GPS-RTK技术在矿山测量中的技术应用

叶尔兰别克·热合曼都拉（新疆喀拉通克矿业责任有限公司 富蕴 836107）



GPS-RTK技术在矿山测量中的技术应用

叶尔兰别克·热合曼都拉
（新疆喀拉通克矿业责任有限公司 富蕴 836107）

摘要随着科学技术的发展进步，矿山测量技术也在不断地实现革新和突破，GPS-RTK技术就是矿山测量技术不断发展的结果，并在多种测量领域得到广泛应用和推广。本文以RTK技术及其工作原理的阐述为着眼点，分析探讨了该技术在测量领域应用的优点，以及其在矿山测量中的技术要求和可能出现的问题及其应对措施，希望对今后的测量工作，特别是矿山测量工作提供有意义的借鉴和帮助。

关键词RTK技术矿山测量中继站

DOI∶10.16206/j.cnki.65-1136/tg.2016.01.003

从静态、快速静态测量到DGPS动态差分技术和载波相位差分实时动态测量技术（因其英文为Real-Time-Kinematic，固以下简称RTK技术），GPS等全球定位系统的发展促进了测量技术（尤其是矿山测量技术）的变革和突破。RTK技术在测量领域的出现和应用，打破了野外测量所受到的传统光学仪器要求的通视限制，可以测量的基线距离也较以前增长，并且测量速度快、准确度高，在矿山测量领域得到了普遍认可和应用。

1　RTK技术及其工作原理概述

RTK技术是一种GPS实时载波相位差分测量技术，其主要原理是将GPS技术与数传技术相结合，实时实地进行测算和数据处理，并在一两秒内得出高度精确的位置信息。

在所有的测量中都会设有基准站和流动站，应用RTK技术时要先在基准站和流动站上分别放置一台接收机，这样不同站的接收机可以同时接收到同一台GPS卫星的发射信号，然后经过各自系统的处理得出不同的信息。基准站将得出的信息与已知位置信息进行比较，得到差分改正值。该差分值通过无线电或GPRS网络实时传递给流动站，与此同时，流动站还接收来自GPS的观测数值，然后利用自身系统测算处理所接收到的所有信息，从而将差分改正值进一步精确化，得到最终的位置信息值。而这整个定位过程仅仅需要几秒钟，可见RTK技术的效率之高。

2　RTK技术的优点

2.1作业难度小、效率高

在信号覆盖范围内，用RTK技术测量一般的地形地势时，可以一次性完成任务，且仅需一人，也不需要搬站，不仅难度小，而且效率高，充分体现了RTK技术的优点。降低了测绘工作者的数量和劳动量，同时也节省了不少费用。

2.2定位准确、数据安全可靠

在正常的作业条件下和一定的作业半径范围内（一般为4 km），RTK技术的测量精度和准确度能达到毫米级，例如平面精准度是10 mm+2×10-6m，高程精准度是20 mm+2×10-6m。只有这样高精准度的定位信息，才能提供安全可靠的数据，提高测量质量。

2.3打破作业中的多种条件限制

因为RTK技术突破了传统的光学通视要求，采用电磁波通视，所以在气候、能见度等方面的要求也没有以往那样严格。此外，由于电磁波的实物穿透性极强，很容易克服由地形复杂、地物障碍造成的困难，能在极短的时间内获得测量位置坐标，从而打破了作业过程中的各种条件限制。

2.4自动化、集成化程度高，测绘功能强大

与传统测量技术相比，RTK技术多采用流动站内装式软件控制系统，自动化、集成化程度高，无需人工操纵，进而减少了人工误差。并且其测绘功能大，可以进行多种类多形式的测绘。这些特点保证了RTK作业的精准度和质量。

2.5操作简便，能高效处理数据

RTK技术在设站时进行了专业的设备设置，简单易操作，能很快地进行输入、存储、处理、转换和输出等一系列数据处理过程，并且可以快捷地与计算机和其它测量仪器间进行信息的交换，从而高效地处理测量数据。

3　RTK技术在矿山测量应用中的要求

3.1基准站的设置条件

在矿山测量中，要应用RTK技术，就要满足基准站的安置条件∶首先，基准站的位置必须选择在地势较高、电台信号覆盖面积广的地区；其次，基准站必须设立在条件优良、坐标精确的已知或未知点上；最后，在基准站为中心的200 m半径范围内，应当避开高压电、无线电和GPS信号反射源的干扰，以免出现多路径效应或导致数据链的丢失。

3.2流动站的配置要求

进行矿山测量时，对流动站的设置有以下要求∶（1）按操作要求连接好流动站各个附件设备。（2）根据工程项目确定工程名称。

（3）根据测区位置准确地输入当地已知坐标转换参数。

（4）在手簿中准确无误地输入所需要的放样坐标，以便在测量时进行快捷、准确的放样，节省作业时间。

4　RTK技术在矿山测量中的应用

RTK技术在矿山测量中已得到广泛应用，印度尼西亚塔里阿布铁矿的测量就是一个典型的实例。矿区的管理、开采、监督、环境整治等工作都离不开矿山测绘，需要测量工作提供准确可靠的信息。塔里阿布铁矿由于地形地表情况复杂，测量难度大，然而自从采用了GPS-RTK测量技术，矿工们能高效快捷地测算出矿区所需的数据信息，促进了矿山各方面工作的运行，为矿区工作带来很多便利。

RTK在矿区工作中有很多超越传统的优势∶一是大大减少了人员投入。RTK测量因为自动化程度高，只需三、四人操作，减少了劳务费用，也降低了人为误差，提高了精准度和效率；二是基准站和流动站相互结合进行测量工作，无需布设其他测绘点，且基准站可以在有效半径内长期使用，无需迁站；三是可以用RTK技术可以配合全站其他仪器进行直接测量，提高测量速度和精准度；四是RTK技术能够现场提供所测量地理位置的三维坐标及其精准度，并且还能查看坐标的精度，促进测量工作的深入。由于这些优点，GPS-RTK技术在矿山测量中被视为测绘好帮手，备受青睐。

5　RTK技术在矿山测量中出现的问题及其解决办法

5.1中继站技术解决信号问题

信号对于RTK技术来说相当重要，然而在实际测量中，因为高楼、林区、矿坑等实际情况的限制，RTK基准信号不能实现大面积的覆盖，导致出现一些测量盲区，给RTK实时测量带来阻碍。在有些矿区信号达到了全覆盖，但却很微弱，同样对测量工作形成影响。对于这种种的信号限制，专业人员经过一系列的技术研究后，提出了一套有效的解决措施，即中继站技术，该技术通过增设一种网络物理接收设备，将RTK基准站的信号进行差分扩散，从而实现信号的全覆盖，有效解决测量盲区问题。

5.2分时段测量解决电离层干扰问题

研究发现，中午时分，由于受电离层的干扰，利用RTK技术测量时接受到的卫星数时多时少，有时由于不能接收到来自全5颗卫星的数据，导致初始化时间过长甚至是不能初始化，使测量工作无法正常进行。而在上午11：00之前和下午3：30之后，电离层干扰减少，RTK的测量速度和精准度都有大幅提高。因此，为了减少电离层的干扰，应分时段进行测量，避开中午时分。

5.3测区控制点联测解决高程异常值问题

在山区、高原等高程起伏较大的测区，测量往往会出现不小误差，使得大地高程与海拔高程之间的相互转换工作变得相对困难，而且转换值的准确度也不高，出现异常值。这些异常值最终会导致整个测量工作质量和效率的低下。为了很好的解决高程异常值的问题，各个测量点应与测区分布均匀的控制点联测，以获得精确的高程转换参数。

5.4选用好质量机型解决精准度和稳定性问题

不同质量和型号的RTK机所测出的数值的精确度和稳定性相差较大，再加上天气、卫星、数据链传输等状况的影响，这些差别会在无形中再次扩大。针对这种状况，在测量时要选用精度和稳定性都较好的高质量机型，另外，要在已布设好的控制点周围增设一些检核点，对RTK的测量结果及其质量进行检，以增强测量的精准度和稳定性。

6　结语

不可否认，GPS-RTK技术改变了传统的矿山测量形式，实现了人员投入少、电磁波通视、测量高效快捷、精准度高等工作目标，给测绘工作带来了革命性的变化，极大地提高了工作效率。但同时它的作业也有赖于一定的卫星数、健全的中继站、稳健的数据链等其他技术条件，这就要求我们在今后的测量工作中要不断地完善GPS-RTK技术，使其更好地服务于测量工作，尤其是完服务于有一定复杂度和难度的矿山测量工作。

参考文献

［1］乔永利.GPS-RTK在矿山测量中的应用研究［J］.科技传播.2011（01）.

［2］贾志忠.GPS在矿山测量中的工作原理及应用分析［J］.科技资讯.2011（03）.收稿：2015-07-25