| 标题 | 露天矿山测量中GNSSRTK模式的应用研究 |
| 范文 | 赵士恒 【摘 要】近年来，中国北斗卫星和美国GPS卫星空间定位技术发展迅速，依托空间定位的GNSS接收机已广泛用于控制测量、航空遥感、土地资源调查、地质调查和地形地籍测量等各个测量领域。论文以露天矿山为例，简要介绍了GNSS RTK模式在露天矿山测量应用中的优缺点，并提出了相关见解。 【Abstract】 In recent years， the development of Chinese Beidou satellite and the United States GPS satellite space positioning technology developed rapidly， GNSS receivers based on spatial positioning have been widely used in control surveying， aerial remote sensing， land resources survey， geological survey and topographic cadastral survey and other fields. Taking opencast mine as an example， this paper briefly introduces the advantages and disadvantages of GNSS RTK model in surface mine surveying and puts forward relevant opinions. 【关键词】GNSS RTK；露天矿山；技术原理 【Keywords】 GNSS RTK； surface mine； technical principle 【中图分类号】P228.4 【文献标志码】B 【文章编号】1673-1069（2017）08-0182-02 1 GNSS RTK技术原理和特点 1.1 GNSS RTK技术的工作原理 GNSS RTK技术，是以载波相位观测量为根本的实时差分测量技术，其基本原理是：在基准站上安置一台GNSS接收机，对卫星进行连续观测，并通过无线通讯设备将观测的数据和测站坐标信息传送给移动站；移动站由一套GNSS接收机组成，除了自己接收GNSS卫星信号以外，还通过无线电通讯设备接收基准站信号，并根据相对定位原理，实时地以厘米级的精度给出移动站的三维坐标。这种以载波相位差分的定位方式又分为改正法和求差法，改正法是基准站将载波相位的改正量发给移动站，并对移动站的载波相位进行改正；求差法是基准站将载波相位发送给移动站，由移动站自己对观测值求差进行坐标解算。 1.2 GNSS RTK技术相对于常规测量的特点 测站间无需通视：RTK测量不要求测站之间的互相通视，这一特点大大提高了测量的工作效率，减少了测量技术人员的工作强度。另外需要注意的是，GNSS测量虽然不要求通视，但是需要保证测站上空有足够的净空，以使接收机能够不受干扰地接收卫星信号。 定位精度高、观测时间短：大量的实践表明，在<10km的基线上，RTK的平面定位精度可达厘米级。 操作简便并提供三维坐标：随着测量硬件自动化程度的不断提高，RTK的操作越来越简单，测量员只需要安置并开关仪器、量取仪器高、監视仪器的工作状态，而跟踪观测、数据记录等都由接收机自己来完成。在精确测定测站平面坐标的同时还能测定测站的大地高程。 全天候作业：由于卫星24h不间断围绕地球运行，这样使GNSS作业可以不受白天夜晚和天气状况的影响，在任何时间都可以进行测量作业。 2 GNSS RTK技术在露天矿山测量中的应用 2.1 矿区大比例尺地形图的测绘 露天矿山的地形图是进行矿区规划和建设的基础资料，十分重要。现代露天矿山机械化程度高，矿山表面的变化日新月异，为了能及时给领导层提供决策信息，必然会对地形图的实时性有更高的要求，需要不断地对地形进行补测。 传统的全站仪测量设备一般每组需要3～4个人协同作业，工作量大、速度慢，所以效率较低。采用RTK测量技术，1个人就可以独立成组。将基准站架设在矿山地形高点，开阔平坦的区域，1个人操作流动站进行特征点的地形测量，1～3s即可测出1点的三维坐标。外业数据采集完成后，回到室内将数据导出，利用CASS等内业成图软件，结合碎步点编码即可绘制地形图。RTK的优越性使测量工作者的工作量大大减少，提高了地形图更新的实时性，能更好地服务于矿区的各项建设。 2.2 矿区的变形监测 露天矿山在开采过程中地形变化较快，随着开采深度不断增加，边坡出现塌方，矿山周边地面出现塌陷的风险不断增加，及时发现及预警能有效避免重大安全事故的发生，保证人员和财产安全。 在变形监测中，通常需要达到毫米级或者亚毫米级的精度，而RTK的定位精度为厘米级，这要需要利用RTK的定位原理将GNSS升级为监测系统[1]。目前国内部分大型露天矿山均建立了GNSS自动化变形监测系统。系统由数据采集、数据传输和GNSS数据处理中心三部分组成。数据采集分基准点和监测点两个部分，基准点的设置要长期稳定，监测点则设置在矿山周边能反应变形的特征点。数据传输可以采用有线和无线两种方式。 整个系统需要全年连续观测，并实时将观测资料传输至控制中心进行分析处理，对发生的超过限制的变形，实时发送到决策者手机中。 2.3 露天矿区的控制测量 露天矿区的常规控制测量一般采用导线测量的方法，要求测站点之间必须通视，操作过程限差较多，作业工序复杂，容易超限，在外业作业过程中不能实时知道成果的精度。在精度要求较高的情况下可以使用GNSS静态控制测量的方式，然后通过后处理软件得到控制点的平差坐标，相对于导线测量的方法不论在精度还是效率方式上都有明显优势。目前GNSS大多都能接收三种类型的导航卫星，其RTK方式的定位精度已能满足露天矿山控制测量的精度，而且矿山控制点由于不断开采很容易受到破坏，在考虑人力、物力和效率的前提下，RTK控制测量不失为一种好的方法[2]。 2.4 钻孔的放样 露天矿山测量中爆破钻孔的放样是一项常规工作，地质工程师根据工作计划在地形图上设计好钻孔，测量技术人员在图上提取各钻孔坐标。传统放样方式是通过全站仪的放样功能进行放样操作，一般由观测员和立镜员配合操作，测站点和立镜员之间互通视，由观测员指导立镜员将钻孔放样到实地。采用RTK技术只需1个即可完成放样操作，将钻孔坐标导入到GNSS移动站手薄，将GNSS RTK安置调试好后，测量人员即可通过手薄的放样功能，准确放样处各钻孔位置到实地，相比全站仪放样RTK有明显优势。 3 GNSS RTK技术在露天矿山测量中注意事项 3.1 测量基准站位置的选择 基准站的位置选择十分重要，合适的基准站位置能够在很大程度上保证测量的精度。首先基准站的位置，尽量选择在测区的高出并且地势开阔没有明显遮挡物的地点，这样能保证基准站捕捉更多卫星。其次基准站的位置200m范围内不应该有电信发射塔、高压电线和无线电台等影响信号接收和发射的干扰源；50m范围不应有大面积水域，以免信号产生多路径效应。 3.2 科学确定转换参数 转换参数分为三参数、四参数和七参数。根据测区的范围大小和精度要求合理确定转换参数。在矿山的各项测量工作中原则上应选用一套统一的坐标系统，这样能避免在坐标转换过程中造成的精度损失。当遇到坐标系不一致的情况时，就需要通过控制点确定基准转换参数，保证所测数据可以转换为目标系统数据。 4 结语 在测绘行业不断飞速发展的今天，RTK测量技术已经日臻成熟，它弥补了传统测量的部分缺点，极大地提高了工作效率。通过在大型露天矿山测量中的应用，充分体现了该技术的优越性，实现了数据信息处理的自动化、智能化， 大大降低了劳动强度，使矿山测量工作变得更加容易。但是RTK作业方式依赖于卫星信号和通讯信号，有时候会出现信号不稳定或者数据链断开的情况，容易受到高大物体遮挡，随着CORS站等新技术的发展，RTK技术必定会更好地服务于矿山。 【参考文献】 【1】买买提江.阿布力米提.RTK技術在现代矿山测量中的应用[J].新疆有色金属，2011（5）：186. 【2】李东红.RTK定位技术在矿山测量中的应用[J].科技信息，2011（9）：127. |
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