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1 GPS RTK技術(shù)的基本介紹

RTK(Real Time Kinematic)是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位的簡稱，這種技術(shù)的基本原理是以載波相位觀測值為基礎(chǔ)的實(shí)時(shí)差分方法，從而得到厘米級(jí)精度的測點(diǎn)三維坐標(biāo)，是GPS單點(diǎn)測量技術(shù)與短距離數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，具有測量時(shí)間短、精度高的優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)如今GPS RTK技術(shù)已經(jīng)成功的在大地控制測量、工程測量、數(shù)字地形測量中得到了廣泛應(yīng)用。同時(shí)，在GPS RTK測量模式中，用戶接收機(jī)可以根據(jù)觀測基站發(fā)出的改正信息以及觀測成果的質(zhì)量和待定坐標(biāo)的求解情況實(shí)時(shí)的進(jìn)行動(dòng)態(tài)坐標(biāo)計(jì)算，減少冗余的觀測數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)實(shí)時(shí)定位，提高工作效率和準(zhǔn)確程度，因而得到了廣泛的應(yīng)用。

GPS RTK技術(shù)的基本實(shí)現(xiàn)過程是在觀測的基準(zhǔn)站安裝一臺(tái)GPS接收機(jī)，在一個(gè)觀測時(shí)段內(nèi)對(duì)可以接收到的所有衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)的觀測，同時(shí)將所觀測到的數(shù)據(jù)通過無線電數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備發(fā)送給不斷移動(dòng)的流動(dòng)站，對(duì)于初始過程，流動(dòng)站的坐標(biāo)是準(zhǔn)確的知道的，這樣用戶接收機(jī)可以根據(jù)基準(zhǔn)站和已知坐標(biāo)的流動(dòng)站計(jì)算出差分信息，也就是相對(duì)定位中的三維坐標(biāo)差，然后在后續(xù)的測量中，流動(dòng)站根據(jù)初始過程得到的差分信息和接收的GPS信號(hào)計(jì)算流動(dòng)站的準(zhǔn)確坐標(biāo)，這個(gè)坐標(biāo)是WGS-84坐標(biāo)系下的，進(jìn)過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換即可得到制定坐標(biāo)系下的待定點(diǎn)三維坐標(biāo)。

2 GPS RTK技術(shù)的在礦上測量中的工作流程

利用GPS RTK技術(shù)進(jìn)行礦上測量的工作流程如下:(1)首先要收集測區(qū)的已有的控制點(diǎn)的資料。這些資料主要有:測區(qū)已知的控制點(diǎn)坐標(biāo)、高程數(shù)據(jù)、相應(yīng)的等級(jí)的測量規(guī)范、測區(qū)的坐標(biāo)系信息、測區(qū)的地形圖和控制點(diǎn)的位置參考圖、中央子午線、已有的坐標(biāo)系使用情況等。另外，如果沒有已知的控制點(diǎn)數(shù)據(jù)，必須建立GPS控制網(wǎng)。同時(shí)控制點(diǎn)的空間分布應(yīng)該比較均勻，數(shù)量不低于4-5個(gè)。(2)測區(qū)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的求解過程。由于利用GPS所獲得的坐標(biāo)是WGS-84坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)，而一般礦上測量所需的坐標(biāo)是地方坐標(biāo)下的坐標(biāo)，所以要進(jìn)行坐標(biāo)的相互轉(zhuǎn)換。可利用已知控制點(diǎn)的地方坐標(biāo)和測得的WGS-84坐標(biāo)在后處理軟件中進(jìn)行坐標(biāo)參數(shù)的計(jì)算，直接得到指定坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)。(3)基準(zhǔn)站和流動(dòng)站的參數(shù)設(shè)置。在GPS RTK測量模式下，其坐標(biāo)精度與流動(dòng)站和基準(zhǔn)站的距離有關(guān)，也與流動(dòng)站接收信號(hào)的強(qiáng)度有關(guān)。所以對(duì)于基準(zhǔn)站的位置選擇最好在位置相對(duì)比較高的地方，并且盡量在測區(qū)的中心位置，同時(shí)，比較開闊，不影響衛(wèi)星信號(hào)的接收，如果測區(qū)比較大，可利用外置電臺(tái)增加基準(zhǔn)站信號(hào)的發(fā)射頻率。(4)外業(yè)實(shí)測。利用已經(jīng)架設(shè)好的基準(zhǔn)站，尤其是當(dāng)基準(zhǔn)站滿足接收的衛(wèi)星目標(biāo)的數(shù)量要求，即可啟動(dòng)流動(dòng)站進(jìn)行測量，當(dāng)流動(dòng)站接收機(jī)滿足觀測條件，即可進(jìn)行RTK的外業(yè)數(shù)據(jù)采集。同時(shí)，注意文件命名、觀測參數(shù)設(shè)置的一些細(xì)節(jié)問題。

3 GPS RTK技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用分析

3．1 礦區(qū)大比例尺數(shù)字地形圖的測量工作

大比例尺的地形圖是礦山生產(chǎn)建設(shè)的重要基礎(chǔ)資料，所以大比例尺的地形圖測繪是礦山測量的必備工作。傳統(tǒng)的地形圖測繪的方法是:首先在測區(qū)建立一定等級(jí)的平面控制網(wǎng)，計(jì)算控制點(diǎn)的坐標(biāo)，然后進(jìn)行碎步點(diǎn)數(shù)據(jù)的采集工作，最后根據(jù)碎步點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算機(jī)成圖工作。這種測量模式的工作量比較大，測量的速度比較慢，成本比較高。而采用GPS RTK技術(shù)可大大提高測量的效率和質(zhì)量，對(duì)于基準(zhǔn)站，我們在測量時(shí)啟動(dòng)七參數(shù)轉(zhuǎn)換即可自動(dòng)運(yùn)行，同時(shí)碎步點(diǎn)的采集被流動(dòng)站的測量工作所代替，僅僅需要一名測量員即可，在碎步點(diǎn)上架設(shè)GPS接收機(jī)只需停留短暫的幾秒鐘，即可獲得待測點(diǎn)的平面位置和高程，結(jié)合記錄的屬性信息，即可完成后續(xù)的計(jì)算機(jī)繪制地形圖工作，所以，這種測量方法的數(shù)據(jù)采集速度比較快，數(shù)據(jù)采集的質(zhì)量和精度比較高，大大提高了礦山測量的效率。

3．2 露天礦場礦巖剝離量的驗(yàn)收工作

對(duì)于大型的露天采礦場，礦石的日產(chǎn)量比較高，在實(shí)際的工程中，常常針對(duì)采礦場的礦巖剝離量進(jìn)行驗(yàn)收和檢查。采用常規(guī)的測量手段，其工作思路是:首先在礦區(qū)均勻的布置一些導(dǎo)線控制點(diǎn)，布置時(shí)要求這些控制點(diǎn)之間要相互能夠通視，有些情況下，還要將導(dǎo)線點(diǎn)引測到礦區(qū)的內(nèi)部，控制測量完成以后，再進(jìn)行碎步點(diǎn)數(shù)據(jù)的采集，所以整個(gè)驗(yàn)收的工作量可想而知;并且由于現(xiàn)場施工的影響，布置好的控制點(diǎn)常常遭到破壞，或者雖然沒有被或壞但是由于機(jī)器的遮擋而無法進(jìn)行施測。但是利用GPS RTK技術(shù)完全可以解決上述問題，在基準(zhǔn)站設(shè)置好相應(yīng)的觀測參數(shù)和改正參數(shù)，即可啟動(dòng)流動(dòng)站的數(shù)據(jù)采集，在采集的過程中，不會(huì)因?yàn)闄C(jī)器或者車輛的遮擋而無法進(jìn)行施測，并且這種模式的測量不會(huì)像導(dǎo)線點(diǎn)那樣存在誤差的積累。采用GPS RTK技術(shù)只需幾天就可以完成驗(yàn)收工作，大大節(jié)省了人力物力。

3．3 露天礦場邊坡邊境線的施工放樣

設(shè)計(jì)人員在地形圖上進(jìn)行施工定線以后，需要將境界線和里程樁在地面上對(duì)應(yīng)的位置上標(biāo)定出來。這時(shí)就可以采用GPS RTK技術(shù)進(jìn)行施工放樣，作業(yè)時(shí)，只需將境界線的拐點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)輸入到用戶接收機(jī)的手簿中，啟用線放樣或者點(diǎn)放樣功能即可完成境界線和里程樁的地面標(biāo)定工作，在實(shí)際的操作中，由于每個(gè)放樣點(diǎn)都是獨(dú)立操作下完成的，不會(huì)產(chǎn)生測量誤差的積累，所以其施工放樣的精度比較均勻，在施工放樣的過程中，我們可以利用GPS RTK技術(shù)進(jìn)行放樣點(diǎn)的坐標(biāo)實(shí)測，其觀測坐標(biāo)和實(shí)際的放樣坐標(biāo)進(jìn)行比對(duì)和檢校，確保地面上標(biāo)定的位置是正確的，是與設(shè)計(jì)圖上的設(shè)計(jì)位置是一致的。

4 結(jié)語

GPS RTK技術(shù)給現(xiàn)在的露天礦山測量帶來極大的工作便利，是傳統(tǒng)測量手段的一次技術(shù)革新，在許多情況下都能顯示出其無可比擬的優(yōu)越性，大大提高了測量數(shù)據(jù)的自動(dòng)化和智能化程度，GPS RTK技術(shù)在正常作業(yè)條件下不需要測點(diǎn)之間進(jìn)行通視，測量的速度快，數(shù)據(jù)精度高，適用于作業(yè)范圍比較大、測點(diǎn)通視情況比較差的測區(qū)，但是由于衛(wèi)星數(shù)量、數(shù)據(jù)傳輸距離的條件限制，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)無法正常工作的情況。但是隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，GPS RTK技術(shù)會(huì)不斷走向成熟，最終我們也希望GPS RTK技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用水平會(huì)不斷提高。

［1］李鵬，李燕．GPS-RTK技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用分析［J］．內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2012(9)．

［2］李東紅．RTK(GPS)定位技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用［J］．SCIENCE＆TECHNOL-OGY INFORMATION，2011(9)．

［3］徐曉萍．GPS-RTK技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用［J］．科技與企業(yè)，2013(1)．