本文主要介紹實時動態(tài)定位技術(shù)(GPS - RTK) 在礦山測量中的應用。GPS - RTK技術(shù)應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站上安置一臺GPS接收機, 對所有可見GPS衛(wèi)星進行連續(xù)地觀測,并將其觀測數(shù)據(jù)通過無線電傳輸設備, 實時地發(fā)送給用戶觀測站。在用戶站上, GPS接收機在接收GPS衛(wèi)星信號的同時, 通過無線電傳輸設備,接收基準站傳輸?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,其精度可達到厘米級。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接收設備、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)構(gòu)成。

　　(1) GPS接收設備

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

　　(2) 數(shù)據(jù)傳輸設備

　　數(shù)據(jù)傳輸設備也稱數(shù)據(jù)鏈, 由基準站的無線電發(fā)射臺與用戶站的接收機組成, 其頻率和功率的選擇主要取決于用戶站與基準站的距離、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)準備在實施GPS外業(yè)測量前, 應事先對測區(qū)進行踏勘, 根據(jù)礦山測量的特點完成內(nèi)業(yè)的準備工

　　作, 主要包括以下幾個方面的內(nèi)容:

　　(1) 根據(jù)工程項目, 設定工程名稱

　　(2) 參數(shù)設置: 基準站的數(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,高度截止角通常設定為10度。

　　(3) 若已知坐標轉(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計坐標、線路方位角, 以便野外實時、準確放樣。

　　212 　求定測區(qū)轉(zhuǎn)換參數(shù)

　　礦山測量是在北京坐標系或獨立坐標系上進行的, 這就存在WGS - 84坐標與北京坐標系或獨立坐標系的坐標轉(zhuǎn)換問題。由于RTK作業(yè)要求實時給出當?shù)刈鴺? 這使得坐標轉(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)和基準站坐標。利用高等級控制點同一點的2種坐標求出的轉(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立基準站并采集單點定位WGS - 84 坐標, 然后流動站聯(lián)測3個以上的高等級的控制點, 求解坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)。

　　213 　基準站的安置

　　為保證觀測的精度和提高工作效率, 基準站的安置應滿足下列條件。

　　(1) 基準站可設立在精確坐標的已知點上,也可設立在條件較好的未知點上

　　(2) 基準站安置應選擇在地勢較高、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) 為防止多路徑效應和數(shù)據(jù)鏈的丟失,基準站200 米范圍內(nèi)應無高壓電線、電視差轉(zhuǎn)臺、無線電發(fā)射臺等干擾源, 周圍應無GPS信號反射源。

　　(4) 基準站電臺的天線應架設在GPS接收機主機的北方。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)首級控制的基礎上, 利用點校正方法, 求解坐標系統(tǒng)轉(zhuǎn)換參數(shù) 選擇對天通視較好, 四周無各種強電磁干擾源的地方設置基準站。當測區(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行測量作業(yè), 每次開始作業(yè)應對已知控制點進行檢查, 確保系統(tǒng)無誤后, 應用GPS電子手簿即可進行地形地物點、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通過手簿的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng), 直接下載到計算機內(nèi)。可進行圖形編輯, 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, 無需對講機傳遞導航數(shù)據(jù)和方向, GPS電子手簿導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度3　RTK應用及定位精度分析

　　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)。重復測量同一控制點的坐標較差統(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　重復測量同一控制點的坐標較差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測量點位精度可達厘米級, 完全能夠滿足礦山測量的需要。