浅谈GPSRTK技术在大型露天矿山测量中的应用

摘要：GPS-RTK技术应用于工程测量时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。因此GPSRTK技术在工程测量中的应用有着非常广阔的前景。

关键词：GPS－RTK技术;测量原理;露天矿山测量

中图分类号：O741+.2 文献标识码：A 文章编号：

引言

GPSRTK技术原理是由二十四颗人造卫星发出的可发散到全球的信号源，接收机在地球的任何地方都可以接收到来自三颗以上人造卫星发出的信号，由此它们的位置就可以被定位出来，而且它们的高度也可以被计算出来。GPS-PTK技术的出现是工程放样、地形测图及各种控制测量带的一片新的阳光。

一、GPS系统的组成

GPS全球定位系统由空间卫星群和地面监控系统两大部分组成。GPS的空间卫星群由24颗高约20万公里的GPS卫星群组成，并均匀分布在6个轨道面上，各平面之间交角为60°，轨道和地球赤道的倾角为55°，卫星的轨道运行周期为11小时58分，这样可以保证在任何时间和任何地点地平线以上可以接收4到11颗GPS卫星发送出的信号。

二、GPS的地面控制系统

GPS的地面控制系统包括一个主控站、三个注入站和五个监测站，主控站的作用是根据各监控站对GPS的观测数据计算卫星的星历和卫星钟的改正参数等并将这些数据通过注入站注入到卫星中去；同时还对卫星进行控制，向卫星指令，调度备用卫星等。监控站的作用是接收卫星信号，监测卫星工作状态。注入站的作用是将主控站计算的数据注入到卫星中去。GPS地面控制系统主要设立在大西洋、印度洋、太平洋和美国本土。

三、GPSRTK的测量原理

GPS实时动态测量简称RTK，又称载波相位差分技术，是实时处理两个测站载波相位观测量的差分方法。需要至少两台GPS接收机，在已知点上设置一台GPS接收机作为基准站，并将一些必要的数据，如基准站坐标、高程、坐标转换参数等输入GPS手簿，一至多台GPS接收机设置为流动站，共同跟踪5颗以上卫星。基准站和流动站同时接收卫星信号，基准站将接收到的卫星信号通过基准站电台发送到流动站，流动站将接收到的卫星信号与基准站发来的信号传输到控制手簿进行实时差分及平差处理，实时得到本站的坐标和高程及其实测精度，并随时将实测精度和预设精度指标进行比较，一旦实测精度达到预设精度指标，手簿将提示测量人员是否接受该成果，接手后手簿将测得的坐标、高程及精度同时记录于手簿中。

移动站可处于静态，也可处于动态，可在一个固定点上进行初始化后进入动态工作，也可以在动态条件下进行初始化（须有动态初始化On-The-Fly简称OTF功能接收机）。移动站与基准站测量范围距离一般在15km以内，实时三维定位精度可达厘米级。我们在乌努格吐山铜钼矿露天矿山测量中使用的是南方灵锐S86（1+2）接收机.

主机系统为全新的基于32位处理器的ARM架构，CPU速度高达400Mh从而使得S86主机能采用多任务的操作系统，处理速度更高，实时性更强。采用标准的兼容的磁盘文件系统和USB标准协议，下载速度更快、更方便，设备就是一个磁盘，使用更加灵活。

四、GPSRTK测量技术的优点

1、点位精度均匀稳定，整体精度连续性强。采用GPSRTK技术采集的每一个点都为独立观测点，不存在误差积累，而且数据安全可靠。只要满足RTK的基本工作条件，在一定的作业半径范围内，RTK的平面精度就能够达到厘米级。

2、作业效率高。在一般的地形地势条件下，设站一次就可测完大约6km半径的测区，大大减少了传统测量所需的控制点数量和测量仪器搬站的次数，提高了劳动效率。

3、降低了作业条件要求。RTK技术不要求点间通视，因此和传统测量相比，RTK技术受通视条件、能见度、气候、季节等因数的影响和限制较小。在传统测量看来由于地形复杂、地物障碍而造成的难通视地区的测量工作，只要满足RTK的基本工作条件，就能够快速的完成高精度的定位作业。

4、操作简便，数据处理能力强。只要在设站时进行简单的设置，就可以边走边获得测量结果坐标。数据输入、存储、处理、转换和输出能力强，便于存储、管理和共享，达到一测多用的目的。

5、测量组织更为灵活。因基准站与流动站之间依靠数据链联系，只要电台功率足够，电波发射范围就是实际作业范围。各流动站独立作业，可采用一个基准站配一个或多个流动站的作业组织形式。

五、GPSRTK技术在露天矿山测量中的应用

由于GPS测量技术具有全天候、高精度、高效率等优点，随着GPS接收机性能的不断完善，使GPS－RTK技术在矿山测量中可以完成多项工作，有时常规测量方法和仪器很难满足工程需要，根据工程性质和特点，为满足矿山生产和建设的需要，通过实践证明，GPS－RTK技术在露天矿山建设测量和生产测量过程中具有广泛的发展空间，在实际应用中，充分证明了GPS－RTK技术在露天矿山测量中的优越性。

1、矿区大比例尺地形图的测绘

为满足矿山生产建设的需要，需要对矿区进行大比例尺地形图的测绘。用传统的方法测图，需要先建立控制网，然后进行碎部测量，绘制成大比例尺地形图。其工作量大、速度慢、花费时间长，而且每组至少需要3～4个人。采用GPS－RTK测量技术，基准站设置好启用七参数到固定解后校正就可以自动运行，一个流动站只需要一个人就可以操作，在沿线碎部点上只需停留几秒钟就可以获得每点坐标、高程，结合输入的点特征编码及属性信息，构成碎部点的数据库，通过计算机专业测绘软件CASS数据处理、编辑即可绘成DWG数据文件的地形图。由于只需采集碎部点的坐标和高程和输入其属性信息，而且采集速度快，大大降低了测图难度，既省时又省力。

2、露天采场采剥量的验收

根据工程性质，每月都要对两个采矿场的矿岩剥离量进行验收。采用常规验收方法，需要先在采场周围设置导线控制点，并且要保持点间通视，有时还要引测到采场内部，然后进行碎部测量，测量验收的现场工作量大。而且由于爆破及边坡的影响，常常会导致控制点被破坏，每次工作前都要对控制点进行检核，才能保证验收精度。而采用GPS－RTK测量技术只需要在一个已知控制点上架设好基准站启用七参数到固定解后校正，即可同时采用多台流动站进行采矿场现状碎部点采集工作。在采集碎部点过程中不需要点间通视，而且每个碎部点的采集都为独立观测，不存在误差积累。采用GPS－RTK测量技术只需要2天就可完成采场采剥量的验收工作，既保证了精度又提高了作业效率，同时又节省了大量的人力、物力。

3、露天采场边坡境界线的施工放样

设计人员在地形图上定线后，需将境界线及里程桩在地面上标定出来。采用GPS－RTK测量技术，只需要将境界线各拐点的坐标输入GPS手簿中，采用线放样或点放样功能系统即可同时完成境界线及里程桩的标定工作。由于每个点的测量都是独立完成的，不会产生累积误差，各点放样精度趋于一致，同时在标定过程中进行实测，标定结束后落到设计图上进行检核，确保标定位置正确。

4、钻孔的测量和放样

采用GPS－RTK测量技术只需要在一个已知控制点上架设好基准站启用七参数到固定解后校正，即可同时采用多台流动站进行钻孔坐标测量。地质技术员在图纸上设计好钻孔后，测量人员只需将各钻孔坐标输入GPS手簿中，采用GPS－RTK点放样功能即可将钻孔点位标定到实地位置。

结束语

GPS－RTK测量技术通过在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，能进一步提高测量作业效率，大大降低劳动强度，使矿山测量工作变得更加容易。

参考文献

[1]南方测绘仪器有限公司．GPS定位原理及应用．2005．

[2]赵国军,满树徐.GPSRTK技术在地籍测量中的应用[J].信息技术，2012.