GPS-RTK技术在露天矿山测量中的应用探析

■邝建航 ■台泥(英德)水泥有限公司，广东 英德 513000

1 GPS RTK技术的基本介绍

RTK(Real Time Kinematic)是实时动态定位的简称，这种技术的基本原理是以载波相位观测值为基础的实时差分方法，从而得到厘米级精度的测点三维坐标，是GPS单点测量技术与短距离数据传输技术的有机结合，具有测量时间短、精度高的优点。现如今GPS RTK技术已经成功的在大地控制测量、工程测量、数字地形测量中得到了广泛应用。同时，在GPS RTK测量模式中，用户接收机可以根据观测基站发出的改正信息以及观测成果的质量和待定坐标的求解情况实时的进行动态坐标计算，减少冗余的观测数据，实现准实时定位，提高工作效率和准确程度，因而得到了广泛的应用。

GPS RTK技术的基本实现过程是在观测的基准站安装一台GPS接收机，在一个观测时段内对可以接收到的所有卫星进行连续的观测，同时将所观测到的数据通过无线电数据传输设备发送给不断移动的流动站，对于初始过程，流动站的坐标是准确的知道的，这样用户接收机可以根据基准站和已知坐标的流动站计算出差分信息，也就是相对定位中的三维坐标差，然后在后续的测量中，流动站根据初始过程得到的差分信息和接收的GPS信号计算流动站的准确坐标，这个坐标是WGS-84坐标系下的，进过坐标转换即可得到制定坐标系下的待定点三维坐标。

2 GPS RTK技术的在矿上测量中的工作流程

利用GPS RTK技术进行矿上测量的工作流程如下:(1)首先要收集测区的已有的控制点的资料。这些资料主要有:测区已知的控制点坐标、高程数据、相应的等级的测量规范、测区的坐标系信息、测区的地形图和控制点的位置参考图、中央子午线、已有的坐标系使用情况等。另外，如果没有已知的控制点数据，必须建立GPS控制网。同时控制点的空间分布应该比较均匀，数量不低于4-5个。(2)测区的坐标转换参数的求解过程。由于利用GPS所获得的坐标是WGS-84坐标系下的三维坐标，而一般矿上测量所需的坐标是地方坐标下的坐标，所以要进行坐标的相互转换。可利用已知控制点的地方坐标和测得的WGS-84坐标在后处理软件中进行坐标参数的计算，直接得到指定坐标系下的三维坐标。(3)基准站和流动站的参数设置。在GPS RTK测量模式下，其坐标精度与流动站和基准站的距离有关，也与流动站接收信号的强度有关。所以对于基准站的位置选择最好在位置相对比较高的地方，并且尽量在测区的中心位置，同时，比较开阔，不影响卫星信号的接收，如果测区比较大，可利用外置电台增加基准站信号的发射频率。(4)外业实测。利用已经架设好的基准站，尤其是当基准站满足接收的卫星目标的数量要求，即可启动流动站进行测量，当流动站接收机满足观测条件，即可进行RTK的外业数据采集。同时，注意文件命名、观测参数设置的一些细节问题。

3 GPS RTK技术在矿山测量中的应用分析

3．1 矿区大比例尺数字地形图的测量工作

大比例尺的地形图是矿山生产建设的重要基础资料，所以大比例尺的地形图测绘是矿山测量的必备工作。传统的地形图测绘的方法是:首先在测区建立一定等级的平面控制网，计算控制点的坐标，然后进行碎步点数据的采集工作，最后根据碎步点的数据进行计算机成图工作。这种测量模式的工作量比较大，测量的速度比较慢，成本比较高。而采用GPS RTK技术可大大提高测量的效率和质量，对于基准站，我们在测量时启动七参数转换即可自动运行，同时碎步点的采集被流动站的测量工作所代替，仅仅需要一名测量员即可，在碎步点上架设GPS接收机只需停留短暂的几秒钟，即可获得待测点的平面位置和高程，结合记录的属性信息，即可完成后续的计算机绘制地形图工作，所以，这种测量方法的数据采集速度比较快，数据采集的质量和精度比较高，大大提高了矿山测量的效率。

3．2 露天矿场矿岩剥离量的验收工作

对于大型的露天采矿场，矿石的日产量比较高，在实际的工程中，常常针对采矿场的矿岩剥离量进行验收和检查。采用常规的测量手段，其工作思路是:首先在矿区均匀的布置一些导线控制点，布置时要求这些控制点之间要相互能够通视，有些情况下，还要将导线点引测到矿区的内部，控制测量完成以后，再进行碎步点数据的采集，所以整个验收的工作量可想而知;并且由于现场施工的影响，布置好的控制点常常遭到破坏，或者虽然没有被或坏但是由于机器的遮挡而无法进行施测。但是利用GPS RTK技术完全可以解决上述问题，在基准站设置好相应的观测参数和改正参数，即可启动流动站的数据采集，在采集的过程中，不会因为机器或者车辆的遮挡而无法进行施测，并且这种模式的测量不会像导线点那样存在误差的积累。采用GPS RTK技术只需几天就可以完成验收工作，大大节省了人力物力。

3．3 露天矿场边坡边境线的施工放样

设计人员在地形图上进行施工定线以后，需要将境界线和里程桩在地面上对应的位置上标定出来。这时就可以采用GPS RTK技术进行施工放样，作业时，只需将境界线的拐点的坐标数据输入到用户接收机的手簿中，启用线放样或者点放样功能即可完成境界线和里程桩的地面标定工作，在实际的操作中，由于每个放样点都是独立操作下完成的，不会产生测量误差的积累，所以其施工放样的精度比较均匀，在施工放样的过程中，我们可以利用GPS RTK技术进行放样点的坐标实测，其观测坐标和实际的放样坐标进行比对和检校，确保地面上标定的位置是正确的，是与设计图上的设计位置是一致的。

4 结语

GPS RTK技术给现在的露天矿山测量带来极大的工作便利，是传统测量手段的一次技术革新，在许多情况下都能显示出其无可比拟的优越性，大大提高了测量数据的自动化和智能化程度，GPS RTK技术在正常作业条件下不需要测点之间进行通视，测量的速度快，数据精度高，适用于作业范围比较大、测点通视情况比较差的测区，但是由于卫星数量、数据传输距离的条件限制，有时会出现无法正常工作的情况。但是随着科学技术的不断进步，GPS RTK技术会不断走向成熟，最终我们也希望GPS RTK技术在矿山测量中的应用水平会不断提高。

［1］李鹏，李燕．GPS-RTK技术在矿山测量中的应用分析［J］．内蒙古煤炭经济，2012(9)．

［2］李东红．RTK(GPS)定位技术在矿山测量中的应用［J］．SCIENCE＆TECHNOL-OGY INFORMATION，2011(9)．

［3］徐晓萍．GPS-RTK技术在矿山测量中的应用［J］．科技与企业，2013(1)．