露天矿山测量内外作业的一体化实现方案

所属栏目：矿业论文
发布时间：2012-10-12 11:05:39  更新时间：2012-10-12 11:22:39

摘要：连续运行卫星定位服务系统(Continuous Operational Reference System，简称CORS系统)以

它全天候、高效率、高精度及可靠性赢得了广大测绘者的青睐。是目前完成露天矿山，大型建设项目和

城市区域测绘作业最先进的仪器系统。本文着重介绍CORS系统结合CASS数字化地形地籍成

图系统在大型露天矿山测量中的应用。

关键词：CORS;露天矿山;CASS;应用

Abstract: The continuous operation of the satellite positioning service system (Continuous Operational Reference System, referred to as the CORS system) won the favor of the majority of Surveying and Mapping by its all-weather, high efficiency, high precision and reliability. It is the most state-of-the-art instrument systems to completed open pit mines, large construction projects and urban area mapping operations currently. This article focuses on the application of CORS system combined with the CASS digital topographic cadastral mapping system in a large open pit mines measurement.

Key words: CORS; open pit mine; CASS to; application

1、 CORS系统的简介

1.1　连续运行参考站系统的测量原理

连续运行参考站系统(Continuous Operational Rererence System,简称CORS)。属于一加一或一加多的RTK，做为一个独立的连续运行的GPS参考站，利用现代计算机、数据通信和互联网(LAN/WAN)技术组成的网络技术，实时地向不同类型、不同需求的用户自动地提供经过检验的不同类型的GPS观测值(载波相位，伪距)，各种改正数、状态信息，以及其他有关GPS服务项目的系统。南方单基站RTK作业半径已扩大到40公里，能够快速实现厘米级定时定位及事后差分。

1.2　连续运行参考站CORS的性能指标

CORS系统建成后，基准站就是一个固定不变的已知点，消除了不精确的控制点所产生的误差传播，精度水平在矿区几公里范围内误差可以忽略不计。

南方 CORS单基站建成后，达到的各项性能指标：

1.3　CORS系统在露天矿山中的优势

乌努格吐山铜钼矿属大型露天矿山，矿区范围约9.8km2，位于内蒙古自治区满洲里市南西22km。矿区地形地貌为低山丘陵区,山势走向北东，山势平缓、地形开阔，区内没有林木,为草原牧区。冬季寒冷，白天气温-30℃左右。矿区外围工程距离矿区最远达40公里。用常规RTK作业，在测量过程中,需要不断设置和更换基准站，由于天气寒冷，仪器不能正常工作，在很短的时间就没有电，不仅给验收作业带来了很大的困难，测量外业作业效率很低。连续运行参考站CORS(Continuous Operational Rererence System)的建成，不仅延长了仪器的使用时间，而且不需要设置和更换基准站，可以随时作业。矿区CORS系统建立后，可为整个矿区提供一个统一的高精度的测量基准，其测量点精度在矿区几公里范围内的误差可忽略不计。

露天矿山测量的特点是在同一区域大量地进行重复性的现状测量、标定和检查工程质量测量，CORS系统为其提供了极大的方便，保证了各种测量数据的高精度。确保各种测量作业在规定的时间内完成，同时节省了大量的人力、物力和时间，真正做到了单个人入场即可作业。

2、CORS在露天矿山中的应用

2.1　采剥工程量的验收

乌努格吐山铜钼矿采场目前共分4个台阶，每个台阶的高度是15米，使露天采场形成阶梯状的台阶。一期采场年采矿量达990多万吨，采剥总量1200万立方米，采矿范围近两平方公里。根据工程管理要求，每个月末都要对4个台阶10-20个作业块段进行采剥工程量的验收，采剥工程量验收的实质就是测量作业区段内现状地貌图，现场测量的标准是测定所有地貌特征点和一般高程点，一般高程点间距是每10-15米一个。

用传统RTK测量，随着作业面的扩大，客观上需要有多个控制点来校正仪器，因每个控制点的坐标与高程精度不同，将直接影响碎部点的测量精度。用CORS系统做外业数据采集，由于CORS系统本身就是一个高精度的测量基准系统，精度水平在矿区几公里范围内误差几乎一致，这样既既保证了精度又提高了作业效率，同时节省了大量的人力和物力。

2.2施工放样

RTK系统用于露天矿山生产过程的放样作业是非常非常方便的，它可以随时随地的知道仪器所在的位置，露天矿山生产过程中的主要放样作业内容有：

(1)平台标高放样，测量人员每次进入采场铲装作业区，均应检查一下平台标高，制作平台标高标识，并当场告知电铲各钩机司机，台阶平台标高标识一般高于设计标高1米或等于设计标高。

(2)钻孔的放样，地质工程师在图纸上设计好钻孔后,测量人员只需将各钻孔坐标输入GPS手簿中,采用GPS RTK点放样功能即可将钻孔点位标定到实地位置。

(3)矿岩界线的放样，矿岩界线的放样是在爆堆上，爆破后测量爆堆，根据爆堆特征圈定爆堆矿岩界线，然后去现场放样。依据设计图纸上，将坐标输入GPS手薄中，采用GPSRTK放样功能，即可将点位标定到实地位置，将各点用爆旗作醒目标志。

(4)炮孔放样。根据爆破单体块段的炮孔设计，将每个炮孔位置标定在现场。利用GPSRTK迅速测出每个炮孔的确良坐标以及标高，根据设计图纸给出的孔底标高，就可知道孔的深度，同时将穿孔深度用记号笔写在纸上压在标记石头的下面，以便施工。

(5)工程界线(坡道、开段沟)的放样，进出台阶的永久坡道，开段沟要精确标定工程的平面界线和标高，其中变道部分的标识点间距不得大于20米一个，坡道标高随铲装进程每20米标定一次，并及时进行标高质量检查。

(6)最终境界坡顶、坡底放样，坡顶放样在现场用白灰或彩绳或涂有铅油的石头标出每个孔位，穿孔时检查钻杆倾向和倾角。确保最终境界处的边坡是光面和满足规定的坡面要求。铲装时放样坡底界线。当最终境界坡底位于地表以下30米范围时，坡面角55度，位于30米以下时，坡面角度65-70度，有专门设计时，依设计放样。

3、CORS系统配合CASS软件在露天矿山中的应用

3.1地形图的测绘

矿区大比例尺地形图是进行矿山规划设计所必需的基础图件资料，规划设计能否科学顺利地进行取决于能否快速准确的获得良好的现势地形图。外业通过CORS系统来完成野外数据的采集。内业利用南方“工程之星”软件将采集的原始数据转化成CASS软件可以直接使用的“DAT”文件，把所测的原始数据通过文件输出找出原文件，然后重新命名转换。借用数据线一头与手薄连接一头与USB接口连接，手薄的文件通过数据线传到电脑中，利用南方CASS软件结合外业，可快速完成数字化成图工作。

南方CASS软件具有强大的图层管理系统，可以将不同的点、线、地物、地貌分层放置，满足不同工程技术人员的要求，而且可以做出不同比例尺的地形图，灵活、方便、快捷，达到一图多用的目的。

3.2采剥工程量的计算

在露天矿山中土方量的计算是工程费用概算方案优选的重要因素，是工程设计的一个重要组成部分，精度极高的计算能有效的进行合理的土方调配，降低工程费用，加快工程进度，提高工程质量。通过连续运行参考站CORS系统进行外业数据的采集，利用南方CASS软件进行内业数据的处理，采集的原始数据转化成CASS软件可以直接使用的“DAT”文件。对同一区域进行两期测量，利用两次观测得到的高程数据建模后叠加，计算出两期之中的区域内土方的变化情况。通过建立DTM模型，生成三角网(相邻的三个点生成互不重叠的三角形)来计算每一个三棱锥的填挖方量。

4、结论

(1)采用南方连续运行基站CORS，随时可以观测，不需要设置和更换基准站，其作业半径可达40公里。

(2)矿区CORS系统建立后，可为整个矿区提供一个统一的高精度的测量基准，其测量点精度在矿区几公里范围内的误差可忽略不计。

(3)南方CASS成图软件可以与CORS系统输出的数据文件实现无缝对接， 两者结合是露天矿山测量内外业一体化实现的最佳配置。

参考文献

[1]南方数码科技有限公司，数字化地形地籍成图系统CASS2008用户手册。

[2]《全球定位系统(GPS)测量规范》(GB/T18314-2001)

[3]潘正风　杨正尧　程效军等，数字测图原理与方法[M]武汉大学出版社2000