GPS-RTK技术在矿山测量中的应用分析

时间：2024-10-31

郭文龙

（中钢集团山东矿业有限公司，山东临沂 277700）

矿山建设采矿期间，需要对矿山方面实际情况进行有效测量，为矿山建设提供数据信息支持，通过GPS-RTK科学技术，能够实现对矿山精度化测量。对此，深入研究矿山实测期间GPS-RTK科学技术应用实践，有着一定现实意义及价值。

1 GPS-RTK技术

1.1 概念

GPS-RTK科学技术，以载波具体相位测量技术、数据信息传输性技术为基准，将载波具体相位测量作为主要参数，称之为时效性差分测绘技术。该项测绘技术有效融合了GPS及数据信息传输等各项技术，可进行数据实时化计算及高效处理分析，可在2s以内高效获得具体位置数据信息[1]。

1.2 原理

GPS-RTK这种技术基本运用原理即为：自所在高精准度取点位首级控点实施接收机合理架设，并把它作为参照点开展卫星连续性地观测分析，该流动站内部接收机实时接受卫星信号，可运用无线电系统传输设备接收来自于基准站实时化观测信息，由计算机系统软件一种定位原理随机转换各项参数，精准地计算并显示出该流动站内测量实际精度、三维坐标体系等。

1.3 优越性

1.3.1 实现高效率化矿山测量

矿山实测期间，借助GPS-RTK科学技术可实现高效化、精准化信息测量，与借助全站仪开展矿山测量相比较起来，借助GPS-RTK科学技术开展实测工作期间所需操作简便，仅凭一人即可独立将矿山实测工作完成，无需大量人力投入，可实现高效率化矿山测量。

1.3.2 实现精度化测量定位

GPS-RTK科学技术实测期间可对于4000m半径的范围内实施准确测量，实际精准度可达毫米级别，如此高精度化实测，可促使矿山实测定位的信息数据能够更为可靠与准确，实现精度化测量定位[2]。

1.3.3 实现集成化与自动化测量

GPS-RTK科学技术自身测绘功能较为强大，集成化与自动化专业水平相对较高，能够对于矿区信息实现自动化的实测操作，实测失误率能够得以有效降低，实现集成化与自动化矿区测量。

2 具体应用

2.1 放样操作

实施区域放样操作，即为控制与碎步操作过程，借助GPSRTK科学技术实施区域放样操作，需将测区内部控制点确定下来，合理制定测量实施方案，确保能够满足于加密的控制网实际精度标准，控制点处坐标和所对应大地的坐标均需具有准确性，需有足够的放样数量，分布范围需科学合理，对各个测点间关系予以有效明确。实操期间，放样形式有两种，即为点放样和线放样。广大技术员需把设计点位的坐标输入至电子手薄内，走动于场地内部，依据GPS接收装置命令执行操作，放样所设计的点位。经实证分析后可了解到，借助GPS-RTK科学技术实施区域放样操作，实操效率与放样的精度均可得以保证。

2.2 测量矿区

（1）测量地形现状。矿山测量实践中，传统的测量技术手段需确立图根点和控制点，并在图纸的资料上面做好标注，以当成测点的记录。伴随测量科学技术持续进步与发展，实现地物编码、电子手薄与全站仪密切配合，测点的记录方式得以创新，但仍有问题存在，也就是不恰当的碎点拼图所致返工现象。GPSRTK科学技术实际应用期间有着较为广泛的覆盖范围，1个测点可满足于10km半径测量操作需求与标准，重复搭设设备、转移控制点等各个环节均可被省略掉，测量精度能够得到提升。

（2）测量土方工程。测量土方工程，借助GPS-RTK科学技术开展验收测量操作，通常某1个点测量操作可于2s～4s内完成，实际精度为3cm左右，与成图软件相配合后，一体化信息数据链便可形成，输入与转抄数据环节便可省去，可实现数字化制图。实测时，可以最少人员数量高效化完成采集数据、更新填绘、碎部点位采集各个操作环节。矿区内可构建起单基站的CORS系统，借助GPS-RTK科学技术实现实时化测量操作，地表便可实现连续性与动态化测量操作。

（3）监测地面变形。受施工技术、水文、气候环节等所影响，矿区地面会有位移、沉降等变形情况出现。监测地面变形，即为对矿区地面高程和水平位置实施动态化观察，与相邻的数据做好对比分析，获取沉降量和位移量相关数据信息。实测期间，大部分矿区内会预设好形变的观测点和基准点，促使观测网格能够形成，为测量精准度提供保证，充分满足于地面变形实测标准。与传统的观测手段相比，借助GPS-RTK科学技术，能够实现由静态化采集数据逐渐转变成为实时动态化监测，实操结果精准度得以大幅度提升，对于分析矿区的地面变形十分有利。

2.3 注意要点

（1）控制点资料收集。在使用GPS-RTK技术测量前，先对露天矿山进行勘探，收集已有控制点的资料。在使用GPS-RTK测量仪器进行测量作业时，流动站地形点的观测时间为2s，控制点是15s。基准站地形点的观测时间为5s，控制点是15s。倘若没有控制点，则设置一个GPS控制网。为了达到地面网和GPS网之间的高程与联合平差转换，要严格筛选和布设矿区的控制点。数量要在4个以上，均匀分布。

（2）布置测点。矿区实测期间，虽GPS-RTK科学技术优势较为突出，但也会有实测偏差情况出现，那么，通过对实测行为的规范化监管，便可将偏差出现率有效降低。故而，实测时流动站和基准站间距务必把控于10km范围，均匀分布控制点，便于开展联测操作，将多路径与点位中的偏差减少；实测前期，要求技术员务必要了解与掌握矿区周边实际的情况，确保能够有效发挥卫星系统各项功能，让各个测站相互间的视野维持开阔状态。矿洞部分因遮挡住卫星，会对实测操作精度产生影响，故若想合理建立测点，就务必考虑到这一方面影响因素予以有效把控。此外，在布设沉降观测点方面，以水准基点为基础，结合建筑物地基、结构和荷载特点及各项标准，将墙标、砼桩、钢标等各个观测点布设好，对于矿区内高大建筑物基础与采场上部分地面，做好沉降观测点布设。

（3）矿区坐标的转换。若想借助GPS-RTK技术来获取WGS-84坐标，将WGS-84坐标有效转变成地方坐标，需先了解该矿区内部控制点中当地坐标和大地坐标，实现地方坐标控制点和静态测量联测，借助处理软件计算分析地方坐标与WGS-84坐标之间转换关系，把WGS-84坐标有效转变成地方坐标，借助GPSRTK技术实施测量操作，进行各项参数转换后，获取三维定位最佳效果。

（4）选择基准站。对于选定基准站，务必要考虑选点要在稳定岩石上和不易被破坏的稳固地方，参照测量选点埋石的标准。

（5）野外数据采集。将GPS主机和天线准备好，打开GPS主机电源，GPS主机自动检索天空中卫星，待PDOP＜2接收到5颗以上卫星后，电台自动启动，流动站一旦接收到超过4颗卫星及主机信号，工作手薄会自动开启设置项目和文件名称，还有投影参数，井检查后确定已达精度标准，即可实施野外数据信息采集操作，以DAT的形式存储至工作手薄当中。

（6）输送信号。借助GPS-RTK科学技术，流动站与基准站相互间，需通过脉冲的电信号实现有效连接，实测时需防止受电磁干扰，避免观测时间被延长，为实测结果精准性提供保证。

（7）参数转换。GPS-RTK的测点坐标，处于WGS-84的坐标系位置，实测应用北京1954坐标系，两个不同坐标系所用定位参数有差异性存在，故坐标必然有差异，而具体至矿区上的差异超过百米以上，有方向旋转迹象。因而，借助GPS-RTK科学技术开展实测操作前期，务必要将矿区基准转换的参数测定出来。

（8）时间观测。借助GPS-RTK科学技术开展矿区实测操作期间，需借助接收装置来实现卫星信号接收，将地物坐标确定下来。实施测量偏差分析，源自于接收装置、传播卫星信号、GPS卫星等。传播卫星信号、GPS卫星所致偏差往往难以被消除掉，接收装置所带来偏差则可实施人为性的干预。实测期间，技术员需注重观测时间合理选定，把接收装置PDOD参数值把控于6.0范围，尽可能将实测结果偏差所需，为定位精度提供保障。