GPS-RTK技术在矿山测量中的应用

黄广心

（云南锡业集团（控股）有限责任公司，云南红河 661000）

0 引言

现阶段，GPS-RTK技术集中应用在地形图测量、地表控制测量、工程地质信息获取等。在野外开展测量工作时，采取的是实时动态定位测量方式，测量精准性达到厘米级，能够显著提高野外施工放样效率。GPS-RTK技术减少了传统光学通视技术存在的不足，对气象因素、空间可见度等条件，并未提出较高要求。与此同时，电磁波具有穿透性，能够完成各类地质信息测量，具有测量高效率特点。

1 GPS-RTK技术内涵

以简单视野观之，GPS-RTK技术完成了GPS、数传等技术的有效融合，能够实时处理测量获取的相关数据，便于在短时间内精准获取定位信息。在结构组成方面，组成元素包括控制系统、基准站等，数据接收机应科学安装在基准、流动两个站设备上。在GPS-RTK技术实际运行期间，各区间位置所运行的接收机，均能够有效获取GPS技术发出的信号，在系统处理完成时，实时接收相应数据信息。运行流程具体表现为：

（1）基准站根据实际获取的位置信息，对比于接收信息，计算两者信息差分数据，将获得的数据取绝对值，在GPRS网络技术支持下完成数据传输，将此差分数据传输至流动站。

（2）流动站能够完成GPS观测数据的有效接收，在计算程序中能够有效获取信息，以此提升高差分绝对值的准确性，提升位置信息精准性。在定位测量程序中，测量时间为几秒，具有较高的测量效率，便于在工程测量中广泛应用[1]。

2 GPS-RTK技术应用优势

（1）具备一般定位能力，实时定位较差，能够保障在放样测量程序中的参数精准性，精准级别为厘米。

（2）GPS-RTK技术具有较高的测量效率。结合相关数据对比发现：GPS-RTK技术测量效率相比其他测量，在测量时间成本方面具有优势，表现为GPS-RTK技术时间成本=1/2其他测量时间成本；GPS-RTK技术在人员、设备等方面，均投入资源较少，相比常规测量，有效节省测量成本，表现为GPS-RTK技术资金成本=1/2其他测量资金成本[1]。

（3）保障测量数据的精准性与可用性。

（4）GPS-RTK技术的测量关键在于有效解算载波相关数值，以此保障计算结果的精准性，便于在障碍物失联时有效捕获卫星，提升测量工作的连续性。

（5）基站与移动站之间未建立通视的状态下，能够实施全天24h的远程测量。

（6）GPS-RTK技术搭建完成时，对人工需求仅为一人，以此展现GPS-RTK技术人力成本应用优势。

3 GPS-RTK技术参数精准性的影响条件

3.1 基准站选择

一般情况下，基准站在安装期间标准如下：

（1）基准站应尽可能地放置在地势高位、通视效果优异、电台信号传达半径内的区域，以测量主体中心高位为首选。

（2）基准站应保障坐标设计的精确性，保障设立的有效性。

（3）尽可能减少多路径产生的负面影响，科学防范数据链丢失问题。

（4）基准站在布设电台天线时，应以GPS接收为基础，选在此接收器北侧方位，有效回避南北区域卫星带来的干扰问题。

3.2 参数转换

GPS-RTK技术应用期间，实际测量点选自WGS-84坐标。矿山实际测量所依据的坐标，通常以1954北京坐标为参考。然而，WGS-84与1954北京两个坐标，将会承受自身椭圆球体定位数据的影响，引起坐标值表现出差异，部分矿区形成的误差值甚至会大于100m。基于此，在运行GPS-RTK技术时，应加强矿区基准参数转换，实时开展精准测定，一旦发生测量误差，将会影响整体作业程序的测量效果。

3.3 观测点设计

GPS-RTK技术实际测量获得的结果，应借助卫星收发信息完成三维坐标建立，卫星讯号在实际开展传输期间，将会无法避免误差问题的发生，此类误差具有不可控性质。为此，在实际开展测量工作期间，应借助卫星星历完成预报，以此选择较为科学的观测时区，最大限度提升GPS接收设备的信息精准性，使其TOD参数值控制在6以内。为此，以测量精准度为基础考量，加强测量误差控制，增强测量技术的应用效果。

4 GPS-RTK技术融合于矿山测量项目的具体表现

4.1 矿山地形测量

在矿山工程实际开发建设期间，矿区地质条件将会在一定程度上影响开采作业品质，为矿区人们生活带来一定影响。部分矿山在实际测量期间，尚未精准分析地形情况，将会严重危及矿区人们生命安全。为此，在测量矿山期间，测量人员应充分借助GPS-RTK技术，完成矿山整体地质情况的有效测量，结合测量数据开展有效分析，以此科学判定矿区地质问题的潜在原因、形变规模等因素。例如，在GPS-RTK技术开展测量工作期间，应科学完成基准、观测等位置选择，加强矿山地形数据有效采集，有效掌握矿山动态变化的各项数据，以便于完成矿山监测系统搭建，结合基准、观测等位置数据的变化情况，完成矿山形变相关数据计算[2]。

4.2 矿区工程测量

在GPS-RTK应用中，是以卫星定位为基础，在定位辅助下，以动态数据为对象，进行动态化的信息传输，此种传输具有实时特点，通过信息传输，针对矿区实际，进行数据模拟，继而以矿区为模板构建具有三维立体特点的图形。基于该图形，可有效测量矿区，不仅了解矿区数据，而且对其产生直观印象，加强全局了解，科学监督、指导和控制开采过程，便捷性显著，促进开采提效。此种测量有更高精准度，故而基于图形规划开采方案，科学性更高，促进低耗高效。在建设之前，应科学应用GPS-RTK技术，体现其优越性，发挥其实效性，针对矿山建设项目开展全局规划，完善规划方案，通过工程完善，促进矿山开采。还应全面收集矿区建设过程中的有效数据，进行数据分析，促进严格测量，定位异常数据，分析异常原因，制定优化方案。还应对实时数据加强动态传输，指导工程建设，体现数据的支持和指导作用，促进高效施工。除此之外，应基于矿区建设的宏观需求，制定长远规划，对项目建设进行全局性、立体式图形构建，提高开采精度，促进优质开采。

4.3 矿区控制网测量

矿山开采并非单项工作，而是系统工程，因此其体系化安排、前瞻性布局至关重要。在其建设中，单线式脉络已然无法适应矿山开采需要，而应立足宏观，立足长远，规划控制网。结合GPSRTK，可覆盖开采全周期，加强环节渗透，针对不同环节，开展精准定位，通过技术应用，迅速锁定低效率开采现象，定位失效现象，对该环节给予科学判断，促进管理的客观“诊病”，基于实际问题，实施优化调整。通过此种控制，可促进矿区工作整体协调，促使开采工作协调推进，平稳进展。在以GPS-RTK完善控制网后，借助卫星定位，保证实时传输，提高测量精度，促进精准判断，优化全局管理。此外，控制网可加强开采监测，随时定位波动因素，促进风险定位，基于风险因素进行开采过程完善，清除安全隐患。

4.4 矿山工程测量

GPS-RTK技术可用于工程测量。传统技术需要应对庞大的工作量，同时测量精度有限，测量结果对于测量预期，对开采虽有正向影响，但局限性显著。基于GPS-RTK应用，测量流程优化，有效释放人力，发挥技术影响，可操作性更强，对测量执行者的技术要求较低，测量耗时较短，效率较高。进行测量时，要求测量者了解矿区环境，进行环境分析，选择科学的控制点，然后在该位置布置所需的GPS接收装置，调试设备。此过程易操作，但经此处理，所需基准站即可构建完成，结合使用卫星定位系统，可进行全矿区、全项目的动态监测，实现实时监督，将监测信息进行有效收集，整理为数据记录，完善数据库，结合数据情况和建设、开采要求，实时核实矿山状态，确保数据精准，继而基于数据系统化制定全局统筹方案，进行工程布局，促进工程推进。

GPS-RTK应用时，信号稳定性是其应用核心影响因素，影响矿山GPS-RTK应用的环境因素包括矿坑等，可能导致基准信号无法全维度覆盖，出现信号盲区，增强测量难度。信号强弱也影响测量精度。基于以上问题，可设置中继站，利用中继站，加强信号接收，将基准信号按测量需求扩大，有效应对盲区。电离层活动强烈时，会干扰测量，相关文献显示，正午干扰较强，影响卫星信号，或延长初始化过程，或导致初始化中止。缺少信号支持，测量无法推进。此种干扰具有显著的时段特点，应选择11点前或15点30分后，此时干扰减弱，测量更加精准。为减小误差，还应加强联测，综合分析信息，提高测量效率。应选择优质GPS-RTK机型，优化设备性能，降低设备因素的消极影响，促进平稳测量，提升测量精度[3]。

5 结论

综上所述，矿山测量作业扩展了GPS-RTK技术的应用规模。换言之，GPS-RTK技术作为科技进步的技术产物，同时顺应着矿山测量的各项需求，其应用为矿山工程提供了多重助力。GPS-RTK技术测量应用优势较多，比如可远程、环境耐受性强、测量结果精准等，为矿山测量工作提供技术支撑。此外，应加强GPS-RTK技术完善与研发，为矿山测量提供更多支持。