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

1、1 / 8(GPS(GPS RTKRTK 技術(shù)在現(xiàn)代礦山測(cè)量中的應(yīng)用體會(huì)摘要 ：隨著社會(huì)進(jìn)步 ，現(xiàn)代礦山測(cè)量的工作重要性日益顯現(xiàn) ，礦山測(cè)量工作者的任務(wù)也在加重。測(cè)量新技術(shù) RTKRTK 定位技術(shù)在礦山測(cè)量多方面的應(yīng)用將極大地提高測(cè)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(jià) 值。關(guān)鍵詞：現(xiàn)代礦山測(cè)量；RTKRTK 定位技術(shù)；應(yīng)用體會(huì)一、RTKRTK 定位技術(shù)簡介實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量 (RTK(RTKRealRealTimeKiTimeKi nematicnematic 定位技術(shù)是基于載波相位觀測(cè)值的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài) GPSGPS 定位 技術(shù)，它是GPSGPS 測(cè)量技術(shù)發(fā)展中的一個(gè)

2、新突破，它能夠?qū)崟r(shí)地提供 測(cè)站點(diǎn)在指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果，并達(dá)到厘 M M 級(jí)精度。在 RTRT K K 作業(yè)模式下，基準(zhǔn)站通過數(shù)據(jù)鏈將其觀測(cè)值和測(cè)站坐標(biāo)信息一起 傳送給流動(dòng)站。流動(dòng)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 GPSGPS 衛(wèi)星的觀測(cè)數(shù)據(jù)， 并在系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測(cè)值進(jìn)行 實(shí)時(shí)處理。流動(dòng)站可處于靜止?fàn)顟B(tài)，也可處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。RTKRTK 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)。RTKRTK 技術(shù)優(yōu)點(diǎn)(1(1作業(yè)效率高：在一般的地形地勢(shì)下，高質(zhì)量的 RTKRTK 設(shè)站一次 即可測(cè)完 4k4km m半徑的測(cè)區(qū)， 大大減少了傳統(tǒng)測(cè)量所需的控制點(diǎn)數(shù)量 和測(cè)量儀器的 “搬站

3、”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(diǎn)坐標(biāo)，作業(yè)速度快，勞動(dòng)強(qiáng)度低，節(jié)省了外業(yè)費(fèi)用，提高了勞動(dòng)效率。(2(2定位精度高，數(shù)據(jù)安全可靠，沒有誤差積累：只要滿足 RTKRTK 的基本工作2 / 8條件，在一定的作業(yè)半徑范圍內(nèi)( (一般為 4km4km , RTKRTK 的 平面精度和高程精度都能達(dá)到厘 M M 級(jí)。RTKRTK 技術(shù)當(dāng)前的測(cè)量精度平 面 1010 mmmm + + 2 2 ppmppm;高程 20mm20mm + + 2ppm2ppm。(3(3降低了作業(yè)條件要求：RTKRTK 技術(shù)不要求兩點(diǎn)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(cè)量相比，RTKRT

4、K 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(cè)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 RTKRTK 的基本工作條件，它也能 輕松地進(jìn)行快速的高精度定位作業(yè)。(4(4 RTKRTK 作業(yè)自動(dòng)化、集成化程度高，測(cè)繪功能強(qiáng)大。RTKRTK 可勝任各種測(cè)繪內(nèi)、外業(yè)。流動(dòng)站利用內(nèi)裝式軟件控制系 統(tǒng)，無需人工干預(yù)便可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)多種測(cè)繪功能，使輔助測(cè)量工作極 大減少，減少人為誤差，保證了作業(yè)精度。(5(5操作簡便，容易使用，數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)：只要在設(shè)站時(shí)進(jìn)行 簡單的設(shè)置，就可以邊走邊獲得測(cè)量結(jié)果或進(jìn)行坐標(biāo)放樣。數(shù)據(jù)輸 入、存儲(chǔ)、處理、轉(zhuǎn)換和輸出能力強(qiáng)，能方便快捷地與

5、計(jì)算機(jī)、其 它測(cè)量儀器通信，手簿軟件的使用簡單易學(xué)。二、RTKRTK 定位技術(shù)在礦山測(cè)量中的應(yīng)用1 1、在礦區(qū)地形圖和地籍圖測(cè)繪中的應(yīng)用。 礦區(qū)地理信息的采集和管理、礦區(qū)儲(chǔ)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(cè)繪工作，而且由于社會(huì)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(duì)圖紙的現(xiàn)勢(shì)性要求高。礦山測(cè) 量工作者需要不斷地對(duì)礦區(qū)地形圖進(jìn)行補(bǔ)測(cè)和修測(cè)并測(cè)繪大量的專 用地籍圖、規(guī)劃地形圖，而 RTKRTK 的技術(shù)特點(diǎn)給我們的測(cè)圖工作帶來 很大的便捷，3 / 8與傳統(tǒng)測(cè)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

6、RTK 技術(shù)特點(diǎn)和實(shí)際應(yīng)用體會(huì)，說明一下其在測(cè)圖工 作中的便利。（1 1減少了人員投入。RTKRTK 測(cè)圖只需 2 2 3 3 人便可完成，且作業(yè)效率和精度大大提高，出錯(cuò)率減少?；鶞?zhǔn)站安 置好以后在儀器有效作業(yè)半徑內(nèi)不需遷站。（2 2在控制點(diǎn) 或任意制高點(diǎn)）上安置好基準(zhǔn)站以后，便可用流 動(dòng)站測(cè)量，無需再布設(shè)測(cè)圖圖根點(diǎn)進(jìn)行圖根控制測(cè)量了。（3 3在建筑物密集區(qū)，用 RTKRTK 測(cè)設(shè)圖根控制點(diǎn)配合全站儀進(jìn)行測(cè) 圖，會(huì)大大提高測(cè)圖精度和速度。2 2、在礦區(qū)工程測(cè)量中的應(yīng)用。礦區(qū)工程測(cè)量 （除井巷工程 主要包括：礦區(qū)地面建設(shè)工程測(cè)量 、土地勘測(cè)定界、地面三維空間定位、開采沉陷地表巖移站觀測(cè)、 開采災(zāi)

7、害防護(hù)與監(jiān)測(cè)等項(xiàng)工作。由于 RTKRTK 能夠?qū)崟r(shí)地提供測(cè)站點(diǎn)在 指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果，并且各種機(jī)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(diǎn)介紹一下其在開采損害監(jiān)測(cè)和地表巖移站觀測(cè)中的應(yīng)用。GPSGPS 技術(shù)近年來被廣泛應(yīng)用于礦區(qū)開采損害監(jiān)測(cè)的變形觀測(cè)中，主要有兩種方式：周 期性觀測(cè)和基準(zhǔn)站連續(xù)運(yùn)行監(jiān)測(cè)方式。 由于連續(xù)運(yùn)行監(jiān)測(cè)方式需要 每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)上都固定一臺(tái) GPGPS S雙頻接收機(jī)，系統(tǒng)運(yùn)行成本太高，在 礦山?jīng)]有應(yīng)用推廣價(jià)值。目前主要采用設(shè)立觀測(cè)站進(jìn)行周期性觀測(cè) 的方式。RTKRTK 的應(yīng)用主要是測(cè)量各個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的兩維坐標(biāo)，從而得到 測(cè)點(diǎn)的水平移動(dòng)變形數(shù)據(jù)。

8、筆者所在的龍口礦區(qū) ，近年來與唐山煤 科院礦山測(cè)量所合作設(shè)立了多個(gè)地表巖移觀測(cè)站，并進(jìn)行了大量的 觀測(cè)工作。通過實(shí)測(cè)資料分析，對(duì)4 / 8RTKRTK 的應(yīng)用得到如下幾個(gè)方面的體會(huì)：(1(1巖移觀測(cè)站的全面觀測(cè)中需要測(cè)量測(cè)線交叉點(diǎn)的坐標(biāo)及進(jìn)行各個(gè)測(cè)點(diǎn)的支距測(cè)量，利用RTKRTK 配置強(qiáng)制歸心裝置測(cè)量各個(gè)點(diǎn)位坐標(biāo)，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī) 在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)分析 ，不但比傳統(tǒng)測(cè)量方式測(cè)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(jì)，相比用經(jīng)緯儀和全站 儀測(cè)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(cuò)率 少。(2(2觀測(cè)站周圍應(yīng)設(shè)立 2-2-3 3 個(gè)高精度測(cè)量控制點(diǎn)，控制點(diǎn)應(yīng)與礦

9、區(qū)控制點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測(cè)( (最好用靜態(tài)GPSGPS盡量設(shè)置在地質(zhì)條件穩(wěn)定的制高點(diǎn)上，控制點(diǎn)離觀測(cè)線的距 離不超過kmkm,周圍多路徑效應(yīng)影響因素盡量要少。每次測(cè)量參考站應(yīng)安置在 同一控制點(diǎn)上，用其它控制點(diǎn)檢核。當(dāng)測(cè)區(qū)內(nèi)有 GPSGPS 永久性跟蹤站 、國家 A A 或 B B 級(jí)網(wǎng)點(diǎn)、GPSGPS 地殼形變監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)，應(yīng)首先選用作參考站 點(diǎn)明了這一點(diǎn)。解決這類問題的有效辦法是把基準(zhǔn)站布設(shè)在測(cè)區(qū)中 央的最高點(diǎn)上。(4(4初始化能力和所需時(shí)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(shí)，GPSGPS 衛(wèi)星信號(hào)被阻擋機(jī)會(huì)較多，容易造成失鎖，采 用 RTKRTK 作業(yè)時(shí)有時(shí)需要經(jīng)常重新初始化。這樣測(cè)量的精度和

10、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(qiáng)、所需時(shí)間 短的 RTKRTK 機(jī)型。(5(5高程異常問題。RTKRTK 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 GPSGPS 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。5 / 8(6(6電量不足問題。RTKRTK 耗電量較大，需要多個(gè)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(7精度和穩(wěn)定性問題。RTKRTK 測(cè)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 RTKRTK 機(jī)型，其精度和穩(wěn) 定性

11、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(jī)種,然后,要在布設(shè)控制點(diǎn)時(shí)多布置一些 “多余”控制點(diǎn) ，作為 RTKRTK 測(cè)量成果質(zhì)量控制的檢核點(diǎn)。3 3 RTKRTK 的不足及其解決辦法(1(1受衛(wèi)星狀況限制。當(dāng)衛(wèi)星系統(tǒng)位置對(duì)美國是最佳的時(shí)候，世 界上有些國家在某一確定的時(shí)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(hào)被遮擋時(shí)間較長，使一天中可作業(yè)時(shí)間受限制。產(chǎn) 生假值問題采用RTKRTK 測(cè)量成果的質(zhì)量控制方法可以發(fā)現(xiàn)。作業(yè)時(shí)間受限制可由選擇 作業(yè)時(shí)間來解決。(2(2天空環(huán)境影響。白天中午 ，受電離層干擾大

12、，共用衛(wèi)星數(shù) 少 ，常接受不到5 5 顆衛(wèi)星 ，因而初始化時(shí)間長甚至不能初始化，也就無法進(jìn)行測(cè)量 。我們做過實(shí)驗(yàn)，在同樣的條件和同樣的地點(diǎn)上進(jìn)行RTKRTK 測(cè)量 ，上午 1111 點(diǎn)之前和下午 3 3： 3030 分之后 ， RTKRTK 測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)而快，而中午時(shí)分，很難進(jìn)行RTKRTK 測(cè)量。可見選擇作業(yè)時(shí)段的重要性。(3(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。RTKRTK 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(hào)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(hào)受 到限制。另外 ，當(dāng) RT

13、KRTK 作業(yè)半徑超過一定距6 / 8離( (一般為幾公里 ，每種機(jī)型在不同的環(huán)境又各不相同 時(shí) ，測(cè)量結(jié)果 誤差超限，所以 RTKRTK 的實(shí)際作業(yè)有效半徑比其標(biāo)稱半徑要小很多 ， 工程實(shí)踐和專門研究都證研究表明，7 / 8GPSGPS 還多出一些誤差因素如數(shù)據(jù)鏈傳輸誤差等。因此，和GPSGPS 靜態(tài)測(cè)量相比，RTKRTK 測(cè)量更容易出錯(cuò)，必須進(jìn)行質(zhì)量控制。4 4 質(zhì)量控制的方法主要有：alal 已知點(diǎn)檢核比較法-即在布測(cè)控制網(wǎng)時(shí)用靜態(tài)GPSGPS 或全站儀多測(cè)出一些控制點(diǎn)，然后用RTKRTK 測(cè)出這些控制點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行比較檢核，發(fā)現(xiàn)問題即采取措施改 正。blbl 重測(cè)比較法 -每次初始化成功后，先重測(cè)1-1-2 2 個(gè)已測(cè)過的RTKRTK 點(diǎn)或高精度控制點(diǎn)，確認(rèn)無誤后才進(jìn)行 RTKRTK 測(cè)量。c1c1 電臺(tái)變頻實(shí)時(shí)檢測(cè)法在測(cè)區(qū)內(nèi)建立兩個(gè)以上基準(zhǔn)站 ，每個(gè)基準(zhǔn)站采用不同的頻率發(fā)送改 正數(shù)據(jù)，流動(dòng)站用變頻開關(guān)選擇性地分別接收每個(gè)基準(zhǔn)站的改正數(shù) 據(jù)從而得到兩個(gè)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 ，最可靠的是已知點(diǎn)檢核比較法 ，但控制點(diǎn)的數(shù)量 總是有限