GPS—RTK技术在矿山测量中的应用

江天生++蒋跃飞++刘桐

摘要： 基于科技的快速发展，矿山测量技术实现了全面革新与升级，而GPS-RTK技术正是矿山测量技术发展的结果，目前阶段这种技术被应用在诸多测量领域当中。文章以GPS-RTK技术为重点研究对象，结合其在湖州某采石场矿山治理工程中的应用，详细探讨了该技术在矿山测量当中的实用价值及存在问题，以供参考。

Abstract： Based on the rapid development of science and technology， mine surveying technology has achieved a comprehensive innovation and upgrading， which make GPS-RTK technology be born. At the present stage that technology is utilized in many fields. This paper takes the GPS-RTK technology as the main research object， combined with its application in the quarry in Huzhou， and discusses the practical value and problems of this technology's application in mine surveying， just for reference.

关键词： GPS-RTK技术；矿山测量；应用

Key words： GPS-RTK technology；mine surveying；application

中图分类号：P228.4 文獻标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）22-0151-03

1 GPS-RTK技术概述

1.1 GPS-RTK技术工作原理

对于GPS-RTK技术的理解，从本质上来讲就是GPS实时载波相位差分测量的技术，有机结合了GPS技术和数传技术，确保能够实时测量计算并对数据进行处理，在短时间内获取更高精准度的位置信息。任何测量工作都必须要设置基准站与流动站，而在运用GPS-RTK技术的时候，需要将接收机安装于基准站和流动站上。在这种情况下，不同站接收机就能够在相同时间接收由同一GPS卫星所发射的信号信息，而后在各系统进行处理以后获取相应的信息。其中，基准站会对比获取信息和已知位置的信息，最终得出差分改正数值。这一数值可以在GPRS网络或者是无线电向流动站及时传送。在此过程中，流动站也同样需要接收由GPS所观测到的数值，而后通过测算对获取的信息进行接收，最终使得差分改正数值更加精确，获取最终位置信息数值。而在定位方面，时间仅控制在几秒钟，所以，GPS-RTK技术效率很高，值得全面推广。

1.2 GPS-RTK技术应用优势

①作业简便且效率较高。在运用GPS-RTK技术的过程中，只要处于信号的覆盖范围，且地形地势正常，则能够一次性完成任务。同时，在整个操作过程中，仅需要一名工作人员，无需开展搬站工作。所以，该技术的作业难度较小、工作效率高，能够实现降本增效。

②定位准确度高且数据更加安全与可靠。当作业条件正常且作业的半径范围确定，那么GPS-RTK技术测量的精准度能够精确到毫米，使得定位信息数据的安全性、可靠性更高，有效地增强了测量的质量。

③突破诸多条件的限制。GPS-RTK技术是对传统光学通视要求的有效突破，充分运用了电磁波通视的方法，为此，对于气候及能见度等多方面的要求也有所放宽。除此之外，电磁波对于实物的穿透性能很强，所以，对于相对复杂的地形或者是地物障碍所带来的影响都能够克服，并且在短时间内获取测量位置的准确坐标。

④自动化与集成化程度极高。GPS-RTK技术所采用的是在流动站内部装式软件控制系统，所以，同原有的测量技术进行比较，具有极强的自动化与集成化，不需要由人工进行操纵，所以，有效地减少了人工的误差。

⑤实际操作便捷且对数据的处理更高效。在设站的过程中，GPS-RTK技术需要设置专业设备，所以，操作起来十分简单容易，能够在短时间内完成数据处理的整个过程。与此同时，能够实现同计算机以及其他测量仪器的信息交换，使得测量数据的处理效率更高。

2 GPS-RTK技术在某采石场测量中的应用

2.1 GPS-RTK技术矿山应用方向

2.1.1 放样工作

在传统的放样工作中，我们需要先控制，再进行碎步的过程。而GPS-RTK的使用需要我们先根据控制点的特点制定相关的测量方案，然后再完成对于控制点的放样工作，但是我们要注意放样工作必须要满足矿区加密控制网精度的要求。这就使得我们必须保证坐标的准确性，而且还要进行足够数量的放样，确定合理的分布范围以及使得各控制点之间具有一定的相互关系。GPS-RTK技术的放样主要包括点放样和线放样两种方式，我们只需要将控制点的坐标输入到相应的电子手簿中，再让工作人员在场地上行走，就可以根据接收器的提示而确定放样点的位置。这样就对我们工作提供了很大的便利，极大提高了我们的工作效率以及测量的准确性。

2.1.2 矿区工程测量

第一，采剥现状与地形测量。在传统的测量工作中，我们首先需要根据要测量的区域建立一些控制点和图根点，还要将这些点在各种图纸资料上标注出来。虽然随着技术的不断发展，我们的测量设备和方式都有了很大的改进，也为我们的工作提供了便利，但是在实际的工作中，很容易出现由于碎点的拼图不当而不得不重新返工的现象，从而也影响了我们的工作进程和工作效率。而GPS-RTK技术的应用则可以解决这些问题，因为GPS-RTK技术具有测量范围广的特点，所以只要设立一个测量点就可以实现半径为10公里区域的测量要求。这样我们不但可以减少返工现象的出现，还可以减少控制点的转移和重设，从而就可以提高测量的准确度。

第二，土方工程量验收测量。在使用GPS-RTK技术进行采场测量时，工作效率十分高，甚至可以在4秒内完成一个控制点的工作，同时精确度可以达到2厘米到3厘米之间。而且GPS-RTK技术与合成图软件相互配合还可以实现对于数据的一体化管理，减少中间环节所耗费的时间，从而实现CASS制图数字化。GPS-RTK技术的应用可以在使用很少工作人员的基础上完成对于采剥工程平面图所需要数据的收集和更新，同时还可以实现月底采集碎部点位测点的工作，节省了人力资源。而且在非荫蔽矿区，我们还可以建立单基站CORS系统，实现对于矿区的无人看守，并且还可以准确完成实时测量的工作。

第三，矿区地面形变测量。矿区生产过程中为避免采掘扰动引起的地质边坡灾害，需要对其地面形变量进行实时监控。而传统的测量方式只能得到静态的数据，但是GPS-RTK技术可以弥补这个不足，动态地表示出数据的变化，为我们的分析提供了很大的便利。在实际的工作中，我们需要在基准点和观测点上建立一个地面形变观测网络，这样我们再对具体的实例进行分析，就可以完成相关的测量工作，同时还可以提高我们工作的效率和准确度。而且GPS-RTK技术还可以用于测绘矿区的地形地貌图，断面图的测量以及钻孔的放样等工作。

2.2 GPS-RTK技术在某采石场测量中的应用

湖州市某采石场进行矿山治理工程，由于其范围广、高程差较大、不具备较好的通透性，采用常规的测量方法在短时间内无法完成作业。为降低测量工作强度、提高测量效率，决定采取GPS-RTK技术。

如图3所示为湖州某采石场矿山治理范围测点分布，表1为实测数据与坐标较差，可以看到采用GPS-RTK所测数据精度较好，能够满足矿山测图作业要求。相较于全站仪误差略微偏大，但是在满足要求的前提下，结合测量作业效率的提高、成本的降低等一系列因素，我们认为在本采石场今后的测量工作中可以继续推广并应用GPS-RTK技术。

3 GPS-RTK技术在矿区测量应用中存在的问题

GPS-RTK技术作为一种新型的技术，我们在应用的过程中也发现了一些问题：

首先我们的测量都是独立进行的，这样就不能确定设备是否在正常的情況下运行，也不能保证这些数据是否合理。因此我们在实际的工作过程中要在观测前，观测时以及观测后不断对测量的数据进行对照，确定是否有不合理数据的出现，从而来判断设备的运行是否正常。而且在集森林区，峡谷深处以及高楼林立区等不能有效被卫星覆盖的地区中进行测量时，GPS-RTK技术就不能很好地发挥作用。此时我们应该将其与航空摄影测量以及常规测量相结合，以完成相应的工作。

其次在工作的过程中，很容易出现高程测量值异常的问题。因为在使用GPS-RTK技术时对于高程的转换提出了很高的要求，但是在山区等地区的测量会出现很大的误差，甚至有些地区的高程图还是空白。这就使得我们在进行高程转换时会面对很大的困难，而且还很难保证其中的精确度。为了解决这个问题，我们要尽可能在分布均匀的控制点上进行联测，求出精确的高程转换参数，保证测量的准确性。我们一定要及时更新相关的技术，解决在应用GPS-RTK技术中出现的问题，促进我国矿山测量事业的发展。

参考文献：

[1]刘泽锐，付鹏.GPS技术在矿山测量中的应用研究[J].经济管理：全文版，2016（11）：00275.

[2]马健.GPS-RTK技术在矿山测量中的应用探讨[J].环球人文地理，2016（10）.

[3]赵国胜，李巍，王昶，等.CORS系统与全站仪、GPS-RTK等方法在地籍测量中的应用对比[J].科技展望，2016，26（18）.

[4]卫柳艳.GPS网络RTK系统的算法及定位精度研究[D].河海大学，2006.