葉爾蘭別克·熱合曼都拉（新疆喀拉通克礦業(yè)責(zé)任有限公司 富蘊(yùn) 836107）

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GPS-RTK技術(shù)在礦山測(cè)量中的技術(shù)應(yīng)用

葉爾蘭別克·熱合曼都拉
（新疆喀拉通克礦業(yè)責(zé)任有限公司 富蘊(yùn) 836107）

摘要隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，礦山測(cè)量技術(shù)也在不斷地實(shí)現(xiàn)革新和突破，GPS-RTK技術(shù)就是礦山測(cè)量技術(shù)不斷發(fā)展的結(jié)果，并在多種測(cè)量領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用和推廣。本文以RTK技術(shù)及其工作原理的闡述為著眼點(diǎn)，分析探討了該技術(shù)在測(cè)量領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)，以及其在礦山測(cè)量中的技術(shù)要求和可能出現(xiàn)的問題及其應(yīng)對(duì)措施，希望對(duì)今后的測(cè)量工作，特別是礦山測(cè)量工作提供有意義的借鑒和幫助。

關(guān)鍵詞RTK技術(shù)礦山測(cè)量中繼站

DOI∶10.16206/j.cnki.65-1136/tg.2016.01.003

從靜態(tài)、快速靜態(tài)測(cè)量到DGPS動(dòng)態(tài)差分技術(shù)和載波相位差分實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)（因其英文為Real-Time-Kinematic，固以下簡(jiǎn)稱RTK技術(shù)），GPS等全球定位系統(tǒng)的發(fā)展促進(jìn)了測(cè)量技術(shù)（尤其是礦山測(cè)量技術(shù)）的變革和突破。RTK技術(shù)在測(cè)量領(lǐng)域的出現(xiàn)和應(yīng)用，打破了野外測(cè)量所受到的傳統(tǒng)光學(xué)儀器要求的通視限制，可以測(cè)量的基線距離也較以前增長(zhǎng)，并且測(cè)量速度快、準(zhǔn)確度高，在礦山測(cè)量領(lǐng)域得到了普遍認(rèn)可和應(yīng)用。

1　RTK技術(shù)及其工作原理概述

RTK技術(shù)是一種GPS實(shí)時(shí)載波相位差分測(cè)量技術(shù)，其主要原理是將GPS技術(shù)與數(shù)傳技術(shù)相結(jié)合，實(shí)時(shí)實(shí)地進(jìn)行測(cè)算和數(shù)據(jù)處理，并在一兩秒內(nèi)得出高度精確的位置信息。

在所有的測(cè)量中都會(huì)設(shè)有基準(zhǔn)站和流動(dòng)站，應(yīng)用RTK技術(shù)時(shí)要先在基準(zhǔn)站和流動(dòng)站上分別放置一臺(tái)接收機(jī)，這樣不同站的接收機(jī)可以同時(shí)接收到同一臺(tái)GPS衛(wèi)星的發(fā)射信號(hào)，然后經(jīng)過各自系統(tǒng)的處理得出不同的信息?；鶞?zhǔn)站將得出的信息與已知位置信息進(jìn)行比較，得到差分改正值。該差分值通過無(wú)線電或GPRS網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳遞給流動(dòng)站，與此同時(shí)，流動(dòng)站還接收來自GPS的觀測(cè)數(shù)值，然后利用自身系統(tǒng)測(cè)算處理所接收到的所有信息，從而將差分改正值進(jìn)一步精確化，得到最終的位置信息值。而這整個(gè)定位過程僅僅需要幾秒鐘，可見RTK技術(shù)的效率之高。

2　RTK技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

2.1作業(yè)難度小、效率高

在信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)，用RTK技術(shù)測(cè)量一般的地形地勢(shì)時(shí)，可以一次性完成任務(wù)，且僅需一人，也不需要搬站，不僅難度小，而且效率高，充分體現(xiàn)了RTK技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。降低了測(cè)繪工作者的數(shù)量和勞動(dòng)量，同時(shí)也節(jié)省了不少費(fèi)用。

2.2定位準(zhǔn)確、數(shù)據(jù)安全可靠

在正常的作業(yè)條件下和一定的作業(yè)半徑范圍內(nèi)（一般為4 km），RTK技術(shù)的測(cè)量精度和準(zhǔn)確度能達(dá)到毫米級(jí)，例如平面精準(zhǔn)度是10 mm+2×10-6m，高程精準(zhǔn)度是20 mm+2×10-6m。只有這樣高精準(zhǔn)度的定位信息，才能提供安全可靠的數(shù)據(jù)，提高測(cè)量質(zhì)量。

2.3打破作業(yè)中的多種條件限制

因?yàn)镽TK技術(shù)突破了傳統(tǒng)的光學(xué)通視要求，采用電磁波通視，所以在氣候、能見度等方面的要求也沒有以往那樣嚴(yán)格。此外，由于電磁波的實(shí)物穿透性極強(qiáng)，很容易克服由地形復(fù)雜、地物障礙造成的困難，能在極短的時(shí)間內(nèi)獲得測(cè)量位置坐標(biāo)，從而打破了作業(yè)過程中的各種條件限制。

2.4自動(dòng)化、集成化程度高，測(cè)繪功能強(qiáng)大

與傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)相比，RTK技術(shù)多采用流動(dòng)站內(nèi)裝式軟件控制系統(tǒng)，自動(dòng)化、集成化程度高，無(wú)需人工操縱，進(jìn)而減少了人工誤差。并且其測(cè)繪功能大，可以進(jìn)行多種類多形式的測(cè)繪。這些特點(diǎn)保證了RTK作業(yè)的精準(zhǔn)度和質(zhì)量。

2.5操作簡(jiǎn)便，能高效處理數(shù)據(jù)

RTK技術(shù)在設(shè)站時(shí)進(jìn)行了專業(yè)的設(shè)備設(shè)置，簡(jiǎn)單易操作，能很快地進(jìn)行輸入、存儲(chǔ)、處理、轉(zhuǎn)換和輸出等一系列數(shù)據(jù)處理過程，并且可以快捷地與計(jì)算機(jī)和其它測(cè)量?jī)x器間進(jìn)行信息的交換，從而高效地處理測(cè)量數(shù)據(jù)。

3　RTK技術(shù)在礦山測(cè)量應(yīng)用中的要求

3.1基準(zhǔn)站的設(shè)置條件

在礦山測(cè)量中，要應(yīng)用RTK技術(shù)，就要滿足基準(zhǔn)站的安置條件∶首先，基準(zhǔn)站的位置必須選擇在地勢(shì)較高、電臺(tái)信號(hào)覆蓋面積廣的地區(qū)；其次，基準(zhǔn)站必須設(shè)立在條件優(yōu)良、坐標(biāo)精確的已知或未知點(diǎn)上；最后，在基準(zhǔn)站為中心的200 m半徑范圍內(nèi)，應(yīng)當(dāng)避開高壓電、無(wú)線電和GPS信號(hào)反射源的干擾，以免出現(xiàn)多路徑效應(yīng)或?qū)е聰?shù)據(jù)鏈的丟失。

3.2流動(dòng)站的配置要求

進(jìn)行礦山測(cè)量時(shí)，對(duì)流動(dòng)站的設(shè)置有以下要求∶（1）按操作要求連接好流動(dòng)站各個(gè)附件設(shè)備。（2）根據(jù)工程項(xiàng)目確定工程名稱。

（3）根據(jù)測(cè)區(qū)位置準(zhǔn)確地輸入當(dāng)?shù)匾阎鴺?biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)。

（4）在手簿中準(zhǔn)確無(wú)誤地輸入所需要的放樣坐標(biāo)，以便在測(cè)量時(shí)進(jìn)行快捷、準(zhǔn)確的放樣，節(jié)省作業(yè)時(shí)間。

4　RTK技術(shù)在礦山測(cè)量中的應(yīng)用

RTK技術(shù)在礦山測(cè)量中已得到廣泛應(yīng)用，印度尼西亞塔里阿布鐵礦的測(cè)量就是一個(gè)典型的實(shí)例。礦區(qū)的管理、開采、監(jiān)督、環(huán)境整治等工作都離不開礦山測(cè)繪，需要測(cè)量工作提供準(zhǔn)確可靠的信息。塔里阿布鐵礦由于地形地表情況復(fù)雜，測(cè)量難度大，然而自從采用了GPS-RTK測(cè)量技術(shù)，礦工們能高效快捷地測(cè)算出礦區(qū)所需的數(shù)據(jù)信息，促進(jìn)了礦山各方面工作的運(yùn)行，為礦區(qū)工作帶來很多便利。

RTK在礦區(qū)工作中有很多超越傳統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)∶一是大大減少了人員投入。RTK測(cè)量因?yàn)樽詣?dòng)化程度高，只需三、四人操作，減少了勞務(wù)費(fèi)用，也降低了人為誤差，提高了精準(zhǔn)度和效率；二是基準(zhǔn)站和流動(dòng)站相互結(jié)合進(jìn)行測(cè)量工作，無(wú)需布設(shè)其他測(cè)繪點(diǎn)，且基準(zhǔn)站可以在有效半徑內(nèi)長(zhǎng)期使用，無(wú)需遷站；三是可以用RTK技術(shù)可以配合全站其他儀器進(jìn)行直接測(cè)量，提高測(cè)量速度和精準(zhǔn)度；四是RTK技術(shù)能夠現(xiàn)場(chǎng)提供所測(cè)量地理位置的三維坐標(biāo)及其精準(zhǔn)度，并且還能查看坐標(biāo)的精度，促進(jìn)測(cè)量工作的深入。由于這些優(yōu)點(diǎn)，GPS-RTK技術(shù)在礦山測(cè)量中被視為測(cè)繪好幫手，備受青睞。

5　RTK技術(shù)在礦山測(cè)量中出現(xiàn)的問題及其解決辦法

5.1中繼站技術(shù)解決信號(hào)問題

信號(hào)對(duì)于RTK技術(shù)來說相當(dāng)重要，然而在實(shí)際測(cè)量中，因?yàn)楦邩恰⒘謪^(qū)、礦坑等實(shí)際情況的限制，RTK基準(zhǔn)信號(hào)不能實(shí)現(xiàn)大面積的覆蓋，導(dǎo)致出現(xiàn)一些測(cè)量盲區(qū)，給RTK實(shí)時(shí)測(cè)量帶來阻礙。在有些礦區(qū)信號(hào)達(dá)到了全覆蓋，但卻很微弱，同樣對(duì)測(cè)量工作形成影響。對(duì)于這種種的信號(hào)限制，專業(yè)人員經(jīng)過一系列的技術(shù)研究后，提出了一套有效的解決措施，即中繼站技術(shù)，該技術(shù)通過增設(shè)一種網(wǎng)絡(luò)物理接收設(shè)備，將RTK基準(zhǔn)站的信號(hào)進(jìn)行差分?jǐn)U散，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的全覆蓋，有效解決測(cè)量盲區(qū)問題。

5.2分時(shí)段測(cè)量解決電離層干擾問題

研究發(fā)現(xiàn)，中午時(shí)分，由于受電離層的干擾，利用RTK技術(shù)測(cè)量時(shí)接受到的衛(wèi)星數(shù)時(shí)多時(shí)少，有時(shí)由于不能接收到來自全5顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致初始化時(shí)間過長(zhǎng)甚至是不能初始化，使測(cè)量工作無(wú)法正常進(jìn)行。而在上午11：00之前和下午3：30之后，電離層干擾減少，RTK的測(cè)量速度和精準(zhǔn)度都有大幅提高。因此，為了減少電離層的干擾，應(yīng)分時(shí)段進(jìn)行測(cè)量，避開中午時(shí)分。

5.3測(cè)區(qū)控制點(diǎn)聯(lián)測(cè)解決高程異常值問題

在山區(qū)、高原等高程起伏較大的測(cè)區(qū)，測(cè)量往往會(huì)出現(xiàn)不小誤差，使得大地高程與海拔高程之間的相互轉(zhuǎn)換工作變得相對(duì)困難，而且轉(zhuǎn)換值的準(zhǔn)確度也不高，出現(xiàn)異常值。這些異常值最終會(huì)導(dǎo)致整個(gè)測(cè)量工作質(zhì)量和效率的低下。為了很好的解決高程異常值的問題，各個(gè)測(cè)量點(diǎn)應(yīng)與測(cè)區(qū)分布均勻的控制點(diǎn)聯(lián)測(cè)，以獲得精確的高程轉(zhuǎn)換參數(shù)。

5.4選用好質(zhì)量機(jī)型解決精準(zhǔn)度和穩(wěn)定性問題

不同質(zhì)量和型號(hào)的RTK機(jī)所測(cè)出的數(shù)值的精確度和穩(wěn)定性相差較大，再加上天氣、衛(wèi)星、數(shù)據(jù)鏈傳輸?shù)葼顩r的影響，這些差別會(huì)在無(wú)形中再次擴(kuò)大。針對(duì)這種狀況，在測(cè)量時(shí)要選用精度和穩(wěn)定性都較好的高質(zhì)量機(jī)型，另外，要在已布設(shè)好的控制點(diǎn)周圍增設(shè)一些檢核點(diǎn)，對(duì)RTK的測(cè)量結(jié)果及其質(zhì)量進(jìn)行檢，以增強(qiáng)測(cè)量的精準(zhǔn)度和穩(wěn)定性。

6　結(jié)語(yǔ)

不可否認(rèn)，GPS-RTK技術(shù)改變了傳統(tǒng)的礦山測(cè)量形式，實(shí)現(xiàn)了人員投入少、電磁波通視、測(cè)量高效快捷、精準(zhǔn)度高等工作目標(biāo)，給測(cè)繪工作帶來了革命性的變化，極大地提高了工作效率。但同時(shí)它的作業(yè)也有賴于一定的衛(wèi)星數(shù)、健全的中繼站、穩(wěn)健的數(shù)據(jù)鏈等其他技術(shù)條件，這就要求我們?cè)诮窈蟮臏y(cè)量工作中要不斷地完善GPS-RTK技術(shù)，使其更好地服務(wù)于測(cè)量工作，尤其是完服務(wù)于有一定復(fù)雜度和難度的礦山測(cè)量工作。

參考文獻(xiàn)

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