田友鵬

【摘 要】煤礦測(cè)量在煤礦生產(chǎn)過程中發(fā)揮著重要的作用。隨著測(cè)繪技術(shù)的不斷發(fā)展，GPS（RTK）技術(shù)在測(cè)量中的應(yīng)用范圍越來越廣，RTK測(cè)量技術(shù)在露天礦測(cè)量工作顯示出了其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，得到了廣泛的應(yīng)用。本文對(duì)GPS（RTK）系統(tǒng)在露天礦測(cè)量工程中的應(yīng)用及其優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了詳細(xì)論述。

【關(guān)鍵詞】露天礦測(cè)量；GPS（RTK）技術(shù)

1.GPS一RTK系統(tǒng)原理及構(gòu)成

1.1基本原理

實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量（RTK）RealTimeKinematicRTK定位技術(shù)是基于載波相位觀測(cè)值的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)，它能夠?qū)崟r(shí)地提供測(cè)站點(diǎn)在指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果，并達(dá)到厘米級(jí)精度。

1.2 RTK測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)成

RTK測(cè)量系統(tǒng)主要由CPS接收設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)構(gòu)成。

1.2.1 GPS接收設(shè)備

在基準(zhǔn)站和用戶站上，分別設(shè)置雙頻GPS接收機(jī)。由于雙頻觀測(cè)值不僅精度高，而且有利于快速準(zhǔn)確的解算整周未知數(shù)。當(dāng)基準(zhǔn)站為多用戶服務(wù)時(shí)，其接收機(jī)的采樣率應(yīng)與用戶接收機(jī)采用率最高的相一致。

1.2.2數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備

數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備也稱數(shù)據(jù)鏈，由基準(zhǔn)站的無線電發(fā)射臺(tái)與用戶站的接收機(jī)組成，其頻率和功率的選擇主要取決于用戶站與基準(zhǔn)站的距離、環(huán)境質(zhì)量、數(shù)據(jù)的傳輸速度。

1.2.3軟件系統(tǒng)

支持實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量的軟件系統(tǒng)的質(zhì)量和功能，對(duì)于保障實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量的可行性、測(cè)量結(jié)果的可靠性和精確性，具有決定性意義。這種軟件系統(tǒng)突出的功能是能夠快速解算整周未知數(shù)，選擇快速靜態(tài)、準(zhǔn)動(dòng)態(tài)、和實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)等作業(yè)模式，實(shí)時(shí)完成對(duì)解算結(jié)果的質(zhì)量分析和評(píng)價(jià)。

1.3實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)RTK測(cè)量模式主要有3種：

1.3.1快速靜態(tài)測(cè)量

采用這種測(cè)量模式，要求GPS在每一用戶站上靜止地進(jìn)行觀測(cè)。它可以不必保持對(duì)GPS衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤，其定位精度達(dá)1～2cm。這種方法可應(yīng)用于城市、礦山等區(qū)域性的控制測(cè)量，工程測(cè)量和地籍測(cè)量。

1.3.2準(zhǔn)動(dòng)態(tài)測(cè)量

這種測(cè)量模式，要求流動(dòng)的接收機(jī)在觀測(cè)工作開始之前，首先在某一起始點(diǎn)上靜止地進(jìn)行觀測(cè)，也就是進(jìn)行初始化。初始化后，在其他觀測(cè)站上只需測(cè)量1～2s，即可獲得該點(diǎn)的三維坐標(biāo)。

1.3.3動(dòng)態(tài)測(cè)量

動(dòng)態(tài)測(cè)量模式和準(zhǔn)動(dòng)態(tài)測(cè)量一樣，一般需要在起始點(diǎn)上進(jìn)行初始化，之后，運(yùn)動(dòng)的接收機(jī)按預(yù)定的時(shí)間間隔進(jìn)行自動(dòng)觀測(cè)，并連同基準(zhǔn)站的同步觀測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)地確定采樣點(diǎn)的空間位置。其定位精度也可達(dá)到厘米級(jí)。這種測(cè)量模式，也要求對(duì)所測(cè)衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)跟蹤。適用于航空攝影測(cè)量、航道測(cè)量以及運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的精密導(dǎo)航。

2.GPS技術(shù)在礦山測(cè)量中的作業(yè)流程

2.1準(zhǔn)備工作

（1）檢查和確認(rèn)：基準(zhǔn)站接收機(jī)、流動(dòng)站接收機(jī)開關(guān)機(jī)正常，所有的指示燈都正常工作，電臺(tái)能正常發(fā)射，其面板顯示正常，藍(lán)牙連接是否正常。

（2）充電：確保攜帶的所有的電池都充滿電，包括接收機(jī)電池、手簿電池和蓄電池，如果要作業(yè)一天的話，至少攜帶三塊以上的接收機(jī)電池。

（3）檢查攜帶的配件：出外業(yè)之前確保所有所需的儀器和電纜均已攜帶，包括接收機(jī)主機(jī)，電臺(tái)發(fā)射和接收天線，電源線，數(shù)據(jù)傳輸線，手簿和手簿線等。

（4）已知點(diǎn)的選取：避免已知點(diǎn)的線性分布（主要影響高程。

避免短邊控制長邊；作業(yè)范圍最好保證在已知點(diǎn)連成的圖形以內(nèi)或者和圖形的邊線垂直距離不要超過兩公里；如果只要平面坐標(biāo)選取兩到三個(gè)已知點(diǎn)進(jìn)行點(diǎn)校正即可，如果既要平面坐標(biāo)又要高程，選取三個(gè)或四個(gè)已知點(diǎn)進(jìn)行點(diǎn)校正；檢查已知點(diǎn)的匹配性即控制點(diǎn)是否是同一等級(jí)，匹配性差會(huì)直接影響RTK測(cè)量的精度。

（5）手簿的設(shè)置（在內(nèi)業(yè)或外業(yè)做均可），在“坐標(biāo)系統(tǒng)管理”里面新建一個(gè)新的坐標(biāo)系統(tǒng)或配置己有的坐標(biāo)系統(tǒng)（尤其要確定中央子午線和已經(jīng)知點(diǎn)相同），如果已知點(diǎn)的當(dāng)?shù)仄矫孀鴺?biāo)和WGS84坐標(biāo)都有，點(diǎn)校正就可以進(jìn)行，設(shè)置好后保存任務(wù)。

（6）出外業(yè)前，關(guān)掉手簿和接收機(jī)的電源，帶上已知點(diǎn)的坐標(biāo)。

2.2架設(shè)基準(zhǔn)站

基準(zhǔn)站可設(shè)立在已知的控制點(diǎn)上，也可以任意選擇，基準(zhǔn)站一定要架設(shè)在視野比較開闊，周圍環(huán)境比較空曠的地方，地勢(shì)比較高的地方；避免架在高壓輸變電設(shè)備附近、無線電通訊設(shè)備收發(fā)天線旁邊、樹蔭下以及水邊，這些都對(duì)GPS信號(hào)的接收以及無線電信號(hào)的發(fā)射產(chǎn)生不同程度的影響。

2.3啟動(dòng)移動(dòng)站

在基準(zhǔn)站啟動(dòng)成功，并且差分?jǐn)?shù)據(jù)也從電臺(tái)正常的發(fā)射以后，在基準(zhǔn)站旁邊就要把移動(dòng)站架好，并讓其得到固定解，這樣是為了確保移動(dòng)站能正常的工作。

2.4點(diǎn)校正

在絕大部分測(cè)量工作中，都使用國家坐標(biāo)系統(tǒng)或地方坐標(biāo)系統(tǒng)，而GPS測(cè)量結(jié)果是基于WGS84的坐標(biāo)系統(tǒng)，這就存在WGS84坐標(biāo)與所使用的當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換問題，由于RTK作業(yè)要求實(shí)時(shí)給出當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)，這使得坐標(biāo)轉(zhuǎn)換工作非常重要，所以在進(jìn)行一項(xiàng)新的任務(wù)之前，必須要做點(diǎn)校正，以求出兩種坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換參數(shù)，從而得到正確的測(cè)量結(jié)果。

2.5重設(shè)當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)

每次開始作業(yè)前應(yīng)對(duì)已知控制點(diǎn)進(jìn)行檢查，確保系統(tǒng)無誤后，即可進(jìn)行測(cè)量，RTK測(cè)量既可以實(shí)時(shí)提供點(diǎn)位坐標(biāo)和高程，又可實(shí)時(shí)知道測(cè)量點(diǎn)位精度，能夠較大地提高工作效率。同時(shí)從測(cè)量結(jié)果來看，RTK 測(cè)量點(diǎn)位精度可達(dá)厘米級(jí)，完全能夠滿足礦山測(cè)量的需要。

3.RTK測(cè)量的技術(shù)特點(diǎn)

（1）降低了作業(yè)條件要求。

測(cè)站之間無需通視，測(cè)站間相互通視一直是測(cè)量學(xué)的難題。CPS（RTK）的這一特點(diǎn)，使得選點(diǎn)更加靈活方便（但測(cè)站上空必須開闊，以使接收GPS衛(wèi)星信號(hào)不受干擾），全天候作業(yè)，GPS觀測(cè)可在任何地點(diǎn)，任何時(shí)間連續(xù)地進(jìn)行，一般受地形、天氣能見度、氣候、季節(jié)等因素的影響和限制較小。特別適合露天礦的測(cè)量作業(yè)。

（2）定位精度高，數(shù)據(jù)安全可靠，沒有誤差積累。

（3）觀測(cè)時(shí)間短，作業(yè)人員少，定位速度快，綜合效益高。

CPS 接收機(jī)僅需一個(gè)人操作，GPS布設(shè)控制網(wǎng)時(shí)，每個(gè)測(cè)站上的觀測(cè)時(shí)間一般在30-40秒左右，碎部測(cè)量時(shí)待測(cè)點(diǎn)的觀測(cè)時(shí)間在l-2秒即可獲得該點(diǎn)的三維坐標(biāo)，外業(yè)效率高，內(nèi)業(yè)便于計(jì)算機(jī)處理，節(jié)省了時(shí)間和人力。

（4）綜合測(cè)繪能力強(qiáng)，RTK作業(yè)自動(dòng)化、集成化程度高，可勝任各種測(cè)量?jī)?nèi)、外業(yè)工作。流動(dòng)站利用內(nèi)裝式軟件控制系統(tǒng)，無需人工干預(yù)便可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)多種測(cè)繪功能，使輔助測(cè)量工作極大減少，減少人為誤差，保證了作業(yè)精度。

（5）作業(yè)效率高，操作簡(jiǎn)便，對(duì)作業(yè)條件要求不高，不用嚴(yán)格對(duì)中整平，方便快捷，省時(shí)省力；不用量取儀器高，最大限度的減少量取誤差，提高精度；RTK設(shè)站一次即可測(cè)完5km半徑左右的測(cè)區(qū)，作業(yè)速度快，勞動(dòng)強(qiáng)度低，節(jié)省了外業(yè)費(fèi)用，提高了測(cè)量效率。數(shù)據(jù)傳輸、處理、存儲(chǔ)能力強(qiáng)，與計(jì)算機(jī)、全站儀等測(cè)量?jī)x器通信方便。

實(shí)踐證明（GPS）RTK測(cè)量技術(shù)給現(xiàn)代礦山測(cè)量帶來了重大的技術(shù)手段變革 ，極大地方便了礦山測(cè)量工作者的日常工作 ，隨著其技術(shù)的不斷進(jìn)步，必將給礦山測(cè)量帶來更大的便利 ，其在礦山測(cè)量中的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒏鼮閺V泛。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

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