GPS-RTK在矿山测量中的应用研究:GPS测量原理及应用

　　摘要 RTK技术是GPS测量技术发展中的一个新突破，在测量领域中已得到广泛的应用，尤其在高原地区矿山测量中非常适用。本文分析了GPS-RTK技术具体应用中的优势和缺点，并就RTK 技术在实际应用中遇到的问题提出相关的见解。
　　关键词 GPS-RTK技术；矿山测量；应用技术；优势
　　中图分类号TP31 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）34-0102-02
　　0 引言
　　矿山测量主要指的是矿山控制测量，矿山工程测量，矿山地形测量以及矿山地形图的编绘等方面。目的是在矿山建设和采矿过程中，为矿山的规划设计、勘探建设、生产和运营管理以及矿山报废等进行的测绘工作。
　　传统的测量方法，费工费时，要求两点间通视，且精度分布不均匀，外业测量时不知其精度。GPS-RTK技术是一种载波相位差分GPS技术，以其高精度、全天候、高效率、多功能、操作简便、应用广泛等特点著称，尤其在高海拔地区作业，降低了外业观测强度和内业计算工作量，提高了工作效率。
　　1 RTK定位技术特点
　　RTK（Real-Time-Kinematic）技术是GPS 实时载波相位差分的简称它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度。在RT K作业模式下，基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，还要采集GPS观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理。流动站可处于静止状态，也可处于运动状态。RTK技术的关键在于数据处理技术和数据传输技术。
　　2 RTK 的工作原理
　　实时动态（RTK）定位系统由基准站、流动站和数据链组成，建立无线数据通讯是实时动态测量的保证，其原理是取点位精度较高的首级控制点作为基准点，安置一台接收机作为参考站，对卫星进行连续观测，流动站上的接收机在接收卫星信号的同时，通过无线电传输设备接收基准站上的观测数据，流动站上的计算机（手簿）根据相对定位的原理实时计算显示出流动站的3维坐标和测量精度。这样用户就可以实时监测待测点的数据观测质量和基线解算结果的收敛情况，根据待测点的精度指标，确定观测时间，从而减少冗余观测，提高工作效率
　　3 RTK 技术在矿山测量中的应用
　　RTK的应用主要是测量各个观测点的两维坐标，从而得到测点的水平移动变形数据。笔者进行了大量的观测工作。通过实测资料分析，下面结合RTK 技术特点和实际应用体会，说明其在测量工作中的便利。
　　1）减少了人员投入。RTK测图只需3~4人便可完成，且作业效率和精度大大提高，出错率减少。基准站安置好以后在仪器有效作业半径内不需迁站；
　　2）在控制点上安置好基准站以后，便可用流动站测量，无需再更多布设测图图根点；
　　3）在矿区，可以用RTK 直接测设图根控制点配合全站仪进行测图，大大提高测图精度和速度；
　　4）在矿区工程测量中，有时候需要现场知道坐标及精度，如果采用普通测量方式是办不到的，而采用RTK技术，就能够现场提供实时三维坐标，并且还能查看坐标的精度。
　　4 RTK技术的优点
　　1）测量精度高
　　RTK基线向量的相对精度一般在10-5~10-9之间，这是普通测量方法很难达到的。
　　2）选点灵活、不需要造标、费用低
　　不要求测站间相互通视，不需要建造觇标，大大降低了布网费用。
　　3）全天侯作业
　　不受地形、气候、季节等诸多因素的影响，在任何时间任何气候条件下均可以进行GPS观测。
　　5）观测时间短
　　布设一般等级的控制网时在每个测站上的观测时间一般在1~2个小时左右。
　　6）操作简便
　　对作业条件要求不高，数据传输、处理、存储能力强，与计算机、全站仪等测量仪器通信方便。
　　7）观测处理自动化
　　布设控制网观测工程和数据处理过程均是高度自动化的。
　　5 RTK技术的缺点
　　虽然RTK技术在矿山测量中有较广阔的应用前景, 但经过工程实践证明，GPS-RTK技术存在以下方面不足。
　　1）受信号影响
　　因矿洞受地面影响无法接到信号，所以RTK只适合露天作业；在露天矿的矿坑内、排土场的下面、林区及高大的楼房附近等都不利于RTK 基准信号的大面积覆盖，这可能导致一些区域出现RTK作业盲区，不能实现RTK 实时测量。针对这种现状，我们应该采取GPS与全站仪相结合，GPS定位，全站仪辅助测量的方法进行作业。
　　2）天空环境影响
　　GPS接收机受卫星情况、数据连接情况，以及电离层、对流层、云层折射误差的影响，接收到的卫星数量少，常常接收到不足5颗卫星；因此就会出现初始化时间过长甚至不能初始化，也就无法进行测量作业；所以在采用GPS进行作业时应选择周围无建筑物遮挡、无高压电、天空晴朗的的有利环境。
　　3）高程异常值问题
　　RTK 作业模式要求高程的转换必须精确,在高原地区，高程起伏较大的地区，尤其在山区、矿区，存在较大误差，这就让GPS大地高程转换至海拔高程的工作变得相对困难，精度也不均匀，致使露天矿验收采集的野外数据高程精度极大降低，同时也带来了测量技术上的风险。为了很好的解决这个问题，应与测区分布均匀的控制点联测，求得精确的高程转换参数。
　　6 结论
　　在科学技术飞速发展的今天，RTK（GPS）测量新技术给测绘工作尤其是高原测量工作带来了巨大的变化，它改变了传统的测量模式，它能够实时完成厘米级定位精度和在不通视的情况下远距离测量坐标，它具有需要的测量人员少、速度快、不需要同时观测、精度高等特点，能够极大地提高工作效率，值得大力推广。
　　
　　参考文献
　　[1]罗斐，邵金强.1RTK技术在公路测量中的综合应用[J].地矿测绘，2006.
　　[2]胡伍生，等.GPS测量原理及其应用[M].北京：人民交通出版社，2003.
　　[3]李强.RTK在矿山测量中的引用研究[J].矿山测量，2010.