能实现智能化和自动化，能较少测量工作的劳动强度。在测绘时可用通过特定的软件对数据自动处理。它改变了传统的矿区控制测量的模式。在矿区测量中GPS对提稿生产力的作用尤为明显，正确应用GPS技术可以为矿区控制测量更好地服务。

参考文献：

[1]蔡文惠.RTK技术在矿山测量中的应用及精度分析[J].水力采煤与管道运输.2009（03）

[2]程广博，赵玉兰，董亚林.GPS-RTK在矿山测量中的应用[J].山东煤炭科技.2009（01）endprint