虚拟参考站―VRS技术在矿山测量中的应用

摘要：介绍了VRS系统的组成、工作原理及流程，简述了VRS技术在矿山测量各项工程中的应用。

关键词： VRS；矿山测量；应用

一、引言

随着经济的发展，空间大地测量技术越来越受到重视，于此同时矿山测量的方法与测量仪器也有了巨大变化。GPS网络RTK技术即虚拟参考站，简称VRS。它的出现将使一个矿区的所有测绘工作成为一个有机的整体，结束以前GPS作业单打独斗的局面。同时，它将大大扩展RTK的作业范围，应用更广泛，精度和可靠性将进一步提高，使以前许多无法完成的任务得以完成。

二、RTK技术及其局限性

RTK技术是GPS实时动态定位的简称。这是一种将GPS与数据传输技术相结合，实时解算进行数据处理，在1~2S的时间里得到高精度位置信息的技术。

RTK技术有着一定的局限性，使得其在应用受到限制，主要表现为：

1．用户需要架设本地参考站；

2．误差随距离增长；

3．误差增长使流动站和参考站之间的距离受到限制（15

4．可靠性和可行性随距离增加而降低。

VRS技术最大意义在于，它将克服以上局限性，扩展RTK的作业距离。

三、VRS系统组成及工作原理

VRS的出现，得益于科技的发展。VRS系统是集成网络技术、无线通讯技术、计算机网络管理和GPS定位技术的系统。

3.1VRS系统组成

VRS系统包括3个部分：控制中心、固定站和用户部分。

（1）控制中心

控制中心是整个系统的核心。既是通讯控制中心，也是数据处理中心。它通过通讯线与

所有的固定参考站联系；通过无线网络与移动用户通讯。有计算机实时系统控制整个系统的运行。

（2）固定站

固定参考站是固定的GPS接收系统，分布在整个网络中，一个VRS网络可以包括无数个站，但最少要3个站，站与站之间的距离可大70KM。固定站与控制中心之间由通讯线相连，实现数据的实时传输。

（3）用户部分

用户部分就是用户接收机，加上无线通讯的调制解调。根据自己的不同需求，放置在不同的载体上。接收机通过无线网络将自己的位置信息发给控制中心，并接收控制中心的差分信号，实时生成厘米级的位置信息。

3.2VRS工作原理及流程

与常规RTK不同，VRS网络中，各个固定参考站不直接向用户发送任何改正信息，而是将所有的原始数据发给控制中心。同时，用户在工作前，先向控制中心发送一个概略坐标，控制中心收到这个位置信息后，根据用户位置，由计算机自动选择最佳的一组固定基准站，根据这些站发来的信息，整体的改正GPS的轨道误差，电离层，对流层和大气折射引起的误差，将高精度的差分信号发给流动站用户。这个差分信号的效果相当于在流动站傍边，生产一个虚拟的参考基准站，从而解决RTK作业距离上的限制问题，并保证了用户的精度。

四、VRS在矿山测量中的应用

正式测量开始之前，应至少联测整个矿区范围内的3个控制点，将VRS坐标系统转换为矿区坐标系统，以便进行矿区的各项测量工作。

4.1沉陷区域的测定、地形图测量与现状数据采集

过去测绘地形图先要在测区建立控制点和图根点，然后在图根点上架设仪器测图。后来发展到外业用全站仪配合电子手薄，用成图软件进行测图，测量的碎部点都必须与测站通视，而且至少要求2~3人，后期拼图一旦出错还得到野外重测。现在使用VRS技术，在一般地形地势下，即可完成30公里为半径的测区，大大减少传统测量所需的控制点数量和仪器的搬站次数，仅须在地形碎部点上等待2~3秒，即可得到该点的三维坐标，同时输入地物编码，这样使作业速度加快，节省了外业费用，提高了劳动效率，减轻了劳动强度。VRS测的平面精度和高程精度都能达到厘米级，并且没有误差积累，数据安全可靠。外业结束后，室内使用成图软件即可绘出所需的地形图。

4.2钻孔、征地边界、矿区边界等工程的放样

传统方法是采用全站仪极坐标法，一般要放出一个设计好的点，往往需要移动很多次，而且要求点间通视情况良好，遇到放样困难的情况还需要借助很多方法才能放样，如距离较远则需要测设支导线，从而造成误差积累，影响放样点的精度。而采用VRS技术，一个人只需要把设计好的坐标输入到电子手薄中，手薄自动直观的显示并自动提示你到达放样的位置，即迅速又方便，并不要求两点通视。

4.3 土方工程量测量

VRS数据采集保存并配合南方CASS成图软件形成一体化数据成图链，减少数据转抄、输入等中间环节并实现成图与数据计算的自动化。此方法还能快速的测量煤场的煤量，在矿区煤场的盘煤工作中能快速准确的测量计算煤量。

五、结束语

传统的矿山测量工作需要多次的搬站，操作复杂、互相制约，适应性差，误差积累严重，费时费工，且精度不均匀。利用VRS能快速动态实时计算出系统坐标并将坐标直接记录保存，无需通视、相互联系又各自独立，快速准确的得到测量结果。VRS技术的出现，标志着高精度GPS的发展进入了一个新的阶段，也必将带动矿山测量工作进入一个新的阶段。