趙鴻軍

(杭州金鼎礦山建設(shè)工程有限公司,浙江杭州 310000)

GPS-RTK技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用研究

趙鴻軍

(杭州金鼎礦山建設(shè)工程有限公司,浙江杭州 310000)

隨著我國諸多行業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,工業(yè)生產(chǎn)的效率也在不斷提升,而很多生產(chǎn)環(huán)節(jié)依賴現(xiàn)代化技術(shù)的發(fā)展與實踐,才能使我國現(xiàn)代化的基礎(chǔ)設(shè)施及生產(chǎn)框架快速構(gòu)建起來。在礦山建設(shè)與執(zhí)行采礦作業(yè)的進(jìn)程中,數(shù)據(jù)測量環(huán)節(jié)對于整體工作內(nèi)容的意義極為重大。但由于礦山測量受到工作環(huán)境的特殊限制,若以地面與井下做為工作平臺進(jìn)行測量,則既要保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行,還要保障生產(chǎn)安全,這是一項較為復(fù)雜的技術(shù)內(nèi)容。本文就GPS-RTK技術(shù)在礦山測量中的實際應(yīng)用做以闡述,剖析在這一過程中所需注意的細(xì)節(jié)問題,以便于測量人員更好的完成礦山測量作業(yè)。

GPS-RTK技術(shù) 礦山測量 應(yīng)用研究

在實踐過程中，對于現(xiàn)代測量領(lǐng)域而言，GPS全球定位系統(tǒng)測量技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，并且取得了極佳的實際效益，給企業(yè)技術(shù)人員的實際工作帶來諸多便利。隨著該技術(shù)的不斷發(fā)展升級，RTK技術(shù)的測量水平日益突出，也逐漸走入了人們的視線當(dāng)中，也被應(yīng)用到測繪方面工作的執(zhí)行過程中。在GPS-RTK技術(shù)的支撐下，可以精確計算出厘米級精度的定位數(shù)據(jù)，這一點(diǎn)內(nèi)容是早期GPS技術(shù)所不能比擬的功能。GPS-RTK技術(shù)的出現(xiàn)，給現(xiàn)代工業(yè)環(huán)境中的測量操作項目的執(zhí)行者帶來了諸多便利，提高了測量環(huán)節(jié)的工作效率。

1 GPS-RTK技術(shù)概述

1.1 GPS技術(shù)概述

GPS即全球定位系統(tǒng)(英文全稱為Global Positioning System)。GPS最初的應(yīng)用領(lǐng)域是在軍隊系統(tǒng)，不過很快就在其它行業(yè)得到了普及應(yīng)用，并且取得了良好的應(yīng)用實效。

1.2 RTK技術(shù)概述

RTK即實時動態(tài)差分法(英文全稱為Real-time kinematic)。RTK是一項較新的全球衛(wèi)星定位測量方法，它的優(yōu)勢在于其動態(tài)化測量技術(shù)。在以往，定位測量的方法主要是靜態(tài)的、固定到一個位置的測量，而自從RTK技術(shù)方法的發(fā)展應(yīng)用以來，在實際測量環(huán)節(jié)中，更多采用了動態(tài)化的測量方式，提升了測量對象的準(zhǔn)確性。

1.3 GPS-RTK技術(shù)概要

孤立的GPS技術(shù)與整合后的GPS-RTK技術(shù)之間最大的區(qū)別在于二者有著靜態(tài)數(shù)據(jù)與動態(tài)化數(shù)據(jù)之分，相對來講，后者的數(shù)據(jù)更為精準(zhǔn)。在依托RTK技術(shù)執(zhí)行測量作業(yè)時，基站通過有效的數(shù)據(jù)連接將觀測數(shù)據(jù)與多個測量點(diǎn)的坐標(biāo)信息一同傳輸至測量流動站內(nèi)，進(jìn)而準(zhǔn)確測量出數(shù)據(jù)。RTK技術(shù)的應(yīng)用重點(diǎn)在于數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)傳輸過程的連續(xù)性、及時性。一般情況下，在進(jìn)行礦山測量時的數(shù)據(jù)采集量較大，則需要快速對數(shù)據(jù)信號進(jìn)行歸結(jié)，而GPS-RTK技術(shù)可以承載這種大量的數(shù)據(jù)傳輸過程，并且依托GPS-RTK技術(shù)所收集到的觀測數(shù)據(jù)信號更為精準(zhǔn)。

2 GPS-RTK技術(shù)在礦山測量中的實際應(yīng)用現(xiàn)狀

在以往的礦山測量操作的過程中，技術(shù)人員大多采用較為傳統(tǒng)的控制及測量技術(shù)、方法或工具，如大地測量、工程測量所用的導(dǎo)線網(wǎng)方式等，傳統(tǒng)技術(shù)方法耗費(fèi)時間，且數(shù)據(jù)不精準(zhǔn)，給后期工作帶來諸多麻煩。自從GPS-RTK技術(shù)快速發(fā)展以來，不斷更新測量工作的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，凸顯GPS-RTK技術(shù)本身的動態(tài)化的優(yōu)勢特點(diǎn)，將戶外礦山測量作業(yè)過程不斷完善[1]。可見，GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用對于實際礦山測量工作具有較高的現(xiàn)實意義，降低作業(yè)成本，提高測量的效率，推動該領(lǐng)域的進(jìn)步與發(fā)展。

2.1 礦山測量工作所要達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)

在實際工作中，礦山測量工作的標(biāo)準(zhǔn)較為嚴(yán)格，在應(yīng)用GPSRTK技術(shù)執(zhí)行作業(yè)以后，使技術(shù)人員在現(xiàn)場可以準(zhǔn)確觀察到被測量坐標(biāo)的位置，從而提高礦山作業(yè)的精準(zhǔn)度。另外，通過布設(shè)多個測量點(diǎn)，進(jìn)行多次測量，能夠降低周圍環(huán)境的干擾源對信號的影響，使得測量數(shù)據(jù)更加合理。

2.1.1 GPS-RTK技術(shù)的優(yōu)勢

第一，依托GPS-RTK技術(shù)的礦山測量操作所顯示出來的數(shù)據(jù)更為精準(zhǔn);第二，由于該技術(shù)具有動態(tài)化的特征，使得測量作業(yè)效率較高[2]。

2.1.2 測量點(diǎn)的布設(shè)標(biāo)準(zhǔn)

基于GPS-RTK技術(shù)的礦山測量作業(yè)過程需要布設(shè)多個測量點(diǎn)來完成，以此來降低測量誤差。

2.2 GPS-RTK技術(shù)的信號傳輸過程

在應(yīng)用GPS-RTK技術(shù)實施礦山測量時，信號傳輸是主要的測量原理。通常情況下，在一個礦區(qū)范圍內(nèi)，要建立多個信號基站和流動站，而且要保證周圍環(huán)境中的干擾源清除干凈，避免對信號傳輸造成干擾。在執(zhí)行操作的過程中，基站與流動站間的信號傳輸過程是以來脈沖信號實現(xiàn)的，更需要避免干擾GPS-RTK技術(shù)應(yīng)用的因素對其造成影響，從而使GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用過程較為順暢。

2.3 電力供應(yīng)給GPS-RTK技術(shù)的戶外操作帶來影響

目前，GPS-RTK技術(shù)在礦山測量過程中的實際應(yīng)用需要電力能源的有效配合，因為GPS-RTK技術(shù)是靠電力來實施的。一般情況下，需要充足的電力能源，才能進(jìn)行戶外測量作用。在實際進(jìn)行礦山測量作業(yè)時，往往迫于環(huán)境的限制，特別是到了偏遠(yuǎn)的山區(qū)環(huán)境中，要保證電力能源長時間供應(yīng)是較難實現(xiàn)的。為了避免由于電力不足而影響到GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用，則必須配備超大容量的蓄電電池、電瓶等裝備，確保順利完成礦區(qū)測量作業(yè)。

3 GPS-RTK技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用策略研究

通過GPS-RTK技術(shù)在礦山環(huán)境中進(jìn)行測量的實踐過程，將GPS-RTK技術(shù)實際應(yīng)用的優(yōu)勢凸顯出來，它不僅可以精確的獲得厘米級精度的定位數(shù)據(jù)(這是傳統(tǒng)單項GPS技術(shù)的重大突破)，而且為工程測量、礦山測量等多元化、多領(lǐng)域的測量模式帶來了新的操作技術(shù)，注入了更多的能量，在一定程度上提升了礦山測量作業(yè)的整體效率，對行業(yè)的規(guī)模發(fā)展帶來了契機(jī)[4]。

3.1 對GPS-RTK技術(shù)的合理操作流程進(jìn)行分析

3.1.1 針對控制點(diǎn)的操作分析

基于GPS-RTK技術(shù)的礦山測量操作，首先，要在測區(qū)確定出圖根控制點(diǎn)的具體位置，然后，在圖根控制點(diǎn)上架上全站儀，以便于數(shù)據(jù)信號的有效傳遞，或者，可以為礦山測量配置經(jīng)緯儀，以此來配合小平板進(jìn)行測圖[5]。

3.1.2 測圖環(huán)節(jié)的改進(jìn)策略

隨著礦山測量作業(yè)過程的不斷成熟，目前已經(jīng)發(fā)展為戶外作業(yè)所使用的全站儀和電子手簿配合地物編碼進(jìn)行輔助作業(yè)，并且利用大比例標(biāo)尺測圖軟件來進(jìn)行測圖，提升數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度，甚至于發(fā)展到最近的戶外作業(yè)電子平板測圖等程度。

總之，針對礦山環(huán)境的特點(diǎn)，以及礦山測量中的種種條件限制，在測站上測四周的地質(zhì)環(huán)境布設(shè)信號點(diǎn)是較難實現(xiàn)的作業(yè)環(huán)節(jié)。在操作過程中，這些布設(shè)的信號點(diǎn)都能夠與測站進(jìn)行信號傳輸。這一過程需要三個人左右進(jìn)行操作，才能將數(shù)據(jù)信號歸集起來。另外，操作人員需要在數(shù)據(jù)整理時一旦精度不合要求還得到戶外礦山環(huán)境中再次測量，直至測量出相對精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)信息[6]。

3.2 GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用實效研究

目前，采取GPS-RTK技術(shù)進(jìn)行測量時，僅需一人就可以完成。一般情況下，需要操作人員背著測量儀器在被測礦區(qū)環(huán)境中的信號采集點(diǎn)停留幾分鐘即可，信息采集后自動執(zhí)行數(shù)據(jù)歸集整理。與此同時，操作人員輸入該區(qū)域的既定特征編碼，通過儀器便可以實時了解到點(diǎn)位的準(zhǔn)確精度，并將數(shù)據(jù)傳輸給基站進(jìn)行分析與歸集[7]。在實際工作中，礦山的開采階段存在很多的復(fù)雜技術(shù)問題都能夠通過礦山測量來處理和解決。例如：主巷道的定向環(huán)節(jié)，以及掘進(jìn)過程中、腰線的給定等等，很多細(xì)枝末節(jié)都需要礦山測量的技術(shù)手段來完成。

通過GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用，技術(shù)人員可以輕易的將一個區(qū)域測完后迅速回到室內(nèi)，利用專業(yè)的軟件接口就可以輸出所要求的地形圖。由此可見，基于GPS-RTK技術(shù)的礦山測量工作僅需一人即可完成操作，這樣一來，就大大提升了測量工作的效率[8]。GPS-RTK技術(shù)在礦山測量過程中的應(yīng)用效果顯著，給現(xiàn)代采礦事業(yè)的發(fā)展帶來了極大的幫助。

4 結(jié)語

通過研究GPS-RTK技術(shù)在礦山測量中的實際應(yīng)用得到很多啟示，對于社會生產(chǎn)而言，應(yīng)用合理的配套技術(shù)就可以顯著提高生產(chǎn)作業(yè)的質(zhì)量與綜合管理的效率。而且，GPS-RTK技術(shù)的優(yōu)勢較為凸顯，不僅彌補(bǔ)了以往在動態(tài)測量領(lǐng)域的空白，而且將GPS技術(shù)進(jìn)行升級。另外，隨著礦山開采工作的日益成熟，GPS-RTK技術(shù)將逐步滲透到整個行業(yè)環(huán)境之中，提高行業(yè)生產(chǎn)效能，為社會創(chuàng)造出更大的價值。

[1]李曉璐,林書本,任建英.GPS-RTK技術(shù)在大型露天礦山測量中的應(yīng)用[J].中國高薪技術(shù)企業(yè),2010,9(09)：104-105.

[2]吳德領(lǐng),廉夢超.GPS技術(shù)在礦山控制測量中的應(yīng)用研究[J].價值工程,2012,12(31)：156-157.

[3]李東印.論GPS-RTK技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代裝飾(理論),2012,12(24)：163-164.

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[5]張廣發(fā).GPS-RTK定位技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用及有點(diǎn)的探討[J].西部探礦工程,2014,3(06)：166-167.

[6]王剛,郭廣禮,李伶.GPS-RTK在山區(qū)煤礦測繪與測設(shè)中的應(yīng)用[J].中國礦山工程,2011,12(12)：121-123.

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[8]賀繼光,逢云峰,姚偉.(GPS)RTK技術(shù)在現(xiàn)代礦山測量中的應(yīng)用體會[J].礦山測量,2010,12(12)：196-197.