GPS-RTK技术在矿山土方量精确测定中的应用实践

王树亮

（山西晋煤集团寺河矿，山西 晋城 048205）

山西晋煤集团寺河煤矿位于山西省晋城市，矿井采用“一矿两井”生产模式，东井区为高瓦斯矿井，核定安全生产能力800万t/a；西井区为煤与瓦斯突出矿井，核定安全生产能力400万t/a。由于原煤年产量大，同时受到运输、市场需求、煤质、价格等多方面的影响，造成寺河煤矿煤炭积压形成煤山。为保证煤矿能够及时对煤炭进行检核，从而制定合理有效生产计划、确定营销方案，需对煤山土方量进行测量计算。寺河矿采用传统全站仪碎步测量法对煤山土方量进行测量，采用该方法不仅工作量大、安全性差、费用高，而且测量的精度相对较低，严重地影响矿山的生产、经营与管理。寺河煤矿地测科通过研究，决定采用GPS-RTK技术对煤山土方量进行测量，力求保证土方量计算结果准确无误。

1 GPS-RTK技术对土方量进行测量的工作原理

GPS-RTK技术对煤山土方量进行测量主要是利用在测区内安置若干台GPS接收机，然后对所有可见GPS卫星进行连续的观测，并将其观测数据通过无线电传输设备实时地发送给流动观测站。GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时，通过无线电接收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，实时地计算并显示流动站的三维坐标及其精度。最后将数据上传至电脑，利用专业的土方软件进行计算，从而得出土方量。

2 寺河矿煤山土方量测量方法研究

在寺河矿煤山土方量测量中采用PENTAX smart-8800GPS接收机，smart+集成了GPS主机、天线、电源、RTK数据链电台，并利用蓝牙技术在接收机主机和手簿之间进行数据交换。

2.1 前期准备

根据寺河矿煤山附近实际情况在其土质坚硬地方选5个控制点，采用插点方式利用GPS静态E级网测出5个控制点的平面坐标，采用四等水准测量的方法测出5个控制点的高程，并与附近水准点、导线点联测，进行平差处理计算。根据煤山实际情况，沿东西方向每隔10m划分一条测线，共14条，然后在电子图上量取各条线的起始坐标和终点坐标，制作成电子表格，供外业查询和检核使用，如表1所示。

表1 部分测线起始坐标统计表

2.2 现场测量

（1）在现场测量中共计配备3台GPS接收机到现场，1台接收机作为基准站，其余2台接收机作为移动站。利用测区辐射范围最广的地方架设基准站、天线，开启电源与基站，搜索信号。

（2）连接基站和移动站及相关设置：a.开始→设置→连接→蓝牙→设备→添加新设备→选择搜索到的设备并连接（先连接基站，再连移动站，密码1234）→串行端口打钩→完成；b.COM端口设置→新建发送端口（基站与移动站都选“发送端口”，基站COM8，移动站COM9）→OK；c.基站参数与移动站参数设置：资源管理器→Smart-RTKRoad→GPS→连接GPS→

（3）新建项目及坐标系参数设置：新建工程项目→坐标系→保存参数→坐标系统→参数计算→添加→源点坐标→保存再照上述步骤添加一个已知坐标点用于校正→解算→运用→保存。如果利用已计算好的布尔莎七参数（△X，△Y，△Z，εx，εy，εz，k），只需在一个控制点上校正，在另一个点上检核，而且覆盖范围更广，精度更高。

（4）待参数全部设置完毕返回界面即可进行测量，在测量中选择放样菜单中的线放线模式，选择“两点定线”方式点击点库，从点库中提取两个点（起点、终点）的坐标，输入起点里程（0）和里程增量（10m）进行放样，放样完以后选择自动记录采取点三维坐标，从每条线的起点开始，设置好自动记录的参数进入自动采集数据模式，当该测线测完后，进行下一条测线的测量采集数据。

2.3 内业数据处理以及煤量的计算

外业完成以后，利用数据线和Microsoft Activesync软件将数据上传，选择CASS适用的数据格式在CASS7.0中通过定显示区和展点进行必要的编辑，根据实地测定的地面点坐标（X，Y，Z）和平均标高通过DTM模型生成三角网来计算每一个三棱锥的填挖方量，最后累计得到指定范围内土石方量（煤山煤量）的计算，从而得出计算结果，如图1所示。

图1 GPS-RTK技术在寺河矿煤山土方量测量中施工平面图及测量结果汇总

3 GPS-RTK技术在煤山土方量测量中的优点

（1）GPS-RTK技术进行土方量测量只需三人即可完成，与传统全站仪测量相比，大大降低了劳动强度，减少了劳动成本费用。

（2）传统全站仪测量经常出现视线阻碍现象，而GPS-RTK测量技术不受空间位置限制，彻底解决了全站仪不通视需多次转站的难题，同时GPSRTK测量方法可全天候作业，大大提高了野外工程测量的效率。

（3）寺河矿采用GPS-RTK技术三角网法进行测量与方格网法相比，无需将外业放样到实地进行采集三维坐标，大大提高了工作效率。

（4）采用该方法进行煤山土方量测量施工周期短、操作方便，而且测量数据精度高。

4 结束语

山西晋煤集团寺河矿地测科通过研究采用GPSRTK技术进行煤山土方量精确测量，彻底解决了传统全站仪碎步测量造成的工作周期长、测量难度大、数据精准度底等难题，该测量方法在煤山测量中应用，能够迅速准确测定出煤山储煤量，为矿领导合理安排生产布局和完成全年的各项生产任务提供准确科学依据，取得了显著成效。