郭文龍

（中鋼集團(tuán)山東礦業(yè)有限公司，山東 臨沂 277700）

礦山建設(shè)采礦期間，需要對(duì)礦山方面實(shí)際情況進(jìn)行有效測(cè)量，為礦山建設(shè)提供數(shù)據(jù)信息支持，通過(guò)GPS-RTK科學(xué)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)礦山精度化測(cè)量。對(duì)此，深入研究礦山實(shí)測(cè)期間GPS-RTK科學(xué)技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐，有著一定現(xiàn)實(shí)意義及價(jià)值。

1 GPS-RTK技術(shù)

1.1 概念

GPS-RTK科學(xué)技術(shù)，以載波具體相位測(cè)量技術(shù)、數(shù)據(jù)信息傳輸性技術(shù)為基準(zhǔn)，將載波具體相位測(cè)量作為主要參數(shù)，稱之為時(shí)效性差分測(cè)繪技術(shù)。該項(xiàng)測(cè)繪技術(shù)有效融合了GPS及數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)雀黜?xiàng)技術(shù)，可進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)化計(jì)算及高效處理分析，可在2s以內(nèi)高效獲得具體位置數(shù)據(jù)信息[1]。

1.2 原理

GPS-RTK這種技術(shù)基本運(yùn)用原理即為：自所在高精準(zhǔn)度取點(diǎn)位首級(jí)控點(diǎn)實(shí)施接收機(jī)合理架設(shè)，并把它作為參照點(diǎn)開(kāi)展衛(wèi)星連續(xù)性地觀測(cè)分析，該流動(dòng)站內(nèi)部接收機(jī)實(shí)時(shí)接受衛(wèi)星信號(hào)，可運(yùn)用無(wú)線電系統(tǒng)傳輸設(shè)備接收來(lái)自于基準(zhǔn)站實(shí)時(shí)化觀測(cè)信息，由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件一種定位原理隨機(jī)轉(zhuǎn)換各項(xiàng)參數(shù)，精準(zhǔn)地計(jì)算并顯示出該流動(dòng)站內(nèi)測(cè)量實(shí)際精度、三維坐標(biāo)體系等。

1.3 優(yōu)越性

1.3.1 實(shí)現(xiàn)高效率化礦山測(cè)量

礦山實(shí)測(cè)期間，借助GPS-RTK科學(xué)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)高效化、精準(zhǔn)化信息測(cè)量，與借助全站儀開(kāi)展礦山測(cè)量相比較起來(lái)，借助GPS-RTK科學(xué)技術(shù)開(kāi)展實(shí)測(cè)工作期間所需操作簡(jiǎn)便，僅憑一人即可獨(dú)立將礦山實(shí)測(cè)工作完成，無(wú)需大量人力投入，可實(shí)現(xiàn)高效率化礦山測(cè)量。

1.3.2 實(shí)現(xiàn)精度化測(cè)量定位

GPS-RTK科學(xué)技術(shù)實(shí)測(cè)期間可對(duì)于4000m半徑的范圍內(nèi)實(shí)施準(zhǔn)確測(cè)量，實(shí)際精準(zhǔn)度可達(dá)毫米級(jí)別，如此高精度化實(shí)測(cè)，可促使礦山實(shí)測(cè)定位的信息數(shù)據(jù)能夠更為可靠與準(zhǔn)確，實(shí)現(xiàn)精度化測(cè)量定位[2]。

1.3.3 實(shí)現(xiàn)集成化與自動(dòng)化測(cè)量

GPS-RTK科學(xué)技術(shù)自身測(cè)繪功能較為強(qiáng)大，集成化與自動(dòng)化專業(yè)水平相對(duì)較高，能夠?qū)τ诘V區(qū)信息實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的實(shí)測(cè)操作，實(shí)測(cè)失誤率能夠得以有效降低，實(shí)現(xiàn)集成化與自動(dòng)化礦區(qū)測(cè)量。

2 具體應(yīng)用

2.1 放樣操作

實(shí)施區(qū)域放樣操作，即為控制與碎步操作過(guò)程，借助GPSRTK科學(xué)技術(shù)實(shí)施區(qū)域放樣操作，需將測(cè)區(qū)內(nèi)部控制點(diǎn)確定下來(lái)，合理制定測(cè)量實(shí)施方案，確保能夠滿足于加密的控制網(wǎng)實(shí)際精度標(biāo)準(zhǔn)，控制點(diǎn)處坐標(biāo)和所對(duì)應(yīng)大地的坐標(biāo)均需具有準(zhǔn)確性，需有足夠的放樣數(shù)量，分布范圍需科學(xué)合理，對(duì)各個(gè)測(cè)點(diǎn)間關(guān)系予以有效明確。實(shí)操期間，放樣形式有兩種，即為點(diǎn)放樣和線放樣。廣大技術(shù)員需把設(shè)計(jì)點(diǎn)位的坐標(biāo)輸入至電子手薄內(nèi)，走動(dòng)于場(chǎng)地內(nèi)部，依據(jù)GPS接收裝置命令執(zhí)行操作，放樣所設(shè)計(jì)的點(diǎn)位。經(jīng)實(shí)證分析后可了解到，借助GPS-RTK科學(xué)技術(shù)實(shí)施區(qū)域放樣操作，實(shí)操效率與放樣的精度均可得以保證。

2.2 測(cè)量礦區(qū)

（1）測(cè)量地形現(xiàn)狀。礦山測(cè)量實(shí)踐中，傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)手段需確立圖根點(diǎn)和控制點(diǎn)，并在圖紙的資料上面做好標(biāo)注，以當(dāng)成測(cè)點(diǎn)的記錄。伴隨測(cè)量科學(xué)技術(shù)持續(xù)進(jìn)步與發(fā)展，實(shí)現(xiàn)地物編碼、電子手薄與全站儀密切配合，測(cè)點(diǎn)的記錄方式得以創(chuàng)新，但仍有問(wèn)題存在，也就是不恰當(dāng)?shù)乃辄c(diǎn)拼圖所致返工現(xiàn)象。GPSRTK科學(xué)技術(shù)實(shí)際應(yīng)用期間有著較為廣泛的覆蓋范圍，1個(gè)測(cè)點(diǎn)可滿足于10km半徑測(cè)量操作需求與標(biāo)準(zhǔn)，重復(fù)搭設(shè)設(shè)備、轉(zhuǎn)移控制點(diǎn)等各個(gè)環(huán)節(jié)均可被省略掉，測(cè)量精度能夠得到提升。

（2）測(cè)量土方工程。測(cè)量土方工程，借助GPS-RTK科學(xué)技術(shù)開(kāi)展驗(yàn)收測(cè)量操作，通常某1個(gè)點(diǎn)測(cè)量操作可于2s～4s內(nèi)完成，實(shí)際精度為3cm左右，與成圖軟件相配合后，一體化信息數(shù)據(jù)鏈便可形成，輸入與轉(zhuǎn)抄數(shù)據(jù)環(huán)節(jié)便可省去，可實(shí)現(xiàn)數(shù)字化制圖。實(shí)測(cè)時(shí)，可以最少人員數(shù)量高效化完成采集數(shù)據(jù)、更新填繪、碎部點(diǎn)位采集各個(gè)操作環(huán)節(jié)。礦區(qū)內(nèi)可構(gòu)建起單基站的CORS系統(tǒng)，借助GPS-RTK科學(xué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)化測(cè)量操作，地表便可實(shí)現(xiàn)連續(xù)性與動(dòng)態(tài)化測(cè)量操作。

（3）監(jiān)測(cè)地面變形。受施工技術(shù)、水文、氣候環(huán)節(jié)等所影響，礦區(qū)地面會(huì)有位移、沉降等變形情況出現(xiàn)。監(jiān)測(cè)地面變形，即為對(duì)礦區(qū)地面高程和水平位置實(shí)施動(dòng)態(tài)化觀察，與相鄰的數(shù)據(jù)做好對(duì)比分析，獲取沉降量和位移量相關(guān)數(shù)據(jù)信息。實(shí)測(cè)期間，大部分礦區(qū)內(nèi)會(huì)預(yù)設(shè)好形變的觀測(cè)點(diǎn)和基準(zhǔn)點(diǎn)，促使觀測(cè)網(wǎng)格能夠形成，為測(cè)量精準(zhǔn)度提供保證，充分滿足于地面變形實(shí)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。與傳統(tǒng)的觀測(cè)手段相比，借助GPS-RTK科學(xué)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)由靜態(tài)化采集數(shù)據(jù)逐漸轉(zhuǎn)變成為實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)化監(jiān)測(cè)，實(shí)操結(jié)果精準(zhǔn)度得以大幅度提升，對(duì)于分析礦區(qū)的地面變形十分有利。

2.3 注意要點(diǎn)

（1）控制點(diǎn)資料收集。在使用GPS-RTK技術(shù)測(cè)量前，先對(duì)露天礦山進(jìn)行勘探，收集已有控制點(diǎn)的資料。在使用GPS-RTK測(cè)量?jī)x器進(jìn)行測(cè)量作業(yè)時(shí)，流動(dòng)站地形點(diǎn)的觀測(cè)時(shí)間為2s，控制點(diǎn)是15s?；鶞?zhǔn)站地形點(diǎn)的觀測(cè)時(shí)間為5s，控制點(diǎn)是15s。倘若沒(méi)有控制點(diǎn)，則設(shè)置一個(gè)GPS控制網(wǎng)。為了達(dá)到地面網(wǎng)和GPS網(wǎng)之間的高程與聯(lián)合平差轉(zhuǎn)換，要嚴(yán)格篩選和布設(shè)礦區(qū)的控制點(diǎn)。數(shù)量要在4個(gè)以上，均勻分布。

（2）布置測(cè)點(diǎn)。礦區(qū)實(shí)測(cè)期間，雖GPS-RTK科學(xué)技術(shù)優(yōu)勢(shì)較為突出，但也會(huì)有實(shí)測(cè)偏差情況出現(xiàn)，那么，通過(guò)對(duì)實(shí)測(cè)行為的規(guī)范化監(jiān)管，便可將偏差出現(xiàn)率有效降低。故而，實(shí)測(cè)時(shí)流動(dòng)站和基準(zhǔn)站間距務(wù)必把控于10km范圍，均勻分布控制點(diǎn)，便于開(kāi)展聯(lián)測(cè)操作，將多路徑與點(diǎn)位中的偏差減少；實(shí)測(cè)前期，要求技術(shù)員務(wù)必要了解與掌握礦區(qū)周邊實(shí)際的情況，確保能夠有效發(fā)揮衛(wèi)星系統(tǒng)各項(xiàng)功能，讓各個(gè)測(cè)站相互間的視野維持開(kāi)闊狀態(tài)。礦洞部分因遮擋住衛(wèi)星，會(huì)對(duì)實(shí)測(cè)操作精度產(chǎn)生影響，故若想合理建立測(cè)點(diǎn)，就務(wù)必考慮到這一方面影響因素予以有效把控。此外，在布設(shè)沉降觀測(cè)點(diǎn)方面，以水準(zhǔn)基點(diǎn)為基礎(chǔ)，結(jié)合建筑物地基、結(jié)構(gòu)和荷載特點(diǎn)及各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，將墻標(biāo)、砼樁、鋼標(biāo)等各個(gè)觀測(cè)點(diǎn)布設(shè)好，對(duì)于礦區(qū)內(nèi)高大建筑物基礎(chǔ)與采場(chǎng)上部分地面，做好沉降觀測(cè)點(diǎn)布設(shè)。

（3）礦區(qū)坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換。若想借助GPS-RTK技術(shù)來(lái)獲取WGS-84坐標(biāo)，將WGS-84坐標(biāo)有效轉(zhuǎn)變成地方坐標(biāo)，需先了解該礦區(qū)內(nèi)部控制點(diǎn)中當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)和大地坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)地方坐標(biāo)控制點(diǎn)和靜態(tài)測(cè)量聯(lián)測(cè)，借助處理軟件計(jì)算分析地方坐標(biāo)與WGS-84坐標(biāo)之間轉(zhuǎn)換關(guān)系，把WGS-84坐標(biāo)有效轉(zhuǎn)變成地方坐標(biāo)，借助GPSRTK技術(shù)實(shí)施測(cè)量操作，進(jìn)行各項(xiàng)參數(shù)轉(zhuǎn)換后，獲取三維定位最佳效果。

（4）選擇基準(zhǔn)站。對(duì)于選定基準(zhǔn)站，務(wù)必要考慮選點(diǎn)要在穩(wěn)定巖石上和不易被破壞的穩(wěn)固地方，參照測(cè)量選點(diǎn)埋石的標(biāo)準(zhǔn)。

（5）野外數(shù)據(jù)采集。將GPS主機(jī)和天線準(zhǔn)備好，打開(kāi)GPS主機(jī)電源，GPS主機(jī)自動(dòng)檢索天空中衛(wèi)星，待PDOP＜2接收到5顆以上衛(wèi)星后，電臺(tái)自動(dòng)啟動(dòng)，流動(dòng)站一旦接收到超過(guò)4顆衛(wèi)星及主機(jī)信號(hào)，工作手薄會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟設(shè)置項(xiàng)目和文件名稱，還有投影參數(shù)，井檢查后確定已達(dá)精度標(biāo)準(zhǔn)，即可實(shí)施野外數(shù)據(jù)信息采集操作，以DAT的形式存儲(chǔ)至工作手薄當(dāng)中。

（6）輸送信號(hào)。借助GPS-RTK科學(xué)技術(shù)，流動(dòng)站與基準(zhǔn)站相互間，需通過(guò)脈沖的電信號(hào)實(shí)現(xiàn)有效連接，實(shí)測(cè)時(shí)需防止受電磁干擾，避免觀測(cè)時(shí)間被延長(zhǎng)，為實(shí)測(cè)結(jié)果精準(zhǔn)性提供保證。

（7）參數(shù)轉(zhuǎn)換。GPS-RTK的測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)，處于WGS-84的坐標(biāo)系位置，實(shí)測(cè)應(yīng)用北京1954坐標(biāo)系，兩個(gè)不同坐標(biāo)系所用定位參數(shù)有差異性存在，故坐標(biāo)必然有差異，而具體至礦區(qū)上的差異超過(guò)百米以上，有方向旋轉(zhuǎn)跡象。因而，借助GPS-RTK科學(xué)技術(shù)開(kāi)展實(shí)測(cè)操作前期，務(wù)必要將礦區(qū)基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換的參數(shù)測(cè)定出來(lái)。

（8）時(shí)間觀測(cè)。借助GPS-RTK科學(xué)技術(shù)開(kāi)展礦區(qū)實(shí)測(cè)操作期間，需借助接收裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星信號(hào)接收，將地物坐標(biāo)確定下來(lái)。實(shí)施測(cè)量偏差分析，源自于接收裝置、傳播衛(wèi)星信號(hào)、GPS衛(wèi)星等。傳播衛(wèi)星信號(hào)、GPS衛(wèi)星所致偏差往往難以被消除掉，接收裝置所帶來(lái)偏差則可實(shí)施人為性的干預(yù)。實(shí)測(cè)期間，技術(shù)員需注重觀測(cè)時(shí)間合理選定，把接收裝置PDOD參數(shù)值把控于6.0范圍，盡可能將實(shí)測(cè)結(jié)果偏差所需，為定位精度提供保障。

3 結(jié)語(yǔ)

從總體上來(lái)說(shuō)，憑借著GPS-RTK科學(xué)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)崿F(xiàn)效率化、精度化礦山實(shí)測(cè)操作，為今后更好地發(fā)揮GPS-RTK科學(xué)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，保證礦山實(shí)測(cè)效率與效果，仍然需專業(yè)技術(shù)員積累更多實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，有效把握GPS-RTK科學(xué)技術(shù)要點(diǎn)，為礦山實(shí)測(cè)精準(zhǔn)度與效率提供保證。