浅析GPS－RTK在矿山开采现状测量中的应用*

耿荣才(云南省有色地质局三一○队，云南大理　671000)



浅析GPS－RTK在矿山开采现状测量中的应用*

耿荣才
(云南省有色地质局三一○队，云南大理671000)

摘要:介绍了GPS－RTK在矿山测量中的应用，包括矿山控制测量、矿山开采现状测量、以及矿权拐点放样。探讨了利用GPSRTK进行矿山测量的作业方法及矿权拐点放样技巧。

关键词:GPS－RTK;矿山控制测量;矿山开采现状测量;拐点放样

0　引言

为加强采矿权的科学管理，规范矿产资源开发秩序，维护采矿权人的合法利益，通过开展采矿权矿山开采现状实地测量工作，遏制违法开采行为引发重特大事故发生，维护良好的矿产资源开发秩序，大理州于2014年下半年启动了全州采矿权矿山开采现状实地测量工作，主要包含了矿山控制测量、矿山开采现状测量和矿权拐点放样三项内容。GPS－RTK技术相比传统测绘技术，具有高精度、全天候、高效率、灵活性好，作业范围相对较大，且控制点间无需通视等优点，可以最大限度地提高作业效率。因此，GPS－RTK成为矿山开采现状测量工程外业数据采集的首选设备。

1　GPS－RTK在矿山控制测量中的应用

用GPS－RTK进行矿山测量首先应根据作业范围确定GPS控制网的等级，可依据《全球定位系统(GPS)测量规范》的规定，选择相应的控制等级进行选点、埋石、组网观测。对矿山测量首级控制网通常采用载波相位静态差分技术，以保证达到相应等级的精度。

1.1点位选择要求

点位选择要求:

1)控制点应布设在交通方便、便于长期保存和使用便利的地方，便于安置仪器，点位周围应开阔，视场内障碍物高度角不宜超过15°。

2)远离大功率无线电发射源200 m以上，通讯线和输电线50 m以上。

3)点位附近不应有强烈反射卫星信号的地物(如大型建筑物、大面积水域等)。

4)充分利用符合要求的已有控制点，并且考虑进一步的联测和将来的扩展。

1.2外业观测

根据控制点分布情况，制定组网方案和最佳观测路线，以便提高观测效率。观测时有效卫星4颗以上，卫星高度截止角15°，采样间隔10 s，同步观测时间均大于60 min，平均重复设站率大于1.6，严格按操作规程安置GPS天线，对中误差小于3 mm;在互为120°的天线三个位置量测天线高，当互差小于3 mm取中数，同时做好观测记录。禁止在接收机附近50 m内使用电台，10 m内使用对讲机或手机。

1.3基线解算与网平差

GPS控制网观测数据选用南方GPS数据处理软件GPSadj V4.5进行数据处理。首先打开观测数据文件，将周跳较大、粗差较大、记录历元较短的卫星信号禁用，再进行基线解算、闭合环检核。若不合格，外业重新采集数据，直到同步环、异步环、重复基线合格后，再进行网平差计算，求出各未知点的坐标和高程。

以某矿山开采现状测量为例，考虑到2009年矿权核查时在该矿山所布设的控制点有一部分已遭破坏，根据矿权分布情况，新布设一个四等GPS控制网，共16个点，未知点数13，起算点为省C级网点L048、L073，L051三点。起算点采用的平面坐标系和高程坐标系分别为1980西安坐标系和1985国家高程系。外业观测采用5台中海达F61双频GPS接收机进行同步观测，第一组观测5个点，以后每组只移动3台仪器，最后一组仅移动2台仪器，五组2天就完成整个控制网的观测，并且每点仅须一人即可完成，极大地节约了人力物力。接收机在使用过程中一切正常，设备状况和各项精度指标均符合规范要求。平差后得出各点三维坐标，各项误差均在规范允许的限差内。

2　GPS－RTK在矿山开采现状测量中的应用

进行RTK作业前，先要进行基准站设置，待基准站正常工作后再设置移动站。设置基准站的目的有两个:一是给基准站位置信息，以供RTK的实时计算使用;二是给基准站接收机和基准站电台发出实时转发载波相位观测的指令。设置移动站的目的是给移动站接收机及内置的电台发出接收基准站电台信息的指令。

在RTK作业模式下基准站和移动站必须保持同时跟踪至少5颗以上的卫星，基准站不断地对可见卫星进行观测，并把带有已知点位置的数据，借助电台将其观测值坐标信息，发送给移动站接收机，移动站接收机将采集的观测数据和接收来自基准站的数据组成差分观测值进行实时处理，求得待测点三维坐标(X，Y，Z)。

基准站设置:新建项目、设置坐标系统:WGS－84坐标系、1980西安坐标系，投影输当地中央子午线102;转换模型选择:布尔莎7参数，输入利用软件计算得到的7参数，并保存。

移动站设置:首先建立手簿与移动站RTK的连接，连接成功后设置天线高，并检查电台频道，确保与基准站一致，待达到固定解后，在已知点上进行“点校验”，先平滑采集校验点数据，输入目标点坐标计算3参数(dx，dy，dh)，点击应用。选择另一控制点作为检核点，其结果见表1。

表1　检核精度Tab.1 Accuracy check

从表2可以看出，只要在有效的作业半径范围内，正确合理地使用平差软件计算的7参数，完全能够满足矿山测量的需求。

仪器设置完成后，按照《矿山开采现状实地测量工作相关要求》正常开展各种测量作业，露天开采部分主要测量矿山开采工作面位置、采剥场形状及范围。测量对象主要为采剥场、采坑范围、可确定的已采区及勘探浅井、探槽、平硐口和钻孔位置等。应全面测量采剥场范围线，按区域、阶段平盘测量露天矿山地形特征线的坐标和高程。采掘工作面测量工作面延伸的两个端点，有明显转折的需加测拐点，同时测定每个采剥场最高点和最低点的高程，主要用于判断矿业权人是否存在超高或超深开采现象。采场范围实测剥离场边界拐点。可确定的已采区，实测其范围并标识。地理要素测量:矿区内运输系统的主要道路，实测中心线拐点，配合宽度表示。实测矿权范围内主要居民地、公路、铁路、水系等标识性标志，每台移动站仅须一人便可完成相应操作，当多台移动站同时作业时、需要分工作业，做到不重不漏。对于地下开拓工程(如平硐、竖井、斜井、采空区等)可用全站仪进行测定。

3　GPS－RTK在矿权拐点放样中的应用

拐点放样与矿山开采现状测量可以同时进行，首先将矿权拐点输入放样点库，并利用矿权拐点坐标建一测区范围，由于有些矿权面积较大，拐点之间相距较远，不必直接进行放样，那样会费时费力，可在测定矿山开拓工程和地理、地貌要素的过程中，当移动站接近矿权拐点时，再使用“点放样”功能，根据提示可放样出拐点位置。

当多台移动站联合作业时，可依就近放样原则进行(即谁靠近谁放样)，只有这样才能省时、省力。部分矿山由于拐点相距较远，需要在拐点之间按一定的间距加设界桩，此时，可用“线放样”功能，设置放样线的起点和终点，根据里程和偏距提示，完成加桩的测设。

4　结束语

实践证明，将GPS－RTK技术应用在矿山测量中不仅能保证精度，还能提高野外工作的效率和降低生产成本。

[参考文献]

[1]肖学年，岳建利，张鹏，等.GB/T 18314—2009全球定位系统(GPS)测量规范[S].北京:中国标准出版社，2009.

[2]南方测绘仪器公司.GPS数据处理软件操作手册[K].4版.广州:南方测绘仪器公司，2005.

[3]南方测绘仪器公司.工程之星3.0用户手册[K].1版.广州:南方测绘仪器公司，2010.

Application of GPS－RTK in Present Mining Situation Surveying

GENG Rong-cai
(310 Team of Yunnan Bureau of Geology for Nonferrous Metals，Dali Yunnan 671000，China)

Abstract:In this paper，the application of GPS-RTK in mine surveying was introduced briefly，including the mining control surveying，present mining situation surveying，and setting-out of the mining rights' inflection points.The working methods of mine surveying carried out by using GPS-RTK and the setting-out techniques of the inflection points were also studied.

Key words:GPS-RTK; mine control surveying; present mining situation surveying; setting-out of inflection points

作者简介:耿荣才(1969～)，男，云南大理人，工程师，现主要从事测绘生产和管理方面的工作。

*收稿日期:2015－01－04

文章编号:1007－9394(2015)02－0049－02

文献标识码:B

中图分类号:P 228.4; TD 175