实时动态差分法在矿业权实地勘查中的应用

摘 要：矿业权实地勘查是矿产资源领域的一次重要国情调查。其目的是对范围内的矿业权现状进行实地勘查，重点核查矿业权人勘查开采的实际范围，摸清矿业权分布现状及规律，及时纠正核查中发现的问题，更新探矿权、采矿权登记数据库，使矿业权管理水平得到较大提升。RTK（Real-timekinematic）实时动态差分法在矿业权实地勘查中的应用，并作精度简单分析，推广网络RTK技术。

关键词：网络RTK技术；矿业权实地勘查；放样；CORS

1 前言

矿业权实地勘查的对象为登记在案的矿山，据统计矿山90%位于人迹罕见的大山或荒郊野地，用传统测量方法要想完成矿业权的野外实地测量工作，将会耗费大量的人力物力，要在规定的时间内完成核查任务几乎是不可能的事，那么如此浩大的工程如何才能在有限的时间内快速有效地完成呢？实践证明网络RTK技术在这次矿业权实地勘查中起到了绝对主导的作用，快速有效地帮助作业单位完成了野外测量工作。

2 网络RTK的工作原理

2.1 原理

网络RTK技术也叫多基站RTK技术，这是对普通RTK方法的改进。基于全球卫星定位导航系统的连续运行参考站网络，也简称CORS系统，它是网络RTK的第三代定位技术。目前应用于网络RTK数据处理的方法有多种，其中虚拟参考站技术最为成熟。

在某一大区域内，建立若干个连续运行的GPS基准站，根据这些GPS基准站的观测值（由于GPS工基准站有长时间的观测数据，故点位坐标精度很高），建立区域内GPS主要误差模型（如电离层、对流层、卫星轨道等模型），系统运行进，将这些误差从基准站的观测值中减去，形成“无误差”的观测值，然后利用这些无误差的观测值和移动站（用户--单台GPS接收机）的观测值，经有效地组合，在移动站附近（几米到几十米）建立起一个虚拟参考站，移动站与虚拟参考站进行载波相位差分改正，实现实时RTK。

由于其差分改正是经过多个基准站观测资料有效组合求出的，可有效地消除电离层、对流层和卫星轨道等误差，哪怕移动站远离基站（100km以外），也可能很快确定自己的模糊度，实现厘米级快速实时定位。

网络RTK系统由若干个连续运行的GPS基准站、计算中心、数据发布中心和移动站（用户--GPS接收机）组成。连续运行的GPS基准站实时将观测值传输至计算中心，计算中心根据各GPS基准站的观测值，计算区域电离层、对流层和卫星轨道等误差模型，并实时将各基准站的观测值减去其误差改正，得出无误差观测值，再结合移动站的观测值，计算出在移动站附近的虚拟参考站的相位差分改正，并实时地传给数据发布中心，数据发布中心实时接收计算中心的相位差分改正信息，并实时发布（可采用FM、或GSM、或COPD、或CDMA、或Internet等）。用户（移动站）通过接收不断传送的实时相位差分改正数据，结合自身GPS观测值，组成双差分相位观测值，快速确定整周模糊度和位置信息，实现高精度的实时定位。

2.2 流程

2.2.1 收集测区控制点资料

作业前应先收集测区的控制点资料，包括控制点的坐标、等级、中央子午线、坐标系。矿业权实地勘查一般要求测量的面积都比较大，所以收集的控制点尽量平均分布于矿业权测量区。

2.2.2 求测区的坐标转换参数

为了使测量所得的成果统一于矿业权实地勘查要求的“1980西安坐标系”和“1985国家高程基准”，所联测的控制点必须为这种坐标系下的成果。测前应在测区边沿选择三个分布均匀的控制点进行点校正，即求解WGS84地心坐标与1980西安坐标系间的坐标转换参数，得出转换参数后便可进行下一步的测量工作。

3 矿区实例应用和精度评价

3.1 矿区概况

河南某露天矿，开矿总面积10平方公里，长边跨度约5公里，宽边跨度约2公里，周边居民地较多。按《矿业权实地勘查工作指南与技术要求》规定露天矿须进行开采证界址拐点的放样和界桩埋设工作，本矿共有拐点40个，不则分布在15公里长的采矿证红线圈上，一半以上分布在居民地内，其它则分布在树木茂密的坡地上。由于本矿区面积较大，拐点分布距离过长，所以拐点放样采用网络RTK进行。

3.2 作业经过

矿业权实地勘查要求矿区进行拐点放样主要是为了准确确定矿区的合法开采范围，避免开矿过程中出现越界开采等违法现象，所以对拐点的实地定位精度要求较高，要求实地放样结果与发证坐标误差不得超过10cm。本矿区周围已由专门负责矿业权实地勘查基础控制点引入的作业单位引入了三个D级GPS控制点，三个点均匀分布于矿区的周边，RTK移动站连接到固定的网络差分信号后，分别联测这个三个控制点，得出三个点的WGS84地心坐标后，在数据采集手薄中输入这三个点已知的1980西安坐标，三个点的两套坐标一一对应后进行转换参数的求解，得出整个矿区的参数后即可进行矿区拐点的放样。放样过程中数据采集手薄一定要显示数据解为固定时才能进行定位。整个放样过程（包括联测控制点）只进行了一天即完成，在相同的人力情况下传统测量技术是不可能办得到的。

3.3 放样结果精度评估

网络RTK其误差来源是多方面的，如卫星星历误差，卫星钟误差等，还有在作业时的对中误差等，就矿业权实地勘查来讲，多路径效应对网络RTK的精度影响是最大的，尽管硬件和软件能降低这种影响，但是在树林边，矿湖边和居民地等一些敏感地带测放界桩时，适当延长观测时间还是很有必要的。另外在高程拟合方面，大地水准面模型的精度高低也直接影响到内插值的精度。矿业权实地勘查要求每个矿区必须引入至少2个埋石控制点，这2个控制点可以满足用传统测量方法直接进行测量作业，距离一般不超过200米，平面坐标采用GPS经典静态方式引入，高程采用四等水准方式引入（一般有采用GPS拟合方式引入即可，本矿区为检验网络RTK精度专门引入水准成果）。为检查网络RTK的精度，我们用网络RTK也对这新引入的两个点进行了联测，坐标对比如下：实践证明，网络RTK完全可以达到厘米级的精度，点位间不存在误差累计，满足矿业权实地勘查野外测量的精度要求。

4 结束语

在矿业权实地勘查项目中，矿区的测量条件较为艰苦，传统测量难道较大，但网络RTK在此却表现出了不可替代的作用，它比传统测量方法更省人力和物力，作业速度更快，就算与传统的RTK（要架设基准站）相比也有着很明显的优势，网络RTK技术不用架设基准站，只利用国内常用的基本通信运运营商的信号进行信息传递，减少基准站仪器的成本的同时也减少了相关的人员和设基准站的时间，为测量作业带来更大的便利，提高了测量作业速度，成本优势突现。网络RTK作为以后测量的主要发展方向已表现出勃勃的生机。实践证明，网络RTK的优势使其有着强大的生命力。虽然CORS系统现在发展得很快，但各个系统之间基本上是个独立体，没有太多的联系，要做成处处可用的网络RTK，各个系统间必须互联互通，建立资源共享体制和机制，这样才能为社会发展贡献更大的力量。

参考文献

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[2]徕卡TPS800系列全站型电子速测仪使用手册.

[3]徐绍铨，张华海，杨志强，王泽民.GPS测量原理及应用[M].武汉：武汉大学出版社，2001.

[4]黄俊华，陈文森.连续运行卫星定位综合服务系统建设与应用[M].科学出版社，2010.

作者简介：韩军正（1970，3-），男，河南洛阳人，大专，助理工程师，研究方向：矿山测量及技术管理。