GPS-RTK在矿山测量中的应用及其存在问题认识实践

赵少锋

（华北有色工程勘察院有限公司，河北 石家庄 050024）

1 GPS-RTK技术概述

GPS-RTK技术是一种以GPS为基础的实时载波相位差分测量技术，主要应用的原理是将GPS技术以及数传技术互相结合，能够对矿山进行实地测算和数据处理，并且能够在极短时间内获得高度精准的位置信息。RTK技术的主要优点是作业难度比较小，测量效率相对较高，并且其自动化集成化程度比较高，具有强大的测绘功能，在进行矿山测量作业时，仅需要一到两人就可以进行操作测量，极大地节省人力投入，同时能够对数据进行高效处理。

2 GPS-RTK技术在矿山测量中的应用

2.1 应用于地图测绘工作

矿山测量的工作内容包括地图测绘工作，在传统的矿山测量过程中，一般会使用经纬仪搭配小平板进行测量。然后对外业进行测量时，主要是用全站仪进行观测，一般使用大比例尺测图软件成图形成半野外数字化测图。而现在一般对野外进行测量时，使用全站仪完成测量完成数字化测图工作，使用光学仪器测图技术进行测量时，第一步要布设首级控制，第二步布设图根控制点，最后才能进行碎部测量工作。在测图过程中必须保证测站和观测点之间的光学通视性。一般情况下，需要2到3个工作人员才能完成测绘工作。而使用用GPS-RTK技术进行测量工作，可以省略逐级布设首级控制和图根控制的阶段，直接在矿区基本控制点上架设基准站进行RTK测图工作，并且在测图过程中仅需一人使用GPS流动接收机，在需要采集坐标的点上呆上几秒钟就可以获得碎部点的三维坐标。与此同时，搭配高性能的电子手簿在野外测量过程中，可以实时观测测图效果，并对其进行及时检查，尽快修正测图过程中存在的错误情况，能够在极大程度上提高测图效率和测图准确性[1]。

2.2 应用于施工放样工作

施工放样工作也是矿山测量的主要内容之一，在矿山企业地质钻探、地球物理勘探、土地复垦、场地平整、道路测试以及土木工程施工过程中都需要进行施工放样工作。常规的施工放样方法比较多，主要包括：经纬仪交会方法、全站仪坐标方法、全站仪边角法等，但是这些放样方法都需要观测仪器和观测目标之间的地面光学通视性。如果在复杂地形中就需要借助比较多的辅助手段，才能够完成施工放样工作，在一定程度上会影响施工放样工作的效率。而使用GPS-RTK放样技术，可以事先将设计好的点位坐标输入到电子手簿中，然后在现场使用GPS流动接收机，会自动提示工作人员走到放样位置，能够提高施工放样效率。并且可以将施工放样工作的人员控制在一人到两人左右，能够节约人力资源的投入。

3 GPS-RTK技术在应用过程中存在的问题

3.1 GPS-RTK技术固有问题

GPS-RTK技术本身的精度比较高，速度比较快，在测量过程中具有较大的灵活性，但是GPS-RTK技术是以GPS技术为基础的。因此，会受到GPS技术的固有缺陷的影响，主要表现在以下方面：第一，在卫星有严重遮挡的地方。例如高大的建筑物旁、大树下、煤矿井下等，可能会导致RTK机不能正常工作。第二，在无线电干扰严重的地方。例如高压输电线附近或者微波站周围，也可能会导致GPS-RTK不能正常工作。第三，就是多路径反射严重的地方。例如岩石裸露的山坡，玻璃外层的办公大楼以及平静的水面等，都可能会对测量过程造成严重影响，导致测量数据严重误差。

在使用GPS-RTK技术时，需要对以上区域的不利环境进行全面掌握，要尽量避开这些地方，防止测量数据获取不正常。而且全站仪测量技术不会受到无线电干扰以及多路径干扰，在上述不利地区进行测量时，可以使用全站仪进行测量作业，尤其是山区的峡谷地带和森林区域，全站仪测量的精度和可靠性会更高[2]。

3.2 RTK信号覆盖不全面问题

在GPS-RTK技术使用过程中，信号会对RTK技术产生重要影响，在实际测量过程中，高楼、林区以及矿坑等都会受到一定情况的限制，导致RTK基准信号不能进行大面积的覆盖，从而导致在测量过程中出现一些测量盲区。这样可能会对RTK实时测量工作造成一定阻碍，在有些矿区信号能够达到全覆盖时，但是信号强度比较弱，也可能会影响测量工作的稳定性和精准度。为了解决信号限制的问题，专业人员对其进行研究后，提出的有效解决措施，可以利用中继站技术增设网络物理接收设备。然后将RTK基准站的信号进行差分扩散，这样可以对测量区域内的信号进行全覆盖。借此解决测量盲区问题，提高RTK测量工作的稳定性和精准度。

3.3 精度以及稳定性问题

质量不同和型号不同的RTK测量数值精准度以及稳定性的差别比较大。并且在测量过程中可能会受到天气条件、卫星数据链传输等情况的影响，导致这些差别在不断增加。从而导致矿山测量的稳定性和精准度出现问题，为了解决这种情况，在矿山测量工作中，一定要选择精准度以及稳定性比较好的RTK机，选择质量较高的测量机器。并且在布设控制点时，要在周围增设一些检核点，这样可以对RTK测量的结果以及质量进行检验，能够在一定程度上增强测量的精准度和稳定性。

3.4 高程异常值问题

使用RTK技术对山区、高原等高层起伏比较大的测量区域进行测量时，可能会出现比较大的误差。会影响大地高程以及海拔高程之间的转换，增加两者之间的转换工作难度，并且可能会导致转换值的准确度受到影响，很容易出现异常值。这些异常值的出现，会导致整个测量工作质量出现问题。并且会在一定程度上影响测量工作的效率。为了对高程异常值的问题进行解决，对各个测量点进行测量时，需要保证测区内分布均匀的控制点进行联测，这样才能够获得正确的高程转换参数[3]。

3.5 电离层干扰问题

在使用GPS-RTK技术进行矿山测量时，发现在中午时分进行测量，可能会受到电离层的干扰。然后利用RTK技术测量时，接收到的卫星数可能会不稳定，有时候多有时候少。不能接受到来自全五颗卫星的数据，可能就会导致初始化时间比较长，甚至不能初始化，这样就可能影响测量工作，导致其不能正常进行。但是在上午11点之前和下午03:30分之后，电离层干扰程度会降低，RTK测量的速度和精准度都会得到提高。因此，为了减少电离层对RTK测量工作的影响，可以进行分时段进行测量，避开上午11点到下午03:30之间的时间段。

4 结语

综上所述，GPS-RTK技术的定位精度比较高，定位速度相对较快，并且具有较高的自动化程度，能够在一定程度上提高矿山测量的测量精度。在使用GPS-RTK技术进行测图工作或者放样工作时，需要对外界环境和单位质量进行密切关注，要使用一定的技术手段以及质量控制措施保证GPS-RTK技术能够满足矿山地图测绘和施工放样工作的要求。因此，必须关注GPS-RTK技术在应用过程中的问题，对这些问题进行有效的改进和解决，才能够确保GPS-RTK在矿山测量中的有效应用和准确应用，提高矿山测量的效率和精度。