本文主要介紹實時動態(tài)定位技術(shù)(GPS - RTK) 在礦山測量中的應(yīng)用。GPS - RTK技術(shù)應(yīng)用于礦山測量工作中, 主要用于礦區(qū)控制點加密, 地形測量, 鉆孔、剖面點、探槽、探井、坑口、取樣鉆孔、地質(zhì)點、近井點、坑口位置點的坐標(biāo)放樣與求測,工程作業(yè)調(diào)度, 地質(zhì)填圖等。

　　1　GPS - RTK系統(tǒng)原理及構(gòu)成

　　111 　基本原理

　　RTK測量技術(shù), 是以載波相位觀測量為根據(jù)的實時差分GPS (RTD GPS) 測量技術(shù)。實時動態(tài)測量的基本原理是在基準(zhǔn)站上安置一臺GPS接收機(jī), 對所有可見GPS衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)地觀測,并將其觀測數(shù)據(jù)通過無線電傳輸設(shè)備, 實時地發(fā)送給用戶觀測站。在用戶站上, GPS接收機(jī)在接收GPS衛(wèi)星信號的同時, 通過無線電傳輸設(shè)備,接收基準(zhǔn)站傳輸?shù)挠^測數(shù)據(jù), 然后根據(jù)相對定位的原理, 實時地計算并顯示用戶站的三維坐標(biāo),其精度可達(dá)到厘米級。這樣通過實時計算的定位結(jié)果, 便可監(jiān)測基準(zhǔn)站與用戶站觀測結(jié)果的質(zhì)量和解算結(jié)果的收斂情況代寫論文, 從而可實時地判定解算結(jié)果是否成功, 以減少冗余觀測, 縮短觀測時間。

　　112　RTK測量系統(tǒng)的構(gòu)成

　　RTK測量系統(tǒng)主要由GPS接收設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)構(gòu)成。

　　(1) GPS接收設(shè)備

　　在基準(zhǔn)站和用戶站上, 分別設(shè)置雙頻GPS接收機(jī)。由于雙頻觀測值不僅精度高, 而且有利于快速準(zhǔn)確地解算整周未知數(shù)。當(dāng)基準(zhǔn)站為多用戶服務(wù)時, 其接收機(jī)的采樣率應(yīng)與用戶接收機(jī)采用率最高的相一致。

　　(2) 數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備

　　數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備也稱數(shù)據(jù)鏈, 由基準(zhǔn)站的無線電發(fā)射臺與用戶站的接收機(jī)組成, 其頻率和功率的選擇主要取決于用戶站與基準(zhǔn)站的距離、環(huán)境質(zhì)量、數(shù)據(jù)的傳輸速度。

　　(3) 軟件系統(tǒng)

　　支持實時動態(tài)測量的軟件系統(tǒng)的質(zhì)量和功能, 對于保障實時動態(tài)測量的可行性、測量結(jié)果的可靠性和精確性, 具有決定性意義。這種軟件系統(tǒng)突出的功能是能夠快速解算整周未知數(shù), 能選擇快速靜態(tài)、準(zhǔn)動態(tài)、和實時動態(tài)等作業(yè)模式, 實時完成對解算結(jié)果的質(zhì)量分析和評價。

　　2　GPS 技術(shù)在礦山測量中的作業(yè)流程

　　211 　內(nèi)業(yè)準(zhǔn)備在實施GPS外業(yè)測量前, 應(yīng)事先對測區(qū)進(jìn)行踏勘, 根據(jù)礦山測量的特點完成內(nèi)業(yè)的準(zhǔn)備工

　　作, 主要包括以下幾個方面的內(nèi)容:

　　(1) 根據(jù)工程項目, 設(shè)定工程名稱

　　(2) 參數(shù)設(shè)置: 基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)采樣率一般為4～5S, 流動站的數(shù)據(jù)采樣率一般為1 ～2S,高度截止角通常設(shè)定為10度。

　　(3) 若已知坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù), 則輸入手簿。

　　(4) 實施工程放樣前, 內(nèi)業(yè)輸入每個放樣點的設(shè)計坐標(biāo)、線路方位角, 以便野外實時、準(zhǔn)確放樣。

　　212 　求定測區(qū)轉(zhuǎn)換參數(shù)

　　礦山測量是在北京坐標(biāo)系或獨立坐標(biāo)系上進(jìn)行的, 這就存在WGS - 84坐標(biāo)與北京坐標(biāo)系或獨立坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換問題。由于RTK作業(yè)要求實時給出當(dāng)?shù)刈鴺?biāo), 這使得坐標(biāo)轉(zhuǎn)換工作非常重要。

　　(1) 對于較大型的測區(qū)事先測定轉(zhuǎn)換參數(shù),在RTK作業(yè)時, 直接輸入?yún)?shù)和基準(zhǔn)站坐標(biāo)。利用高等級控制點同一點的2種坐標(biāo)求出的轉(zhuǎn)換參數(shù)。

　　( 2) 也可在RTK作業(yè)時臨時求得轉(zhuǎn)換參數(shù)。首先在對空視野開闊的地方設(shè)立基準(zhǔn)站并采集單點定位WGS - 84 坐標(biāo), 然后流動站聯(lián)測3個以上的高等級的控制點, 求解坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)。

　　213 　基準(zhǔn)站的安置

　　為保證觀測的精度和提高工作效率, 基準(zhǔn)站的安置應(yīng)滿足下列條件。

　　(1) 基準(zhǔn)站可設(shè)立在精確坐標(biāo)的已知點上,也可設(shè)立在條件較好的未知點上

　　(2) 基準(zhǔn)站安置應(yīng)選擇在地勢較高、通視無遮擋、電臺有良好覆蓋區(qū)域的地方, 首選是測區(qū)中央地區(qū)。

　　(3) 為防止多路徑效應(yīng)和數(shù)據(jù)鏈的丟失,基準(zhǔn)站200 米范圍內(nèi)應(yīng)無高壓電線、電視差轉(zhuǎn)臺、無線電發(fā)射臺等干擾源, 周圍應(yīng)無GPS信號反射源。

　　(4) 基準(zhǔn)站電臺的天線應(yīng)架設(shè)在GPS接收機(jī)主機(jī)的北方。因為南北極附近是衛(wèi)星的空洞區(qū)。

　　RTK施測及放樣

　　在測區(qū)首級控制的基礎(chǔ)上, 利用點校正方法, 求解坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換參數(shù) 選擇對天通視較好, 四周無各種強(qiáng)電磁干擾源的地方設(shè)置基準(zhǔn)站。當(dāng)測區(qū)可見GPS衛(wèi)星數(shù)在5顆以上、PDOP

　　值小于6時, 一般只需5～15秒就可完成初始化而得到固定解。每臺移動站只需一人即可進(jìn)行測量作業(yè), 每次開始作業(yè)應(yīng)對已知控制點進(jìn)行檢查, 確保系統(tǒng)無誤后, 應(yīng)用GPS電子手簿即可進(jìn)行地形地物點、勘探坑道的采集或勘探線剖面、勘探工程點的放樣作業(yè), 每點采集記錄時間約1～10秒。實時動態(tài)RTK數(shù)據(jù)處理相對簡單,外業(yè)測量采集的實測坐標(biāo)通過手簿的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng), 直接下載到計算機(jī)內(nèi)。可進(jìn)行圖形編輯, 也可經(jīng)整理、分類、判斷形成文件后直接打印出來。在勘探工程點放樣上, RTK同樣能實時地提供導(dǎo)航數(shù)據(jù), 不僅可以使你快速找到點位, 而且能提供定位精度。如在勘探線上加放點和測點, 依據(jù)GPS電子手簿顯示的定線導(dǎo)航數(shù)據(jù)同樣能使你快速上線。利用GPS—RTK放樣, 無需對講機(jī)傳遞導(dǎo)航數(shù)據(jù)和方向, GPS電子手簿導(dǎo)航畫面讓你輕松快速上點、上線, 極大提高了工作效率, 減輕了測量人員的工作強(qiáng)度3　RTK應(yīng)用及定位精度分析

　　貴州興仁某礦區(qū)地勢起伏不大, 天空開闊,除個別地方外對RTK作業(yè)無大的影響。該工程控制測量、勘探剖面線、勘探工程點的放樣均采用RTK作業(yè)。重復(fù)測量同一控制點的坐標(biāo)較差統(tǒng)計表, 見表1。相鄰觀測點間全站儀實測和RTK實測距離抽樣檢查比較, 見表2。

　　表1　重復(fù)測量同一控制點的坐標(biāo)較差m

　　Table 1 Coordinate difference ofmeasure the same

　　one control point repeatedlym

　　點號△X △Y △Z

　　GPS3 01009 01004 01004

　　GPS10 01007 01003 01005

　　N1 01012 01002 01009

　　N8 01005 01003 01008

　　N21 01010 01002 01006

　　N35 01004 01011 01012

　　表2 　相鄰觀測點間全站儀實測和RTK實測距離較差m

　　Table 2　Differentmeasurements of electronic total staTIon

　　and RTK between adjacent observaTIon pointsm

　　點號

　　全站儀實測

　　距離

　　RTK實測

　　距離

　　較差

　　5　6 1101235 1101231 01004

　　10　11 851638 851632 01006

　　11　12 1651700 1651707 01008

　　20　21 1151657 1151649 01008

　　29　30 1951623 1951612 01011

　　從上表來看, RTK測量既可以實時提供點位坐標(biāo)和高程, 又可實時知道測量點位精度, 能夠較大地提高工作效率。同時從測量結(jié)果來看,RTK測量點位精度可達(dá)厘米級, 完全能夠滿足礦山測量的需要。