GPS—RTK技术在矿山测量中的应用研究

聂小明

摘 要：文章将以GPS-RTK技术工作原理及构成为分析的基础支撑，通过对该技术在日常矿山测量应用中的优越性、在矿山测量中的具体应用等方面进行分析，提出该技术应用中所要注意的操作事项，希望以此研究论述给此项技术在矿山测量中的应用提供有意义的借鉴。

关键词：GPS-RTK；矿山测量；应用

中图分类号：TD17 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）29-0146-02

引言

在传统矿山测量工作中，我们采用的是经纬仪、水准仪测量高程、角度等参数，通过一系列相应的数据构建控制网络。采用这种基础的方法不仅浪费时间，同时也不具备高精度的要求。在矿山测量这项工作中我们所使用的定位技术是一项极其重要的辅助手段，GPS-RTK技术的出现在应用中消除了常规测量过程中出现的一系列问题，例如：操作工艺繁琐、测量错误率较高、效率较低、干扰因素多等诸多的缺点，它具有全天候、自动化、精度高、能够及时记录待测量系统并进行保存，独立、快速、准确地测量的优势，使测量工作能够高效顺利展开。

1 GPS-RTK技术工作原理与构成

RTK（Real-Time-Kinematic）技术是GPS实时动态定位监测系统的简称，该技术把GPS单点测量技术与数据传输技术进行相应的结合，是一种以工作波载相位观测值作为基础的实时差分全球定位技术，它在目前的矿山测量工作中使用比较广泛。该系统包括基准站和流动站以及数据链几个方面，对于实时监测而言，建立无线数据的无障碍通讯是其进行顺利测量的基础。测量的首要基础是它必须取点位较高的首级控制点，同时使用相应的接收机实现对卫星采取不间断的跟踪，接收设备作为接收信号的唯一信物接收卫星发出来的信号，另一方面它需要得到无线电传输设备传送过来观测值，最后流动站上的信息设备通过GPS定位的的理论统计并展现流动站的测量精度（精密差分GPS，精度为1～5cm）。这样我们就可以根据精度指标确定观测的时间，提高工作的效率。此项应用工具的核心就是信息处理技术、信息传输技术的高精度，因此在该项技术实施时，基准站接收设备必须及时准确地把接收到的观测数据和其他相关的数据传递至流动站接收机上。

通俗地说，RTK测量系统的组成有以下三个部分：GPS接收信息的機器（基准站、用户站设计双频的全球定位系统接收信息的设备）、数据传输的机器（无线电发射信息的地方、用户站点接收信息的设备）、软件相关的系统（能够快速解算整周未知数、切换静态及动态等多种作业模式、快速及时地完成解算结果的质量评估）。

2 GPS-RTK技术的优越性

相较于以往传统的矿山测量工具而言，GPS-RTK具有比较显著的优势，在实际应用中也以高效、精确的特点而备受各个领域的青睐，该技术在工程领域的广泛应用使它的优点显而易见：

（1）首要的最显著的优点就是其具有高精准度。相较于其他测量工具来说，不受气候变化影响，例如温度、湿度、能见度、季节等因素。在大多数环境下都能够得到较为精准的测量结果；同时能够达到高精度的要求，例如它只需要在一定作业半径范围内就能够达到高精度测量结果的要求，不需要像传统测量仪器那样，因为转站而存在误差。

（2）第二个重要的优势就是其具有高效率的特点。它在普通的地势条件下，只需要一个人就能完成10km左右半径相关的操作，它所表现出来的特点是劳动强度低、作业效率高、消耗成本低。

（3）操作方便，测量范围比较大、并且数据的集成性能较强。RTK技术能够快速地通过取入、储存、计算、变化和得到的一连串的过程实行信息相关的处理，同时通过信息的快速交换得到测量数据；与传统的测量工具比较，该技术不需要过多地进行人工操作，能够减少误差以此保证其数据的准确性，并且该技术可以绘制多种类型的测绘数据，测绘功能相当强大。

（4）操作时间不受限制。该技术观测距离远，因其基站与移动站之间不需要通视，所以全天候24小时均可以进行操作，不受光线及白天或黑夜的影响。

3 GPS-RTK技术在矿山测量中的应用

随着社会经济的不断发展，矿山开采业作为经济产业的重要组成部分，地位也日益显著。随着矿产资源需求量的不断提高，矿山开采及矿山建设活动逐年递增，使得矿山区域内的地表现状也在不断的发生着变化，众多的变化使得矿山工作从业者对矿山测量工具的要求越来越高。为了能在矿山开采中得到较为精确的测量数据，为管理者提供精准信息，进行矿山测绘的工作人员必须不厌其烦地对矿区的测量数据及矿区的地形图进行不断的补充测量、修正测量。RTK技术由于其众多的优势成为矿区在进行地理信息收集、矿区储量探测、矿区土地开发、生态环境整治、矿区规划建设过程中不可或缺的测量辅助工具，为从事测绘的工作人员提供了便捷。

3.1 放样工作

在使用RTK技术实行相应的放样时，我们第一步应该依据测量区本来存在的控制点定出与之相适应的观测方案，同时控制点的地方坐标、相应的大地坐标的准确度必须得以保证，在此基础上完成控制点的放样。我们都知道，GPS-RTK的放样有点放样和线放样两种形式，我们在使用该工具进行放样的时候应该将之前点位的相应坐标提前录入到电子手簿，然后在场地移动的过程时通过全球定位系统接收器给的相应的提示确定实行放样点的相应位置。总的来说，区域放样就是一个先控制，接下来进行碎步的不断尝试的过程。

3.2 矿区工程测量

矿区工程测量工作的工作区域一般情况下是覆盖率较高的森林、山地、丘陵等，其通视较差而且已知国家控制点相对较少，这就使得普通的传统测量方法在矿区的工程测量的过程中其效率、误差控制等多方面达不到矿区工程建设的要求。GPS-RTK技术在满足传统测量工具测量效果的基础上补足了其效率和精确度方面的短板。GPS-RTK在矿山测量中可以通过动态测量的方式，测量矿区地表采剥面的位置形态，测绘矿区现有的地形、地貌、纵横断面图和钻孔的放样等。

3.3 矿区地面形变测量

所谓矿山地面地形的形变状态下的测量，就是通过各个时间节点测量的制定地面点的水平位置和高程与测量之前的数据进行比较分析，从而得到地面点位的水平位移与沉降量。以此来为地面的形变提供进行分析与预测的相应的数据支持。它常规的测量方法是通过先布置需要进行测量的矿山区域地面的根据点、观测点，以此构成监测矿区地形变形的网，同时通过对实行监测的监测网的边长、角度以及水准仪进行测量核算出个测点位之间高度，最后核算监测网点相应的水平位置和高程。例如胡集熊家湾矿段因常年地下开采，需要进行沉降位移观测的地方有：207国道丽阳段、邱桥村居民地、主井轨道装矿站等。

4 注意事项

任何事物都不是完美无缺的，GPS-RTK也不例外，虽然其在矿区矿山测量领域得到了较为广泛的使用并且前景一片光明，但是矿山周边及其自身因素的复杂性决定了阻碍GPS-RTK技术进行操作的要素（例如山谷、有大面积水域的森林、高压线等）依然存在。总结实际应用中存在的部分不足，以下几点是在矿山测量中需要注意的应用事项：

（1）在进行矿山测量进行测点布置之前，务必充分了解测区的具体情况，因为GPS-RTK技术应用的前提是基于卫星的定位系统，因此我们在选测点时必须保证测站点上的空间视野足够开阔，同时为了保证测量的精确度，测量时不固定站点、基础站点两者的间隔不得越出10km，并且实现和矿山测量区域均衡散布的几个点位的联合测量，以此减少误差带来的影响。

（2）使用GPS-RTK进行矿山测量时我们需要规避外部出现的电磁波的扰乱，如果条件限制没有办法达到上述的要求，则应该通过延长观测时间来减少测量误差。

（3）使用GPS-RTK技术进行矿山测量的过程中，我们需要保证相应的用电需求，如果流动站点的电量不能满足长时间的测量（比如在山区或者人烟稀少的地区进行测量），工作人员务必准备能够保障测量工作顺利进行的大容量电池或者电瓶电力设施，保证测量工作的顺利进行及测量数据的准确性。

5 结束语

现阶段矿山测量的实际需求推动了GPS-RTK技术在该领域的应用。可以说此项技术不仅仅是科技发展进步的必然结果，也是矿山测量工作的发展的必然需要，同时它的应用给矿山测量工作带来了极大的便利，它不受距离、环境等因素的限制以及高效、高精度的特點给测绘工作带来了革命性的成果。但它也有其局限性，因此需要我们在今后矿山测量工作的实际应用中不断完善此项技术以便于该技术更好地服务于更加复杂的矿山测量工作。

参考文献：

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