(GPS) RTK技術(shù)在礦區(qū)工程測量中的應(yīng)用體會

1、(GPS) RTK技術(shù)在現(xiàn)代礦山測量中的應(yīng)用體會摘要 ：隨著社會進步 ，現(xiàn)代礦山測量的工作重要性日益顯現(xiàn) ，礦山測量工作者的任務(wù)也在加重。測量新技術(shù)RTK定位技術(shù)在礦山測量多方面的應(yīng)用將極大地提高測量工作效率和成果的可靠性 ，隨著其技術(shù)的不斷成熟，具有很大的技術(shù)推廣價值。 關(guān)鍵詞 ：現(xiàn)代礦山測量 ； RTK定位技術(shù) ；應(yīng)用體會 一、RTK定位技術(shù)簡介 實時動態(tài)測量(RTK) Real TimeKinematic定位技術(shù)是基于載波相位觀測值的實時動態(tài)GPS定位技術(shù)，它是GPS測量技術(shù)發(fā)展中的一個新突破，它能夠?qū)崟r地提供測站點在指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果，并達(dá)到厘米級精度。在RTK作業(yè)模式下，基準(zhǔn)

2、站通過數(shù)據(jù)鏈將其觀測值和測站坐標(biāo)信息一起傳送給流動站。流動站不僅通過數(shù)據(jù)鏈接收來自基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)，還要采集來自GPS衛(wèi)星的觀測數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測值進行實時處理。流動站可處于靜止?fàn)顟B(tài)，也可處于運動狀態(tài)。RTK技術(shù)的關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)處理技術(shù)和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。 RTK技術(shù)優(yōu)點 (1)作業(yè)效率高：在一般的地形地勢下，高質(zhì)量的RTK設(shè)站一次即可測完4km半徑的測區(qū)，大大減少了傳統(tǒng)測量所需的控制點數(shù)量和測量儀器的“搬站”次數(shù)，僅需一人操作，在一般的電磁波環(huán)境下幾秒鐘即得一點坐標(biāo)，作業(yè)速度快，勞動強度低，節(jié)省了外業(yè)費用，提高了勞動效率。 (2)定位精度高，數(shù)據(jù)安全可靠，沒有誤差積累：只要滿足RTK的基本工

3、作條件，在一定的作業(yè)半徑范圍內(nèi)(一般為4km) ，RTK的平面精度和高程精度都能達(dá)到厘米級。RTK技術(shù)當(dāng)前的測量精度平面10 mm + 2 ppm；高程20mm + 2ppm。 (3)降低了作業(yè)條件要求： RTK技術(shù)不要求兩點間滿足光學(xué)通視，只要求滿足“電磁波通視”。因此，和傳統(tǒng)測量相比， RTK技術(shù)受通視條件、能見度、氣候、季節(jié)等因素的影響和限制較小，在傳統(tǒng)測量看來由于地形復(fù)雜、地物障礙而造成的難通視地區(qū)，只要滿足RTK的基本工作條件，它也能輕松地進行快速的高精度定位作業(yè)。 (4) RTK作業(yè)自動化、集成化程度高，測繪功能強大。 RTK可勝任各種測繪內(nèi)、外業(yè)。流動站利用內(nèi)裝式軟件控制系統(tǒng)，無

4、需人工干預(yù)便可自動實現(xiàn)多種測繪功能，使輔助測量工作極大減少，減少人為誤差，保證了作業(yè)精度。 (5)操作簡便，容易使用，數(shù)據(jù)處理能力強：只要在設(shè)站時進行簡單的設(shè)置，就可以邊走邊獲得測量結(jié)果或進行坐標(biāo)放樣。數(shù)據(jù)輸入、存儲、處理、轉(zhuǎn)換和輸出能力強，能方便快捷地與計算機、其它測量儀器通信，手簿軟件的使用簡單易學(xué)。 二、RTK定位技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用 1、在礦區(qū)地形圖和地籍圖測繪中的應(yīng)用。礦區(qū)地理信息的采集和管理、礦區(qū)儲量管理和開采監(jiān)督、礦區(qū)土地復(fù)墾開發(fā)和生態(tài)環(huán)境整治、礦區(qū)規(guī)劃建設(shè)等都離不開大量的圖紙測繪工作，而且由于社會發(fā)展快、礦區(qū)地表變化日新月異，為了能給決策層提供準(zhǔn)確的信息，必然對圖紙的現(xiàn)勢性要

5、求高。礦山測量工作者需要不斷地對礦區(qū)地形圖進行補測和修測并測繪大量的專用地籍圖、規(guī)劃地形圖，而RTK的技術(shù)特點給我們的測圖工作帶來很大的便捷，與傳統(tǒng)測量手段相比大大減小了工作量，提高了工作效率。 結(jié)合上述RTK技術(shù)特點和實際應(yīng)用體會，說明一下其在測圖工作中的便利。 (1)減少了人員投入。RTK測圖只需2 -3人便可完成，且作業(yè)效率和精度大大提高，出錯率減少。基準(zhǔn)站安置好以后在儀器有效作業(yè)半徑內(nèi)不需遷站。 (2)在控制點（或任意制高點）上安置好基準(zhǔn)站以后，便可用流動站測量，無需再布設(shè)測圖圖根點進行圖根控制測量了。 (3)在建筑物密集區(qū)，用RTK測設(shè)圖根控制點配合全站儀進行測圖，會大大提高測圖精度

6、和速度。 2、在礦區(qū)工程測量中的應(yīng)用。礦區(qū)工程測量(除井巷工程)主要包括：礦區(qū)地面建設(shè)工程測量、土地勘測定界、地面三維空間定位、開采沉陷地表巖移站觀測、開采災(zāi)害防護與監(jiān)測等項工作。由于RTK能夠?qū)崟r地提供測站點在指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果，并且各種機型均具有坐標(biāo)放樣功能，其在工程定位和工程放樣中的便利不必贅述，本文重點介紹一下其在開采損害監(jiān)測和地表巖移站觀測中的應(yīng)用。GPS技術(shù)近年來被廣泛應(yīng)用于礦區(qū)開采損害監(jiān)測的變形觀測中，主要有兩種方式：周期性觀測和基準(zhǔn)站連續(xù)運行監(jiān)測方式。由于連續(xù)運行監(jiān)測方式需要每個監(jiān)測點上都固定一臺GPS雙頻接收機 ，系統(tǒng)運行成本太高，在礦山?jīng)]有應(yīng)用推廣價值。目前主要采用

7、設(shè)立觀測站進行周期性觀測的方式。RTK的應(yīng)用主要是測量各個觀測點的兩維坐標(biāo)，從而得到測點的水平移動變形數(shù)據(jù)。筆者所在的龍口礦區(qū) ，近年來與唐山煤科院礦山測量所合作設(shè)立了多個地表巖移觀測站，并進行了大量的觀測工作。通過實測資料分析 ，對 RTK的應(yīng)用得到如下幾個方面的體會：(1)巖移觀測站的全面觀測中需要測量測線交叉點的坐標(biāo)及進行各個測點的支距測量 ，利用 RTK配置強制歸心裝置測量各個點位坐標(biāo)，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C ，在計算機中進行數(shù)據(jù)分析 ，不但比傳統(tǒng)測量方式測量速度快、數(shù)據(jù)精度高 ，而且數(shù)據(jù)分析方便。根據(jù)比較統(tǒng)計，相比用經(jīng)緯儀和全站儀測量 ，工作效率能夠提高一倍 ，數(shù)據(jù)精度穩(wěn)定、質(zhì)量高、出錯

8、率少。 (2)觀測站周圍應(yīng)設(shè)立2-3個高精度測量控制點 ，控制點應(yīng)與礦區(qū)控制點進行聯(lián)測 (最好用靜態(tài) GPS)并盡量設(shè)置在地質(zhì)條件穩(wěn)定的制高點上，控制點離觀測線的距離不超過 4 km，周圍多路徑效應(yīng)影響因素盡量要少。每次測量參考站應(yīng)安置在同一控制點上，用其它控制點檢核。當(dāng)測區(qū)內(nèi)有GPS永久性跟蹤站、國家A或B級網(wǎng)點、GPS地殼形變監(jiān)測點時，應(yīng)首先選用作參考站點明了這一點。解決這類問題的有效辦法是把基準(zhǔn)站布設(shè)在測區(qū)中央的最高點上。 (4)初始化能力和所需時間問題。在山區(qū)、一般林區(qū)、城鎮(zhèn)密樓區(qū)等地作業(yè)時， GPS衛(wèi)星信號被阻擋機會較多，容易造成失鎖，采用RTK作業(yè)時有時需要經(jīng)常重新初始化。這樣測量

9、的精度和效率都受影響。解決這類問題的辦法主要是選用初始化能力強、所需時間短的RTK機型。 (5)高程異常問題。RTK作業(yè)模式要求高程的轉(zhuǎn)換必須精確，但我國現(xiàn)有的高程異常圖在有些地區(qū)，尤其是山區(qū)，存在較大誤差，在有些地區(qū)還是空白，這就使得將GPS大地高程轉(zhuǎn)換至海拔高程的工作變得相當(dāng)困難，精度也不均勻。 (6)電量不足問題。RTK耗電量較大，需要多個大容量電池、電瓶才能保證連續(xù)作業(yè)，最好選用汽車用電瓶。 (7)精度和穩(wěn)定性問題。RTK測量的精度較容易受衛(wèi)星狀況、天氣狀況、數(shù)據(jù)鏈傳輸狀況影響。不同質(zhì)量的RTK機型，其精度和穩(wěn)定性差別較大。要解決此類問題，首先要選用精度和穩(wěn)定性都較好的高質(zhì)量機種，然后

10、，要在布設(shè)控制點時多布置一些“多余”控制點，作為RTK測量成果質(zhì)量控制的檢核點。 3RTK的不足及其解決辦法 (1)受衛(wèi)星狀況限制。當(dāng)衛(wèi)星系統(tǒng)位置對美國是最佳的時候 ，世界上有些國家在某一確定的時間段仍然不能很好地被衛(wèi)星所覆蓋，容易產(chǎn)生假值。另外 ，在高山峽谷深處及密集森林區(qū)、城市高樓密布區(qū)，衛(wèi)星信號被遮擋時間較長，使一天中可作業(yè)時間受限制。產(chǎn)生假值問題采用 RTK測量成果的質(zhì)量控制方法可以發(fā)現(xiàn)。作業(yè)時間受限制可由選擇作業(yè)時間來解決。 (2)天空環(huán)境影響。白天中午 ，受電離層干擾大 ，共用衛(wèi)星數(shù)少 ，常接受不到 5顆衛(wèi)星 ，因而初始化時間長甚至不能初始化，也就無法進行測量。我們做過試驗，在同樣

11、的條件和同樣的地點上進行 RTK測量 ，上午 11點之前和下午 3： 30分之后 ， RTK測量結(jié)果準(zhǔn)而快，而中午時分 ，很難進行 RTK測量?？梢娺x擇作業(yè)時段的重要性。 (3)數(shù)據(jù)鏈傳輸受干擾和限制、作業(yè)半徑比標(biāo)稱距離小的問題。RTK數(shù)據(jù)鏈傳輸易受到障礙物如高大山體、高大建筑物和各種高頻信號源的干擾，在傳輸過程中衰減嚴(yán)重 ，嚴(yán)重影響外業(yè)精度和作業(yè)半徑。在地形起伏高差較大的山區(qū)和城鎮(zhèn)密樓區(qū)數(shù)據(jù)鏈傳輸信號受到限制。另外 ，當(dāng)RTK作業(yè)半徑超過一定距離 (一般為幾公里 ，每種機型在不同的環(huán)境又各不相同 )時 ，測量結(jié)果誤差超限 ，所以RTK的實際作業(yè)有效半徑比其標(biāo)稱半徑要小很多 ，工程實踐和專門研

12、究都證研究表明 ， RTK確定整周模糊度的可靠性最高為95% ， RTK比靜態(tài) GPS還多出一些誤差因素如數(shù)據(jù)鏈傳輸誤差等。因此 ，和 GPS靜態(tài)測量相比 ， RTK測量更容易出錯 ，必須進行質(zhì)量控制。 4 質(zhì)量控制的方法主要有：a1已知點檢核比較法 即在布測控制網(wǎng)時用靜態(tài) GPS或全站儀多測出一些控制點 ，然后用 RTK測出這些控制點的坐標(biāo)進行比較檢核 ，發(fā)現(xiàn)問題即采取措施改正。 b1重測比較法 每次初始化成功后 ，先重測 1-2個已測過的 RTK點或高精度控制點 ，確認(rèn)無誤后才進行RTK測量。 c1電臺變頻實時檢測法 在測區(qū)內(nèi)建立兩個以上基準(zhǔn)站 ，每個基準(zhǔn)站采用不同的頻率發(fā)送改正數(shù)據(jù)，流動站用變頻開關(guān)選擇性地分別接收每個基準(zhǔn)站的改正數(shù)據(jù)從而得到兩個以上解算結(jié)果 ，比較這些結(jié)果就可判斷其質(zhì)量高低。 以上方法中