基于GPS RTK的礦山地形工程測(cè)量及具體方法分析

韓小慶

摘 要：本文分析了城市測(cè)量的作業(yè)流程，同時(shí)闡述了RTK實(shí)測(cè)中需要注意的問題及相應(yīng)對(duì)策。旨在明確礦山地形工程測(cè)量的重要性，能夠結(jié)合實(shí)踐工作對(duì)相關(guān)理論體系進(jìn)行升華，提出了基于GPS RTK的礦山地形工程測(cè)量方法，進(jìn)一步提高了礦山地形工程測(cè)量的效率和質(zhì)量，全面提升我國(guó)礦山地形工程測(cè)量的水平。

關(guān)鍵詞：GPS RTK 礦山地形工程測(cè)量 方法

中圖分類號(hào)：P228.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）08（c）-0034-02

1 礦山地形工程測(cè)量的作業(yè)流程

1.1 GPS RTK系統(tǒng)的組成

GPS RTK是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位測(cè)量系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱，根據(jù)GPS RTK的功能定位和需求而言，GPS RTK系統(tǒng)由衛(wèi)星信號(hào)接收、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)以及軟件解算系統(tǒng)3個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)件所組成，其中軟件解算系統(tǒng)能夠影響GPS RTK測(cè)量結(jié)果的精確度。

1.2 業(yè)內(nèi)準(zhǔn)備

1.2.1 轉(zhuǎn)換參數(shù)的求值

轉(zhuǎn)換參數(shù)的求值過程較為簡(jiǎn)單，分三步進(jìn)行。首先任意設(shè)定一個(gè)已知點(diǎn)A，以點(diǎn)A為基點(diǎn)架設(shè)GPS基準(zhǔn)站，然后設(shè)置好坐標(biāo)系、投影參數(shù)、差分電文數(shù)據(jù)格式、發(fā)射間隔以及最大衛(wèi)星使用數(shù)等相關(guān)數(shù)據(jù)，在關(guān)閉轉(zhuǎn)換參數(shù)和七參數(shù)之后，求得點(diǎn)A的84坐標(biāo)。然后變換GPS架設(shè)的位置，以已知點(diǎn)B為基點(diǎn)，重復(fù)上述點(diǎn)的相關(guān)步驟，求得B點(diǎn)的84坐標(biāo)。最后結(jié)合當(dāng)?shù)氐淖鴺?biāo)A和B、兩點(diǎn)的84坐標(biāo)，求出所需的轉(zhuǎn)換參數(shù)的具體數(shù)值。

1.2.2 建立任務(wù)

在轉(zhuǎn)換參數(shù)數(shù)值求取完成之后，設(shè)置好坐標(biāo)系、投影、一

級(jí)變化及圖定義等相關(guān)數(shù)據(jù)信息，新建測(cè)量任務(wù)。

1.2.3 設(shè)定計(jì)劃線

設(shè)定計(jì)劃線可以在原計(jì)劃線的基礎(chǔ)上進(jìn)行加密處理，對(duì)于已經(jīng)有了測(cè)量斷面的需要重新設(shè)定計(jì)劃線，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量環(huán)境和情況的不同合理選擇是否重新設(shè)定計(jì)劃線。

1.3 求定測(cè)區(qū)轉(zhuǎn)換參數(shù)

礦山地形本身存在一個(gè)地方獨(dú)立坐標(biāo)體系，同時(shí)在測(cè)量時(shí)又會(huì)建立一個(gè)WGS-84坐標(biāo)體系，為了更好地完成測(cè)量工作和測(cè)量結(jié)果表述工作，二者之間要求能夠進(jìn)行互相轉(zhuǎn)換，這就涉及到相應(yīng)的轉(zhuǎn)換參數(shù)數(shù)值的求取問題。同時(shí)，變形監(jiān)測(cè)對(duì)于GPS網(wǎng)而言，意味著更高的精度要求和建設(shè)難度，對(duì)于GPS觀測(cè)技術(shù)和數(shù)據(jù)處理也相應(yīng)的具有更嚴(yán)格的要求。通俗的說，運(yùn)用基于GPS RTK的礦山地形工程測(cè)量技術(shù)本身存在計(jì)算定測(cè)區(qū)轉(zhuǎn)換參數(shù)和對(duì)GPS網(wǎng)精度要求較高的問題，為了解決這些問題和更好地完成測(cè)量工作，可以運(yùn)用GPS礦山地形三維變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理模型來保障GPS RTK測(cè)量效果。

首先，GPS測(cè)量技術(shù)在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，所建立的參考坐標(biāo)系可以直接選擇站心地平坐標(biāo)系，這樣能夠避免數(shù)據(jù)處理參考坐標(biāo)系在和礦山地形本身獨(dú)立坐標(biāo)系進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)造成的一定程度的誤差，保證了數(shù)據(jù)測(cè)量和處理的準(zhǔn)確性。同時(shí)，運(yùn)用站心地平坐標(biāo)系能夠提高GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)與其他測(cè)量數(shù)據(jù)平臺(tái)的聯(lián)合處理效果，在構(gòu)建其他數(shù)據(jù)三維地形變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)聯(lián)合平差數(shù)學(xué)模型時(shí)也更加簡(jiǎn)單。其次，GPS變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)的平差方法應(yīng)當(dāng)選擇更為合適的擬穩(wěn)平差方法，保障GPS數(shù)據(jù)處理的效率和質(zhì)量。另外，為了解決平差的基準(zhǔn)問題，可以采用聚類分析方法，幫助和明確基準(zhǔn)點(diǎn)，或者說是擬穩(wěn)點(diǎn)的穩(wěn)定性與可靠性。

1.4 RTK施測(cè)

在確定GPS天線位置設(shè)定時(shí)，一般來說，GPS天線相位中心的偏差不大，真正影響到測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性的是天線的定位誤差問題，因?yàn)镚PS基線向量是根據(jù)GPS天線的定向所確定的，一旦GPS天線的定向存在誤差，將會(huì)直接影響GPS基線向量的準(zhǔn)確性，因此，在確定GPS天線的定向時(shí)，首先要在各個(gè)不同的觀測(cè)臺(tái)上標(biāo)示出指北的方向線，然后根據(jù)確定的指北方向線安裝設(shè)置GPS天線，保證GPS天線定向的準(zhǔn)確性。

同時(shí)，GPS技術(shù)觀測(cè)數(shù)據(jù)的精密程度受到可接受信號(hào)的衛(wèi)星數(shù)量和時(shí)間長(zhǎng)度所決定，因此，要科學(xué)合理地設(shè)置觀測(cè)窗位置口和觀測(cè)時(shí)間，保障GPS觀測(cè)機(jī)制接收盡可能多的衛(wèi)星信號(hào)，并且盡可能地保障信號(hào)接收的時(shí)長(zhǎng)足夠獲取所需的信息，一般來說，各觀測(cè)點(diǎn)的觀測(cè)時(shí)長(zhǎng)設(shè)置在一個(gè)小時(shí)以上。保障數(shù)據(jù)獲取量充足可以在一定程度上弱化其他客觀因素對(duì)GPS觀測(cè)結(jié)果造成的誤差影響，提高觀測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和精密度。

GPS測(cè)量技術(shù)可以和當(dāng)?shù)卮嬖诘腤GS-84坐標(biāo)系聯(lián)合起來進(jìn)行共同測(cè)量，起到互相制約和修正誤差的作用。一般來說，GPS測(cè)量可以結(jié)合TGS核心站的測(cè)量數(shù)據(jù)共同計(jì)算，相對(duì)單獨(dú)測(cè)量計(jì)算而言，聯(lián)合計(jì)算得到的起算數(shù)據(jù)要更加準(zhǔn)確，還可以在一定程度上解決起始點(diǎn)誤差狀況對(duì)于測(cè)量基線結(jié)果的影響問題。

另外，GPS觀測(cè)要重復(fù)多次進(jìn)行，科學(xué)合理地制定具體觀測(cè)方案，通過多次觀測(cè)消除和減少測(cè)量狀況中的人為因素以及客觀環(huán)境因素造成的可避免類誤差。

2 基于GPS RTK的礦山地形工程測(cè)量具體應(yīng)用和注意問題

2.1 GPS RTK的優(yōu)勢(shì)所在

傳統(tǒng)的礦山地形工程測(cè)量一般采用三角網(wǎng)、導(dǎo)線網(wǎng)等方法進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量的過程相對(duì)較為麻煩，需要耗費(fèi)的實(shí)踐和人力更多，且測(cè)量獲得的結(jié)果誤差也不小。同時(shí)，外業(yè)對(duì)于地形測(cè)量的精度要求了解的也不是很深刻，采用常規(guī)的GPS靜態(tài)測(cè)量、快速靜態(tài)、偽動(dòng)態(tài)等測(cè)量方法，不能實(shí)時(shí)了解和明確測(cè)量定位的精度，等測(cè)量完畢交接到業(yè)內(nèi)之后，發(fā)現(xiàn)精度設(shè)置的并不合理，那么又要重新進(jìn)行測(cè)量，浪費(fèi)了大量的人力、物力和財(cái)力?；贕PS RTK的礦山地形測(cè)量能夠?qū)崟r(shí)掌握測(cè)量定位的精度和測(cè)量的效果，根據(jù)實(shí)際的測(cè)量質(zhì)量確定測(cè)量方案和安排，大大提高款孤山地形工程測(cè)量的作業(yè)效率。

2.2 地形測(cè)圖

傳統(tǒng)的地形測(cè)圖過程十分復(fù)雜，需要至少2～3個(gè)人共同完成外業(yè)的待測(cè)區(qū)域圖根控制點(diǎn)建立工作，這還是隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，相應(yīng)的縮減工作量之后的工作安排。傳統(tǒng)的地形測(cè)圖過程分為兩個(gè)主要內(nèi)容：一是外業(yè)工作人員利用測(cè)圖工具，在測(cè)站上測(cè)出四周的地貌特征，建立符合地貌特征的碎部點(diǎn)，然后通過碎部點(diǎn)與測(cè)站的通視功能，完成內(nèi)業(yè)地形測(cè)量結(jié)果的拼圖工作。一旦發(fā)現(xiàn)存在精度設(shè)置不合理的狀況，要重新返回到外業(yè)進(jìn)行重新定位，再重復(fù)拼圖過程直到拼圖工作完成之后。利用GPS RTK技術(shù)能夠很好地優(yōu)化和簡(jiǎn)化整個(gè)地形測(cè)圖過程，只需要單獨(dú)一個(gè)人和相關(guān)的儀器設(shè)備在待測(cè)的地貌碎部點(diǎn)輸入相應(yīng)的地貌特征編碼，就可以直接完成該區(qū)域的地形測(cè)量工作，并且能夠直接手動(dòng)調(diào)整和明確相關(guān)點(diǎn)位的精度，避免了因?yàn)榫炔缓侠矶霈F(xiàn)的重復(fù)測(cè)量工作。二是只需要將儀器錄入的地貌特征以軟件的形式導(dǎo)出，就直接得到了該區(qū)域的地形測(cè)圖，工作難度更低，且獨(dú)自一人就可快速的完成測(cè)圖任務(wù)。

2.3 施工放樣

利用GPS RTK技術(shù)同樣能夠提高施工放樣的效率，只需要獨(dú)自一個(gè)人就能夠完成相應(yīng)的施工放樣工作，具體說來是將已經(jīng)設(shè)計(jì)完成的放樣點(diǎn)位錄入到相關(guān)的儀器設(shè)備之中，然后開啟GPS衛(wèi)星信息通信功能，對(duì)著衛(wèi)星傳輸信號(hào)調(diào)整和找到準(zhǔn)確的放樣位置，完成施工放樣工作。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，基于GPS RTK的礦山地形工程測(cè)量相較于傳統(tǒng)的工程測(cè)量而言，具有測(cè)量結(jié)果更為準(zhǔn)確，測(cè)量過程更加簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，能夠進(jìn)一步的提高相關(guān)領(lǐng)域、行業(yè)的測(cè)量效率和質(zhì)量，提高我國(guó)礦山地形工程測(cè)量的技術(shù)水平。

參考文獻(xiàn)

[1] 王霆.礦山測(cè)量中GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（16）：285.

[2] 張志權(quán).探討GPS-RTK技術(shù)在礦山測(cè)繪中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2015（13）：60.