GPS-RTK技術(shù)在礦山測繪中的應(yīng)用探討

曾瑞棟，肖 俊

（崇義縣自然資源局，江西 贛州 341300）

礦山工程測量是提高礦山資源利用率的基礎(chǔ)，也是礦山建設(shè)的基礎(chǔ)，對提高礦山安全生產(chǎn)、精準(zhǔn)開采等有著積極的作用。隨著現(xiàn)代化測繪技術(shù)的發(fā)展，礦山工程測量方法的選擇也越來越多，均顯著的提高了測繪效率和質(zhì)量，降低了測繪成本[1]。本文以GPS-RTK技術(shù)為研究對象，分析該技術(shù)在礦山測繪中的應(yīng)用，尤其是在復(fù)雜礦山環(huán)境測繪中的應(yīng)用。

1 GPS-RTK技術(shù)優(yōu)勢

GPS-RTK技術(shù)是一項現(xiàn)代化測繪技術(shù)，是以GPS接收機(jī)、軟件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)為一體的現(xiàn)代化測繪技術(shù)，該技術(shù)具有測量精度高、實時動態(tài)測量優(yōu)勢，在礦山工程測量中占據(jù)了重要的地位。GPS-RTK技術(shù)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）高精度優(yōu)勢。GPS-RTK技術(shù)是以北斗系統(tǒng)為基礎(chǔ)，以GPS接收機(jī)為中轉(zhuǎn)站的一項新型測繪技術(shù)，具有實時動態(tài)監(jiān)測的優(yōu)勢，是以基準(zhǔn)站和流動站相結(jié)合的方式進(jìn)行礦山測繪，能夠獲得較高的測量精度，其精度可達(dá)厘米級，尤其是在復(fù)雜測繪條件下更有利。

（2）高的測繪效率。GPS-RTK技術(shù)是以基準(zhǔn)磚和流動站相結(jié)合的方式進(jìn)行礦山測繪，減少了測繪站點(diǎn)之間的搬運(yùn)頻次，加之每一站點(diǎn)測繪覆蓋范圍較大，顯著的降低了站點(diǎn)的搬運(yùn)次數(shù)，提高了測繪工作效率。此外，GPS-RTK技術(shù)操作簡單，僅需極少量的測繪人員就可完成相應(yīng)的測量任務(wù)，提高了測繪效率。

（3）低的測繪成本。GPS-RTK技術(shù)顯著的提高了測繪效率，減少了大量的外業(yè)數(shù)據(jù)采集工作量，減少了測繪人員的投入，降低了測繪成本。此外，該技術(shù)減少了外業(yè)測繪區(qū)域?qū)嵉販y繪的任務(wù)，可根據(jù)衛(wèi)星系統(tǒng)獲得的遙感影像等資料完成。

2 GPS-RTK技術(shù)在礦山的應(yīng)用

（1）工作流程分析。GPS-RTK技術(shù)已廣泛的應(yīng)用于礦山測繪領(lǐng)域，其應(yīng)用流程可概括為以下幾個方面：一是基準(zhǔn)站的建設(shè)，基準(zhǔn)站的建設(shè)必須考慮礦山范圍的地形地貌等，使得衛(wèi)星信號接收無誤；二是流動站的建設(shè)，流動站的合理建設(shè)是提高測繪效率和質(zhì)量的基礎(chǔ)，因此要充分考慮測繪范圍地形地貌、植被覆蓋率等問題，盡可能選擇在視野開闊的區(qū)域；三是控制點(diǎn)的選擇，控制點(diǎn)是控制測量和提高測繪質(zhì)量的基礎(chǔ)，必需選擇在易于分辨、無爭議的區(qū)域，為了便于其他測量工作重復(fù)利用，盡可能選擇在交通條件好、易于保存的位置；四是控制網(wǎng)布設(shè)，控制網(wǎng)的密度和布設(shè)要根據(jù)礦山地形地貌以及礦山地形圖比例尺大小設(shè)定，在視野開闊的區(qū)域可減少控制點(diǎn)的布設(shè)，而在地形復(fù)雜的、植被發(fā)育的區(qū)域盡可能的增加控制點(diǎn)；五是數(shù)據(jù)的解算問題，數(shù)據(jù)解算是GPS-RTK技術(shù)的核心步驟，關(guān)系到整個測量質(zhì)量的高低，因此在外業(yè)數(shù)據(jù)采集過程中要嚴(yán)格執(zhí)行操作[2]；六是控制點(diǎn)的高程測量，控制點(diǎn)的高程重新測量是檢驗GPS-RTK技術(shù)測量精度的有效判別指標(biāo)；七是碎步測量，礦山碎步測量需與RTK技術(shù)相互配合使用（圖1）；八是數(shù)據(jù)內(nèi)業(yè)綜合處理，輸出成果圖件。

圖1 RTK技術(shù)工作流程圖

（2）布設(shè)控制點(diǎn)。在開展礦山測量之前，需要對礦山范圍內(nèi)的測繪資料進(jìn)行收集，盡可能的收集測繪區(qū)域內(nèi)的水準(zhǔn)點(diǎn)、三角點(diǎn)等資料，如在某金屬礦山范圍內(nèi)分布國家級的水準(zhǔn)點(diǎn)2個，三角點(diǎn)4個。在完成資料收集的基礎(chǔ)上，根據(jù)礦山測繪面積、地形地貌以及收集到的三角點(diǎn)、水準(zhǔn)點(diǎn)的分布現(xiàn)狀將測繪區(qū)域進(jìn)行區(qū)塊劃分，對地形地貌變化較大的區(qū)域劃分成若干子區(qū)塊，分別進(jìn)行測繪，若無需劃分，則根據(jù)已有三角點(diǎn)、水準(zhǔn)點(diǎn)位置重新設(shè)置其余新的三角點(diǎn)、水準(zhǔn)點(diǎn)等若干個，數(shù)量根據(jù)地形圖比例尺和地形地貌復(fù)雜狀況確定，對設(shè)置好的三角點(diǎn)等進(jìn)行埋石。在完成埋石后，對各類控制點(diǎn)進(jìn)行基座測量，誤差應(yīng)控制在2mm以內(nèi)。此外，在開展測量之前，對GPS進(jìn)行靜態(tài)定位測量，高程誤差應(yīng)小于6mm，如某金屬礦山最終獲得高程的閉合誤差為0.55mm，完全滿足金屬礦山大比例尺測繪的基本要求。

（3）控制網(wǎng)建設(shè)及礦山測量?？刂凭W(wǎng)的建設(shè)工作是提高GPS-RTK測量精度的基礎(chǔ)，控制網(wǎng)建設(shè)要根據(jù)地形地貌、比例尺要求進(jìn)行，在視野開闊區(qū)域可適當(dāng)減少控制點(diǎn)的分布數(shù)量，在地形復(fù)雜、植被發(fā)育的區(qū)域盡可能的增加控制點(diǎn)，可有效的提高測量精度[3]。在完成控制網(wǎng)建設(shè)的基礎(chǔ)上開展礦山工程測量，除完成礦山范圍內(nèi)地形圖繪制等傳統(tǒng)任務(wù)的基礎(chǔ)上，還可根據(jù)流動站、基準(zhǔn)站等對礦山周圍進(jìn)行礦山地表沉降監(jiān)測，也可以為井下巷道的掘進(jìn)等提供精準(zhǔn)的方位。

（4）礦山信息管理。在現(xiàn)代化礦山建設(shè)過程中形成了大量的礦山數(shù)據(jù)信息，面對海量的數(shù)據(jù)，如何加強(qiáng)數(shù)據(jù)的綜合利用是亟待解決的問題。GPS-RTK技術(shù)可以實現(xiàn)礦山信息的綜合管理，使得礦山信息利用率明顯提高。如果GPSRTK測繪成果與礦山已有信息格式不匹配等，顯然降低了數(shù)據(jù)的利用效率，但是GPS-RTK技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)不同格式的數(shù)據(jù)優(yōu)化處理、智能刪減，進(jìn)而確保測繪數(shù)據(jù)的可利用性[1]。此外，GPS-RTK技術(shù)具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)控制和傳輸功能，能夠更好的實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動化控制和處理效率，測繪人員僅需根據(jù)所需選擇數(shù)據(jù)類型進(jìn)一步編制即可。

（5）成果圖件輸出。礦山測繪是以地形圖等基礎(chǔ)性圖件為最終體現(xiàn)形式，在完成上述數(shù)據(jù)處理好要進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸出過程，為了提高輸出圖件質(zhì)量更加優(yōu)化，可通過以下幾個方面改進(jìn)：一是在外業(yè)數(shù)據(jù)采集過程中，測繪人員及時的對外業(yè)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行核查，將錯誤的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并重新采集，對格式不統(tǒng)一的數(shù)據(jù)及時轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的格式[2]；二是重視三維地形圖的利用率，根據(jù)三維地形圖對輸出的地形圖逐一排查，確保最終輸出的地形圖是準(zhǔn)確的；三是根據(jù)不同比例尺的要求，對地形圖上的地物進(jìn)行刪減工作。

3 結(jié)論

由上可知，GPS-RTK技術(shù)在現(xiàn)代化礦山測繪領(lǐng)域占據(jù)了重要的地位，具有成圖快、精度高、成本低的優(yōu)勢，在礦山測繪領(lǐng)域具有廣闊的前景。此外，GPS-RTK技術(shù)不僅能夠完成常規(guī)的礦山測繪任務(wù)，還可以實現(xiàn)礦山地表形變監(jiān)測，對礦山長期建設(shè)規(guī)劃來說，GPS-RTK技術(shù)更適合于礦山長遠(yuǎn)發(fā)展。