矿业论文：RTK技术在矿山测量中的应用实践

　　RTK技术在矿山测量中的应用实践
　　郑洪涛1卢西魁2
　　1.河南省有色金属地质矿产局河南郑州450016
　　2.郑州工业贸易学校河南郑州450007
　　摘要：介绍实时动态定位技术(GPS-RTK)在某矿山测量中的应用，阐述了测量的外业数据采集及内业数据处理方法及精度。总结了RTK技术在矿山测量中的优点及存在问题。
　　关键词：RTK技术矿山测量
　　RTK（RealTimeKinematic）定位技术是基于载波相位观测值的实时动态GPS定位技术，它是GPS测量技术与数据传输技术相结合的组合系统。它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果并达到厘米级精度。它观测时间短、灵活方便、能实时显示三维坐标及精度。在RTK作业模式下基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。流动站通过数据链接收来自基准站的数据，然后采集GPS观测数据，在系统内组成差分观测值进行实时处理，获取必要的数据。
　　RTK技术在矿山测量工作中,主要用于矿区控制点加密,地形测量,钻孔、剖面点、探槽、探井、坑口、取样钻孔、地质点、近井点、坑口位置点的坐标放样与求测,工程作业调度,地质填图等。我们在某矿区的控制测量、勘探剖面线、勘探工程点的放样均采用RTK作业。
　　测区内已有张庄、张桥、小张庄、乡政府、孙寨、王庄等6点，我们又在测区内地选了H07O0、H0720、H0672、H0678、、M011、MO12、MOl3、M014等8个点，按照Ⅳ等水准的要求给每个点引测高程。测区附近有K006、N006等已知控制点，求出转换参数后，以便检核参数的正确性。控制网布设完成后，我们应用南方8套双频接受机，进行静态观测。把14个点分成两组，每组观测两个时段，每时段60min，中间间隔10min，采用边连接方式，以张庄一张桥基线边作为两组的公共边，进行数据采集。内业平差采用TGOffice1.6软件进行，剔除个别不利因素影响的基线，进行自由平差及三维约束平差，求得该网的大地坐标及WGS一84坐标。求得最大点位中误差为±0.017m，边长最大相对中误差为1/100988，各项指标满足《全球定位系统测量规范》要求。然后我们把这两套坐标键入TSC手薄中，进行“点校正”。校正完后最大水平残差为±0.051m，最大垂直残差±0.029m。
　　在测区首级控制的基础上,利用点校正方法,求解坐标系统转换参数。选择对天通视较好,四周无各种强电磁干扰源的地方设置基准站。当测区可见GPS卫星数在5颗以上、PDOP值小于6时,一般只需5～15秒就可完成初始化而得到固定解。每台移动站只需一人即可进行测量作业,每次开始作业应对已知控制点进行检查,确保系统无误后,应用GPS电子手簿即可进行地形地物点、勘探坑道的采集或勘探线剖面、勘探工程点的放样作业,每点采集记录时间约1～10秒。实时动态RTK数据处理相对简单,外业测量采集的实测坐标通过手簿的数据传输系统,直接下载到计算机内。可进行图形编辑,也可经整理、分类、判断形成文件后直接打印出来。在勘探工程点放样上,RTK同样能实时地提供导航数据,不仅可以使你快速找到点位,而且能提供定位精度。如在勘探线上加放点和测点,依据GPS电子手簿显示的定线导航数据同样能使你快速上线。利用GPS—RTK放样,无需对讲机传递导航数据和方向,GPS电子手簿导航画面让你轻松快速上点、上线,极大提高了工作效率,减轻了测量人员的工作强度。
　　该矿区大部分地区地势起伏不大,天空开阔,除个别地方外对RTK作业无大的影响。重复测量同一点的坐标较差统计表,见下表1。
　　表1重复测量同一点的坐标较差
　　点号实测坐标检测坐标
　　 X Y H X Y H
　　G1 3782976.437 630099.001 452.194 3782976.437 630098.999 452.182
　　G2 3782537.417 629488.469 381.122 3782537.415 629488.486 381.143
　　G3 3782560.414 629388.732 384.724 3782560.417 629388.717 384.717
　　G4 3763600.447 627415.046 604.956 3763600.452 627415.054 604.936
　　G5 3761946.678 626153.646 668.917 3761946.663 626153.633 668.936
　　G6 3760161.917 626087.969 650.510 3760161.927 626087.973 650.511
　　G7 3775161.727 637559.741 340.791 3775161.740 637559.755 340.779
　　G8 3779019.865 635810.863 346.936 3779019.908 635810.875 346.967
　　从表1来看,RTK测量既可以实时提供点位坐标和高程,又可实时知道测量点位精度,能够较大地提高工作效率。同时从测量结果来看,RTK测量点位精度可达厘米级,完全能够满足矿山测量的需要。
　　通过实际作业可以看出RTK技术在矿山测量中应用优势非常明显。它不受地形、气候、季节等诸多因素的影响,而且定位精度高,数据安全可靠,测站间无需通视。在没有已知基准点或基准点被破坏而造成的控制点不足的地区和由于地形复杂、地物障碍而造成的通视困难地区能快速的、高精度定位；综合测绘能力强,作业集成度高,易实现自动化。可胜任各种测量内、外业工作；操作简便,对作业条件要求不高,数据传输、处理、存储能力强,与计算机、全站仪等测量仪器通信方便；作业人员少,定位速度快,综合效益高。GPS接收机仅需一个人操作,在待测点等待1～2秒即可获得该点的坐标,外业效率高，内业便于计算机处理,节省了时间和人力。
　　但是由于矿区特殊的环境,存在一些不利于RTK作业的因素，在应用中,就发现一些测量过程中的一些问题:
　　(1)各观测值都是独立观测的,仪器是否处于正常状态,观测的数据是否可靠?在开始观测前、观测一段时间、观测结束前或仪器失锁都要联测已知点进行比对,以确定基准站和流动站参数是否设置正确,数据链通讯是否正常。
　　(2)不能被卫星很好地覆盖地区:如密集森林区、高山峡谷深处,RTK的使用受到限制,只能采用常规测量方法。
　　(3)RTK作业模式要求高程的转换必须精确,但我国现有的高程异常图在该区存在较大误差,这就使得将GPS大地高程转换至海拔高程的工作变得相对困难,精度也不均匀。所以只能在测区控制点上联测,求得较精确的高程转换参数。
　　(4)在测量过程中,有时会出现在某个时间段或区域内解算时间较长,有时甚至无法获取固定双差解。
　　RTK技术的应用，很大程度上减轻了矿山测量的工作强度和难度，给矿山测量带来极大方便，相信随着RTK技术的不断发展完善，它会矿山测量的国民经济建设的各个领域发挥更大作用。
　　参考文献：
　　[1]周忠谟，易杰军，周琪.GPS卫星测量原理与应用，测绘出版社，1999.6.