在實(shí)際露天礦山測(cè)量中GPS—RTK技術(shù)的運(yùn)用

宋澤忠

摘要：GPS-RTK在礦山的開采過程中發(fā)揮著重大作用，本文簡(jiǎn)單的闡述了GPS-RTK系統(tǒng)的基本原理，在礦山測(cè)量中的作業(yè)流程，與傳統(tǒng)測(cè)量相比所具有的優(yōu)點(diǎn)，以及在實(shí)際應(yīng)用中常遇到的問題，并提出相應(yīng)的解決對(duì)策。

關(guān)鍵詞：GPS-RTK；礦山開采；測(cè)量技術(shù)；應(yīng)用

1 前言

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，GPS在工程中得到廣泛應(yīng)用，并且GPS的應(yīng)用也在逐漸改變著傳統(tǒng)的測(cè)量方式。GPS為傳統(tǒng)的測(cè)量提供了多種選擇。隨著科技的不斷發(fā)展，RTK技術(shù)更是推動(dòng)了GPS的前進(jìn)。RTK技術(shù)具有全天候采集的性能，且對(duì)空間條件的適應(yīng)性極強(qiáng)，這些優(yōu)點(diǎn)使得RTK技術(shù)在野外露天礦山測(cè)量中起到重要的作用。

2 GPS-RTK的工作原理

實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)，也成為RTK系統(tǒng)因?yàn)樽陨矶ㄎ粶?zhǔn)確，及時(shí)被廣泛運(yùn)用。RTK可以根據(jù)載波相位觀測(cè)實(shí)時(shí)差分。他的工作原理為將一臺(tái)接收器放置于接受站上，而另外一臺(tái)或者多臺(tái)接收機(jī)放置在RTK是載波相位觀測(cè)，根據(jù)實(shí)時(shí)差分GPS測(cè)量的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)，這種技術(shù)是在基準(zhǔn)站上面擺放1臺(tái)接收機(jī)，在流動(dòng)站上面放剩下的幾臺(tái)，雖然它們放置的地方不同，但是它們能夠在相同的時(shí)間接收到相同的GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)，我們獲得的觀測(cè)值是通過基準(zhǔn)站上面的那臺(tái)儀器接收到的。把這個(gè)觀測(cè)值和我們已知位置信息放在一起做比較，他們之間的差值就叫做GPS差分改正值，共視衛(wèi)星的流動(dòng)站把由無線電數(shù)據(jù)鏈電臺(tái)傳遞過來的差值精確化，轉(zhuǎn)換成GPS觀測(cè)的數(shù)值，然后運(yùn)用一定的方法，把所得到的經(jīng)差分改正后得到流動(dòng)站精準(zhǔn)的實(shí)際位置，促使它的測(cè)量精度可以迅速的達(dá)到厘米級(jí)僅僅在1-25s時(shí)間內(nèi)，通過以上過程隨時(shí)計(jì)算出的定位結(jié)果，由此可以推斷，用戶站和基準(zhǔn)站觀測(cè)的質(zhì)量和解算結(jié)果，我們根據(jù)這兩方面的成果來確定是否達(dá)到我們想要的預(yù)算結(jié)果，這樣就可以減少觀測(cè)的次數(shù)避免浪費(fèi)我們的精力和時(shí)間。因此，GPSRTK測(cè)量技術(shù)精度高，時(shí)效性和效率，在工程測(cè)量中得到了廣泛的應(yīng)用

3 GPS-RTK在露天礦山測(cè)量中的作業(yè)流程

3.1內(nèi)業(yè)準(zhǔn)備

（l）根據(jù)工程項(xiàng)目，設(shè)定工程名稱，輸人可用控制點(diǎn)坐標(biāo)。

（2）參數(shù)設(shè)置：對(duì)基準(zhǔn)站、流動(dòng)站的數(shù)據(jù)采樣率進(jìn)行設(shè)置，以及高度截止角的設(shè)置。

（3）若已知坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)，則直接輸人手簿。

（4）實(shí)施工程放樣前，內(nèi)業(yè)輸人每個(gè)放樣點(diǎn)的設(shè)計(jì)坐標(biāo)，以便野外實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確放樣。對(duì)于較多的放樣點(diǎn)，RTK手簿可將坐標(biāo)文件以CSV格式通過數(shù)據(jù)傳輸軟件直接導(dǎo)人。

3.2求定測(cè)區(qū)轉(zhuǎn)換參數(shù)

在進(jìn)行一些礦山方面的測(cè)量，往往會(huì)運(yùn)用兩種坐標(biāo)系：北京坐標(biāo)系或獨(dú)立坐標(biāo)系。在進(jìn)行WGS一84坐標(biāo)與這兩種坐標(biāo)系進(jìn)行轉(zhuǎn)換的時(shí)候會(huì)有很多問題的出現(xiàn)。所以，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換工作就非常重要，需要我們細(xì)心周到，在RTK作業(yè)時(shí)實(shí)時(shí)給出準(zhǔn)確恰當(dāng)?shù)漠?dāng)?shù)刈鴺?biāo)。

（1）對(duì)于較大型的測(cè)區(qū)，在RTK施工的時(shí)候，我們首先要做的就是轉(zhuǎn)換測(cè)定參數(shù)，然后在高等級(jí)控制點(diǎn)相同的一點(diǎn)上面的北京坐標(biāo)系或獨(dú)立坐標(biāo)系求出轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)，

從而可以準(zhǔn)確的輸入?yún)?shù)以及基準(zhǔn)站的坐標(biāo)。

（2）除了上面這種方法，另一方面當(dāng)我們?cè)赗TK作業(yè)時(shí)我們可以首計(jì)算出轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)。第一，設(shè)立基準(zhǔn)站并采集單點(diǎn)定位wGs一84坐標(biāo)的選址上面要注意選擇一眼望不到邊際的那種視野開闊的地方。第二，流動(dòng)站聯(lián)要多測(cè)幾個(gè)高等級(jí)的控制點(diǎn)，盡量四個(gè)或者四個(gè)以上，最后就可以求解標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)。

3.3基準(zhǔn)站的安置

（l）像微波站，電視臺(tái)這種大功率由無線電發(fā)射源受到強(qiáng)烈干擾的地區(qū)，所以在安置基準(zhǔn)站的時(shí)候要保證基準(zhǔn)站遠(yuǎn)離這些超過200m的距離。遠(yuǎn)離高壓輸電線和微波無線電傳送通道，所以在安置基準(zhǔn)站的時(shí)候要保證基準(zhǔn)站遠(yuǎn)離這些超過500m的距離。來避免電磁場(chǎng)對(duì)GPS信號(hào)的干擾。

（2）基準(zhǔn)站應(yīng)安置在周圍沒有大面積水域或者大型建筑物的地方，因?yàn)樗鼈儠?huì)反射GPS信號(hào)物，減弱GPS多路徑效應(yīng)甚至導(dǎo)致數(shù)據(jù)鏈丟失。

（3）電臺(tái)信號(hào)不能干擾GPS衛(wèi)星信號(hào)。例如不宜把基準(zhǔn)站電臺(tái)離GPS接收機(jī)太靠近。另一方面，電臺(tái)信號(hào)線盒電源線過長(zhǎng)時(shí)卷起來形成渦流，這樣會(huì)造成磁場(chǎng)的產(chǎn)生，干擾GPS信號(hào)。

3.4 GPS-RTK施測(cè)

從測(cè)區(qū)控制方面來講，基準(zhǔn)站的安置應(yīng)該選擇四周沒有各種強(qiáng)電磁干擾源的地方或者可以看到6顆或者超過6顆的GPS衛(wèi)星這種通視好的地方，該GPS衛(wèi)星PDOP值不大于7時(shí)，它發(fā)生初始化，一般只需5S就可以得到固定解，獲得固定解之后就可以輸入基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)和天線高，為下一步連接流動(dòng)站做準(zhǔn)備，點(diǎn)擊手簿中RTK流動(dòng)站模塊，進(jìn)人RTK點(diǎn)的采集功能，選擇控制點(diǎn)類型，3個(gè)以上高等級(jí)控制點(diǎn)的測(cè)區(qū)聯(lián)測(cè)，通過手簿軟件中GPS點(diǎn)校正手段，求解出坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)偏差。當(dāng)校正結(jié)果合格后，對(duì)已知控制點(diǎn)檢查無誤后，流動(dòng)站即可返回RTK流動(dòng)站模塊，進(jìn)行地形地物點(diǎn)的采集，或點(diǎn)擊手簿中的放養(yǎng)模塊進(jìn)行征地邊界或開采臺(tái)階邊坡或管道管線的放樣作業(yè)等。

4 RTK的優(yōu)點(diǎn)

（l） 我們往往會(huì)在一些復(fù)雜的山區(qū)進(jìn)行測(cè)量作業(yè)，也就意味著我們會(huì)面對(duì)一些諸如通視困難的問題。按照過去的技術(shù)就需要增加大量控制點(diǎn)和多次搬站，非常的繁瑣和麻煩，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，RTK技術(shù)就能夠解決傳統(tǒng)測(cè)量受限制這一問題，因?yàn)榭梢院雎圆挥?jì)它自身受通視條件、距離等因素影響，點(diǎn)間通視不作要求，僅僅只需要把基準(zhǔn)站放在測(cè)區(qū)中心視野開闊的較高點(diǎn)上，在滿足其流動(dòng)站基本工作的條件下，就可以在幾千米的范圍內(nèi)采集。[1]

（2） 操作簡(jiǎn)便且數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)，與各種設(shè)備如計(jì)算機(jī)、全站儀的數(shù)據(jù)傳輸方便快捷。[2]

5存在的問題及解決對(duì)策

（l）在地形起伏高差較大的山區(qū)和密林區(qū)以及在采區(qū)地勢(shì)低洼的地方，衛(wèi)星信號(hào)都會(huì)受到一定程度的減弱。在一些偏遠(yuǎn)的地區(qū)，因?yàn)樗鼈兊男盘?hào)太弱，我們?cè)跍y(cè)量的時(shí)候會(huì)在這種技術(shù)的基礎(chǔ)上面配合一些常規(guī)方法。

（2）受天空環(huán)境的影響，中午受電離層干擾大，公用衛(wèi)星數(shù)少，常接收不到5顆衛(wèi)星。[3]

（3）在測(cè)量作業(yè)過程中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)在某個(gè)時(shí)間段或區(qū)域內(nèi)解算時(shí)間較長(zhǎng)，甚至無法獲取固定解，可適當(dāng)?shù)奶岣吒叨冉刂菇恰?/p>

6結(jié)語

GPS-RTK技術(shù)在礦山礦區(qū)生產(chǎn)中的測(cè)量應(yīng)用中可以看出，GPS-RTK技術(shù)較其它的技術(shù)可以需要更少的人力更快的更好地完成測(cè)量作業(yè)。可以不像過去傳統(tǒng)技術(shù)那樣要求同時(shí)觀測(cè)、超高的精度等特點(diǎn)的優(yōu)越性，極大地提高工作效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，使礦山測(cè)量工作更加方便快捷，準(zhǔn)確地指導(dǎo)了生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]周忠謨，周琪.GPS衛(wèi)星測(cè)量原理與應(yīng)用[M].北京測(cè)繪出版社，1997.

[2]劉基余，李征航，王躍虎.全球定位系統(tǒng)原理及其應(yīng)用[M].北京測(cè)繪出版社，1995.

[3]全球定位系統(tǒng)GPS測(cè)量規(guī)范（CH2001-921992）[S].