GPSRTK技术在矿产资源储量动态监测中的应用

黄俊山 苏博江

（东北煤田地质局一0七勘探队，辽宁 阜新 123000）

引言

地球是一个富含各种资源的人类赖以生存的载体，每个国家、城市或地区都或多或少存在不同种类的矿产资源，为探索建立科学的资源储量监测机制，促进矿产资源合理利用有效保护矿产经济可持续发展，全国各地国土资源管理部门均在全面推进矿产资源储量动态监测工作，本文结合实际工程应用，系统介绍了RTK技术用于动态监测矿产资源的存量（变化），为该技术的全面应用提供了可行性的技术方案。

1 矿产资源动态监测的技术方案

界址点确认－地形地质图测量与勘查－地形地质图绘制－切剖面储量计算-储量报告

2 通常采用的矿产资源储量测量方法

通常根据所含矿产成分的多少以及矿产规模的大小将现有已经开采的矿产分为甲类矿产或乙类矿产。矿产储量计算主要根据实地勘察测量成果，选取适宜的计算模式类型进行数据处理而得。

2.1 测量作业的原有技术方案

矿产资源储量测量工作应按照GB18341《地质矿产勘察测量范围》规定执行。但对于大多的乙类和部分甲类矿产来说，通常这些矿产大都远离城市，所以国家、城市基本控制点无法服务于矿产的勘察测量，给矿区地形地质图绘制的控制测量工作带来诸多不便。为此，在现有管理模式以及测量经费较低的情况下，在不便于进行布设导线测量时，大都以1:10000地形图为基准，在相应矿区范围内，根据典型地物(如房角、电杆、路口等)进行图解坐标，在利用全站仪（或常规的小平板）测制1:2000地形图地质图。对于矿区范围内无典型地物可以利用的情况下，只好利用手持GPS接收机，根据单点定位原理测定2-3个图根控制点（RMS为15米），在进行地形地质图测量。外业测量完成后，数据传输、展点、按地物编码编辑、绘制成图。

2.2 现有矿产资源储量测量方法的不足

2.2.1 图根控制点精度低，很难满足GB18341《地质矿产勘查测量规范》中的技术要求;

2.2.2 图根控制点难以具有满足规范要求的三维坐标(尽管各点高程系统不属于1985国家高程基准，不影响矿产的储量计算，但不符合规范要求)；

2.2.3 自动化、数字化程度低、作业效率低。

3 GPS RTK测量作业模式

3.1 GPS RTK系统简介

GPS RTK技术系统需要的配置包括三部分：（1）参考站接收机；（2）流动站接收机；（3）数据链及支持GPS RTK技术的软件系统及各种测量应用功能。GPS RTK技术要求在一个已知地心坐标的控制点（或未知点）上安置GPS接收机，设置成参考站，对视野内的GPS卫星信号的连接跟踪，并把卫星的载波相位观测值实时发送给需要定位的一个或多个流动的GPS用户，流动站接收机在跟踪GPS卫星信号的同时接收来自参考站的数据，通过OTF算法快速求解载波相位整周模糊度，通过相对定位获取待定点相对参考站位置坐标和精度指标，实施快速定位。通过坐标系统转换，即可得到实用的测量成果。

3.2 GPS RTK系统用于储量监测的工作流程

3.2.1 建立矿区控制网（若进行储量检测，且界址点已知，此步可免）

建立矿区控制网的目的是为了RTK工作提供坐标已知的参考点，用于架设参考站，同时为RTK工作提供基础数据用于求取地方坐标转换参数。

3.2.2 求取地方坐标转换参数

RTK测量是在WGS-84坐标系统中进行的，而各种工程测量的实用坐标系统为北京54坐标系或其他地方系统，为此需要将坐标转换至北京54坐标系或其他地方坐标系中。

在进行坐标转换时，至少有三个同时具有WGS-84地心坐标和北京54坐标（或其他地方坐标）以及海拔高的已知点。根据矿区大小以及已知点类型（椭球、投影）来选取不同的转换模型。

3.2.3 参考站的选定

参考站除应满足GPS静态测量设站条件外，还应考虑数据链的发射问题。最好选择在地势较高、四周开阔的位置。参考站即可架设在已知控制点（或界址点）上，也可架设在适于工作的未知点上。

3.2.4 现场作业

在矿区范围内或周边，选择适宜GPS信号接收和电台数据链有效发射的地方架设参考站，进行设置，流动站在完成坐标转换后即可进行测量。每点测量只需5秒钟左右，个碎部点的点位精度均控制在厘米级。

4 工程实例

2002年11月，作者应用GPS RTK技术在阜新市石灰岩矿进行了矿产资源储量监测（计算）的外业测绘任务。由于阜新市的基础控制较好（1999年建立全市二等GPS控制网），且矿区位于控制网内，故将参考站架设在矿区周边距矿区较近且地势较高位置的已知点上，输入该控制点的WGS-84坐标。流动站通过其他已知点（包括参考站已知点）进行三维坐标转换后，开始实施测量。

首先测量出该矿区各界址点（各界址点的具体位置由所在区域的矿产资源管理部门与矿产主共同认定），测量精度同一级导线点。根据矿体的实际形状，进行地形测量，同时记录每点的地物属性。

内业处理时将观测数据通过随机软件以CAD格式输出。RTK测量系统的测量结果为每个点位的坐标，通过软件输出，并结合其他成熟的绘图软件即可绘制矿区的地形地质图。根据矿体的实际地形以及现场的勘察、调查结果切剖面，依据一定的算法计算储量，编制报告。

5 结论与建议

本文结合RTK测量系统在某石灰岩矿储量监测中应用，分析介绍了该技术的可行性及其原理和方法，并得到以下心得体会:

5.1 RTK技术可以完成采矿区地形图的首级控制、测量矿体范围的各界址点坐标以及地表以上矿体的现势形状，进行外业一体化测量或动态监测，技术上是可行的，可以解决当前矿山资源管理工作中的诸多矛盾。

5.2 基础控制点具有三维测量结果，则可进行三维坐标转换，从而实现三维外业测量，内业成图时可直接输出CAD格式或其他成图格式。

5.3 采用RTK测量系统结合相关软件进行矿产资源储量监测，技术先进，具有良好的推过应用前景。

5.4 因尚没有成熟的地质储量计算软件，没能直接将RTK数据输入其中，真正实现内外业一体化。

5.5 RTK测量模式灵活多样，系统功能强大，根据不同的矿体及其基础控制情况，可做出不同的系统解决方案。

[1]GB18341《地质矿产勘查测量规范》