單基站CORS在礦山測量中的精度分析及應(yīng)用研究

劉 浩，孔維民，趙佳訊

（淮安市水利勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇 淮安 223005）

由于當(dāng)前社會(huì)科技急速發(fā)展，人民需求日益增高，GNSS技術(shù)也隨之得到高速的研究，單基站系統(tǒng)（CORS）被各國大力開展應(yīng)用。一個(gè)或多個(gè)GPS參考站被穩(wěn)定連續(xù)的運(yùn)行，再加上計(jì)算機(jī)的運(yùn)算、數(shù)據(jù)的通信鏈接及互聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)用，通過網(wǎng)絡(luò)與其相關(guān)的任何服務(wù)項(xiàng)目包括觀測結(jié)果、狀態(tài)信息都能被準(zhǔn)確的及時(shí)的帶來給用戶[1]。由此便建成了單基站CORS系統(tǒng)。目前在城市測量建設(shè)、建筑工程的規(guī)劃、人口資源的調(diào)查等方面單基站CORS技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，最大程度上提高了采集基礎(chǔ)空間地理信息數(shù)據(jù)的效率與準(zhǔn)確性。

1 建立單基站CORS

1.1 組成結(jié)構(gòu)

GPS基準(zhǔn)站、數(shù)據(jù)中心、通信模塊和流動(dòng)站被緊密連接組成單基站CORS系統(tǒng)。GPS接收機(jī)、避雷針、天線、電源被科學(xué)組合組成GPS基準(zhǔn)站；數(shù)據(jù)中心在具備系統(tǒng)控制功能的同時(shí)又具備處理數(shù)據(jù)功能，應(yīng)用GPRS／CD－MA通信模塊進(jìn)行終端數(shù)據(jù)傳輸。

1.2 選擇單基站的位置

流動(dòng)站固定解的解算與基準(zhǔn)站的公共衛(wèi)星數(shù)的關(guān)系在基準(zhǔn)站位置選擇時(shí)應(yīng)被首要考慮，視野開闊的地理環(huán)境、在高度角15°以上的視場周圍沒有障礙物為基準(zhǔn)站架設(shè)位置的基本條件之一；排除存在強(qiáng)磁場的位置；大面積的水域會(huì)在很大程度上由于多路徑效應(yīng)抑制信號(hào)的傳輸。

1.3 精度分析

單基準(zhǔn)站CORS系統(tǒng)的控制網(wǎng)被根據(jù)礦山的實(shí)際情況和已知控制點(diǎn)信息建立。SJ－39坐標(biāo)系為平面坐標(biāo)系統(tǒng)，以1985國家高程為基準(zhǔn)確定高程系統(tǒng)。D級(jí)GPS網(wǎng)的要求被設(shè)為控制網(wǎng)的參考。在靜態(tài)相對(duì)定位的模式的觀測的過程中5臺(tái)中海達(dá)V9三系統(tǒng)接收機(jī)被應(yīng)用。四個(gè)D級(jí)GPS點(diǎn)，四個(gè)具有SJ－39坐標(biāo)系下的C級(jí)點(diǎn)作為坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)，一個(gè)單基準(zhǔn)站CORS系統(tǒng)的基準(zhǔn)站和十個(gè)內(nèi)插檢核點(diǎn)被充分科學(xué)的應(yīng)用在控制網(wǎng)中。重復(fù)觀測邊、同步環(huán)閉合差和異步環(huán)閉合差檢核數(shù)據(jù)被充分應(yīng)用在解算靜態(tài)數(shù)據(jù)的過程中；根據(jù)點(diǎn)位中誤差、基線向量中誤差和基線向量相對(duì)中誤差統(tǒng)計(jì)情況使得控制網(wǎng)的外業(yè)觀測質(zhì)量被符合精度要求。

1.4 精度檢核

單基站CORS系統(tǒng)準(zhǔn)確性被進(jìn)行測試是在單基站COPS系統(tǒng)被建成后的首要任務(wù)，測量過程中10個(gè)E級(jí)GPS已知點(diǎn)被選擇，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)（RTK）方法被在測區(qū)內(nèi)應(yīng)用，將得到WGS－84坐標(biāo)系下的坐標(biāo)被轉(zhuǎn)換為高斯平面坐標(biāo)和大地高，被轉(zhuǎn)換為SJ－39坐標(biāo)系下的平面坐標(biāo)和正常高，把在該點(diǎn)得到的結(jié)果與已知點(diǎn)結(jié)果進(jìn)行衡量。

2 礦山測量的過程中單基準(zhǔn)站CORS系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1 應(yīng)用環(huán)境

在一條走向觀測線、半條傾向觀測線的基礎(chǔ)下，19個(gè)控制點(diǎn)和130個(gè)監(jiān)測點(diǎn)被在礦山測量的過程中應(yīng)用設(shè)計(jì)。一個(gè)莊家位于工作面的設(shè)計(jì)停采線切眼西北側(cè)東北側(cè)，受到地下開采的負(fù)面影響，9個(gè)控制點(diǎn)和13個(gè)監(jiān)測點(diǎn)被設(shè)計(jì)在該莊家，為使工作面開采對(duì)莊家的影響被有效實(shí)時(shí)的掌握，地表移動(dòng)變形規(guī)律被快速研究，單基站CORS系統(tǒng)對(duì)監(jiān)測點(diǎn)位進(jìn)行放樣和平面信息的采集的技術(shù)被廣泛開展來代替?zhèn)鹘y(tǒng)全站儀和常規(guī)RTK測量。

2.2 監(jiān)測點(diǎn)位放樣

埋設(shè)大量的監(jiān)測點(diǎn)在開采工作面上方的地表，是為了使開采工作在安全穩(wěn)定的環(huán)境下開展，保證礦區(qū)工作人員及礦區(qū)建筑群的安全，地表移動(dòng)變形規(guī)律被及時(shí)掌握。

為使預(yù)定目標(biāo)被順利達(dá)成，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，監(jiān)測點(diǎn)的放樣極其重要。

2.3 對(duì)監(jiān)測點(diǎn)位進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及精度分析

CORS－RTK移動(dòng)終端采被應(yīng)用在單基站CORS系統(tǒng)中，使得開采過程中可以獲取地表移動(dòng)監(jiān)測數(shù)據(jù)，工作人員的生命安全可得以保障。每個(gè)監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行20次以上的測量，如在樹下或拐角等觀測條件不好的情況下，觀測時(shí)間應(yīng)被延長。在進(jìn)行外業(yè)數(shù)據(jù)采集時(shí)，觀測點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差較大是由于周圍環(huán)境的影響。單基準(zhǔn)站CORS系統(tǒng)中應(yīng)用SPRINTER-145及CORS-RTK可使監(jiān)測點(diǎn)測得的結(jié)果的精度符合礦山開采沉陷監(jiān)測要求[2]。

3 單基站CORS系統(tǒng)在礦山測量中的應(yīng)用

單基站CORS系統(tǒng)被建設(shè)完成后，在礦山開采沉陷監(jiān)測的過程中將監(jiān)測點(diǎn)位所采集的平面坐標(biāo)與常規(guī)的RTK所采集的結(jié)果衡量，單基準(zhǔn)站CORS系統(tǒng)在礦山測量中的應(yīng)用如下。

（1）可以簡單的資源和較低的建造費(fèi)用在礦區(qū)建立單基準(zhǔn)站CORS系統(tǒng)，以較快的速度建成。由于其構(gòu)造簡單，有利于日后工作中的維護(hù)，使得礦山開采沉陷監(jiān)測中平面坐標(biāo)采集的需求被滿足。

（2）在礦區(qū)建造單基站CORS統(tǒng)，由于單基站CORS系統(tǒng)可對(duì)本地域進(jìn)行高精度的點(diǎn)位放樣監(jiān)測，不僅可以獲取地表移動(dòng)監(jiān)測數(shù)據(jù)，有效降低了勞動(dòng)成本，提升了測量工作的準(zhǔn)確性，使礦山測量得以安全有效的開展。同時(shí)在地形測繪等其他方面也可重復(fù)使用。

（3）單基準(zhǔn)站CORS系統(tǒng)在礦山測量的工作中SPRINTER-145及CORS-RTK移動(dòng)終端被同時(shí)使用，測量過程中10個(gè)E級(jí)GPS已知點(diǎn)被選擇，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)（RTK）方法被在測區(qū)內(nèi)應(yīng)用，其所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)穩(wěn)定可靠，質(zhì)量高。

（4）在靜態(tài)相對(duì)定位的模式的觀測的過程中5臺(tái)中海達(dá)V9三系統(tǒng)接收機(jī)被應(yīng)用。

4 結(jié)語

單基站CORS系統(tǒng)在礦山測量的精度分析中具有重要意義。有效降低了外業(yè)測量的勞動(dòng)成本，使工作效率得到顯著的提高。單基準(zhǔn)站CORS系統(tǒng)被在礦山測量中廣泛開展，提升了測量工作的準(zhǔn)確性，使礦山測量得以安全有效的開展，具有很高實(shí)用價(jià)值。建立單基站CORS系統(tǒng)的定位測量結(jié)果與常規(guī)的CORS-RTK測量結(jié)果相比較，作業(yè)距離更遠(yuǎn)，作業(yè)精準(zhǔn)度高，作業(yè)速度快。傳統(tǒng)測量方法可被單基站CORS系統(tǒng)取代。但單基站CORS系統(tǒng)還不夠完善，由于單基站CORS系統(tǒng)的測量精度會(huì)被通訊信號(hào)的效果影響，并且無法滿足在高程方面地表移動(dòng)變形監(jiān)測的精度要求，在日后礦山測量過程中還需進(jìn)一步研究完善。