GPS RTK系統(tǒng)在礦區(qū)野外測繪中的應(yīng)用及其優(yōu)勢

■彭凌日 ■江西省地礦測繪院，江西 南昌 330000

引 言

礦區(qū)測繪工作尤為重要，根據(jù)采集數(shù)據(jù)可獲取與礦山有關(guān)的信息，為采礦和尋找新礦區(qū)提供有利條件。若采用導(dǎo)線測量法等普通方法，受技術(shù)水平和通視條件限制，測量效率較低，耗時耗力但精確度無法保證，而且成本較高。加上現(xiàn)代化建筑、輸電線路等設(shè)施存在，一旦測量偏差過大，可能會引起糾紛，影響到礦井作業(yè)。GPS RTK技術(shù)是建立在載波相位動態(tài)觀測技術(shù)基礎(chǔ)上的一種新測量方法，無需經(jīng)過事后解算就可實時取得高精確度的結(jié)果，在野外測繪中頗具優(yōu)勢，值得推廣應(yīng)用。

1 GPS RTK技術(shù)及其特點

隨著GPS技術(shù)的普及，對測量精確度提出了更高要求，這就需要用到載波相位觀測值。GPS RTK技術(shù)則建立在此基礎(chǔ)上，可實時提供測量地點的三維坐標(biāo)，且精度達到了厘米級。數(shù)據(jù)處理和傳輸技術(shù)是其關(guān)鍵，系統(tǒng)也主要由處理軟件、數(shù)據(jù)傳輸和接收器等組成，測量工作要用到兩臺接收機，一臺在基準(zhǔn)站，一臺在流動站。它們同步工作，基準(zhǔn)站采集衛(wèi)星信號后將數(shù)據(jù)傳至流動站，流動站同時也采集周圍的數(shù)據(jù)信息，然后將所有接收的信號傳至接收設(shè)備，系統(tǒng)在分析計算后得到最終結(jié)果。

與以往的測量模式相比，RTK系統(tǒng)的優(yōu)勢十分明顯。首先，解決了測站間的通視問題，有衛(wèi)星定位，無需人與人之間通視。操作時只需一個人就能很快完成測量任務(wù)，節(jié)省了人力，且定位速度快，大大縮短了測量時間;其次，系統(tǒng)綜合了自動化、電子等現(xiàn)代化技術(shù)的特點，內(nèi)部軟件功能日益完善，測量誤差明顯減少，精確度較高，數(shù)據(jù)安全可靠。一般而言，作業(yè)半徑在5Km以內(nèi)，不管是平差還是高程測量，精度可達到厘米級;此外，使用簡單，省了很多設(shè)備和不少測量程序，有利于節(jié)約外業(yè)費用。

2 GPS RTK系統(tǒng)在礦區(qū)野外測繪中的應(yīng)用

首先是對礦區(qū)地面的測量，在實際開采工作中，地面很容易發(fā)生不同程度的變形，給礦區(qū)生產(chǎn)帶來安全威脅。而利用RTK系統(tǒng)，則可對其地面進行精確測量，能迅速獲知地面是否有變形，且還能根據(jù)采集數(shù)據(jù)預(yù)估變形影響，進而采取防范措施，減少不必要的損失。

其次，在礦區(qū)測繪中，為了解詳細信息，需采集較為全面的信息。而很多礦區(qū)地形復(fù)雜，這就要求建立起相應(yīng)的控制網(wǎng)絡(luò)，進而有效開展下一項工作。利用RTK系統(tǒng)可在礦區(qū)野外均勻布設(shè)控制點，通過平差計算確定控制點具體位置，其精確度可滿足控制網(wǎng)絡(luò)的需要。整個過程測量速度較快，工作難度有所降低，可省下不少資金。

3 實際案例分析RTK系統(tǒng)的應(yīng)用

3．1 實例分析

某礦區(qū)地面以黃土為主，在長期開采之后，地表有一定的沉降和滑動，為了解其滑移規(guī)律，需展開測量工作。測量區(qū)為A工作面，地貌平均落差為100m，建立有觀測站。布設(shè)有4條縱向觀測線，兩條橫向觀測線，共設(shè)置了180個觀測點。建站之后要進行2次全面觀測，回采期間每月都要監(jiān)測，穩(wěn)定后依然要監(jiān)測，任務(wù)量較重。為快速取得高精確度的測量結(jié)果，結(jié)合實際情況，引入了RTK系統(tǒng)，建立控制網(wǎng)和水準(zhǔn)點，然后展開測量，最終取得較好的效果。

3．2 測量流程

(1)在準(zhǔn)備階段，需做好各項檢查工作，確保接收機和各個系統(tǒng)都處于正常狀態(tài)。合理進行手簿的設(shè)置，新建一個坐標(biāo)系統(tǒng)，結(jié)合已有的坐標(biāo)和資料加以校正，然后保存。正式觀測之前，接收機和手簿的電源都應(yīng)關(guān)掉，并保證已有資料的完整齊全。在礦區(qū)寬闊處建立控制點，系統(tǒng)的不足之處主要在于容易受到干擾，導(dǎo)致無法接收信號，也就不能獲取有關(guān)信息。所以控制點盡量選擇高處，且周圍不要有阻擋。還要避開高壓線路、無線電通訊設(shè)備等物，以免信號被干擾。

(2)先啟動基準(zhǔn)站，再啟動移動站，然后二者同步工作?？紤]到GPS測量結(jié)果是按WGS84坐標(biāo)系統(tǒng)顯示的，而此次測量使用的是地方坐標(biāo)系統(tǒng)，所以要提前實現(xiàn)兩者之間的轉(zhuǎn)換。RTK要實時提供坐標(biāo)信息，為減少出錯率，在新任務(wù)前要對點進行校正。有幾點需要注意，如已知點盡量設(shè)置在測區(qū)邊緣，可對整個測量區(qū)域進行監(jiān)控。最好不要呈線形分布，此次測量有4個已知點，將其設(shè)置為正方形。切記不可形成一條直線，不然測量結(jié)果將受到影響。

(3)基準(zhǔn)站的架設(shè)比較隨意，若移動站是固定解，測量的坐標(biāo)相對于基站雖準(zhǔn)確，但相對于控制點來說就有很大偏差。所以為了解決每天測量放樣時重復(fù)校正的問題，可提前將當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)重新設(shè)置，如此可省去點校正工作。

3．3 測量結(jié)果分析

觀測點的放樣工作較為簡便，得到觀測點的三維坐標(biāo)后，可直接傳至手機上。如此就實現(xiàn)了多臺流動站的同時放樣，不需要再與測站聯(lián)系。日常巡視工作任務(wù)也有所減輕，最終測量工作順利完成，不但精確度較高，還節(jié)約了很多費用?？梢?，RTK系統(tǒng)的應(yīng)用頗為有效。

4 注意事項

4．1 地點和時間的選擇

基準(zhǔn)站應(yīng)當(dāng)選擇在環(huán)境開闊、地勢較高、周圍無明顯遮擋物、電臺覆蓋良好的地區(qū)，以保證監(jiān)測過程中數(shù)據(jù)傳輸不受外部環(huán)境的干擾。為防止傳輸過程中數(shù)據(jù)受到破壞或發(fā)生丟失，應(yīng)當(dāng)確保基準(zhǔn)站周邊100m的范圍之內(nèi)不存在高壓電線、無線電發(fā)射臺等干擾源，以及GPS信號的反射源。基準(zhǔn)站應(yīng)當(dāng)設(shè)立在坐標(biāo)精確的已知點位上，最好是測量區(qū)域的中間地帶，并保證基準(zhǔn)站電臺天線的架設(shè)位置避開衛(wèi)星空洞區(qū)。雖實現(xiàn)了全天候測量，但測量時間仍舊會在一定程度上影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此，在使用RTK系統(tǒng)測量時，應(yīng)當(dāng)根據(jù)衛(wèi)星運行的位置和角度，來推算出最為恰當(dāng)?shù)臏y量時間，確保GPS接收機的PDOD值小于6，且解算坐標(biāo)必須為固定解。以減少衛(wèi)星信號傳輸過程造成的誤差，從而提高測量結(jié)果的精確度，提高礦山測繪的質(zhì)量。

4．2 操作要規(guī)范

在礦山測繪時，儀器設(shè)備的工作狀態(tài)和操作人員的業(yè)務(wù)水平也會對測量結(jié)果產(chǎn)生重要影響。為此，在實際的測量過程中，應(yīng)當(dāng)采用抗干擾能力較強的設(shè)備，并選用具有豐富操作經(jīng)驗的人員，保證測量的全過程嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進行，從根本上保證RTK技術(shù)的科學(xué)性與準(zhǔn)確性。

5 結(jié)束語

礦區(qū)野外測繪與礦山開采有著密切聯(lián)系，但測量難度較大，對精確度要求較高，否則可能會引發(fā)安全事故。傳統(tǒng)的測量技術(shù)已不能滿足當(dāng)前要求，需采用新技術(shù)。GPSRTK技術(shù)憑借諸多優(yōu)勢，可提高測量效率和質(zhì)量，在礦區(qū)野外測繪中發(fā)揮著重要作用，需按規(guī)定進行每一項操作。但其不足之處也應(yīng)加強重視，在今后不斷完善。

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