试析GNSS RTK技术在煤炭地质勘查测量中的应用

2015-07-12孙建峰黄传贤刘亚兖州煤业股份有限公司杨村煤矿

科学中国人 2015年20期

孙建峰，黄传贤，刘亚兖州煤业股份有限公司杨村煤矿

孙建峰，黄传贤，刘亚
兖州煤业股份有限公司杨村煤矿

摘要：本文主要介绍GNSS RTK技术的的组成和原理，将它与传统的测量技术进行对比，并结合它工作的基本原理分析它在煤田地质勘查中的相关应用情况，在最终的结果中表明GNSS RTK测量技术不仅安全可靠，而且对复杂的地形也能进行高效精确的测量，减少测量的工作量。

关键词：GNSS RTK技术；煤炭地质；勘察测量

GNSS RTK技术测量精确度高、运速快、全天候以及单站测量范围广等优点使得它广泛的运用在煤炭地质勘察测量中，并且其简单便利的方式越来越受地质勘查技术人员的喜爱和重视，它能有效的减少测量的工作量和提高测量工作在矿区预查的效率。下面主要是结合某地煤矿区进行GNSS RTK测量技术分析，该地的地形虽然简单，但是由于其起伏变化大、三角控制点少、分布不均匀等等因素导致勘查工作容易受天文观测点和天文重力观测点分布密度的制约，从而增加勘察测量的难度，而新型的GNSSRTK测量技术不受天气、地形及通视条件的影响，能有效的解决这一系列问题。

1.GNSS RTK技术系统的组成

GNSS RTK测量技术主要是以载波相位观测为基础的实时动态测量技术，并且是由基准网站、流动站、数据处理中心和数据通信系统等部分组成的[1]。

（1）基准站网。基准网站一般来说最少具有3个以上的已知基准控制点，在基准站上配有数据传输设备和气象仪等，并且这些基准控制点要设置在环境和信号比较好的地方，这样有利于数据传输更加快速和便捷。

（2）数据处理中心。数据处理中心主要是将各个基准站传输过来的一些观测数据进行接受和融合处理，通过这些数据对基准网内中的各项误差进行分析和计算，并且建立一个误差改正模型，然后将误差改正模型通过数据播发中心传输给用户流动站。

（3）数据通信系统。数据通信链路主要是由数据播发中心之间的通信链路和数据播发中心与用户之间接受的通信链路。前者是由光纤、光缆等方式连接，后者是通过GSM、GPRS等方式完成的。

（4）流动站。流动站主要是由接收机、控制面板及接收天线等构件组成的。它能有效的接收卫星和基准站的数据，并且将这些数据进行分析和处理来获取未知点的坐标数据。

2.GNSS RTK技术系统的工作原理

GNSS RTK主要是通过基准网上的接收机对卫星进行实时观测，观测的数据和信息通过无线电传输设备传输给流动站，而流动站接受卫星数据和基准站两部分传输过来的数据信息，在接受到卫星信号后，流动站会将基准站传输过来的数据进行实时的分析和处理形成三维坐标，并且还可以进行差分处理来获取位置点的坐标数据[2]。

3.GNSS RTK图根控制测量应用

传统的测量技术往往需要考虑天气、地形等等因素，大大的降低了工作的效率，而GNSS RTK测量技术对矿区的勘察测量不需要考虑任何的地理气候因素即可测量出高精准度的结果，而不会由于分布散乱导致误差积累严重的后果，可以高效率的观测出其质量的好坏。图根控制测量作业主要是由收集测区资料、求转换参数、选择基准站及流动设置、成果精度检查及内业数据处理几个部分组成和工作的[3]：

（1）收集测区资料主要是收集并确定中央子午线、控制点坐标及控制点归属等方面的资料信息。

（2）在进行测区转换参数计算时最需要注意的问题是待测点的实用坐标转换，在实际的运用中，一般需要将GNSS-RTK观测的WGS-84坐标转化为国家平面坐标，在进行转化的过程中可以利用高斯投影方法采集的静态数据将观测出的坐标WGS-84输进手簿，然后可以选择随机软件求解坐标进行参数的转换。在操作的实际情况中，有些地方找不到合适的控制点坐标进行设置基准站，此时需要换一种方法来测量，可以通过随意摆放基准站的方式来虚拟一个基准站，在测量手薄上就可以很直观的读取到关于WGS-84坐标，各个控制点也能收集到WGS-84坐标，而流动站也就可以直接的从各个控制点上采取WGS-84坐标。

（3）GNSS-RTK定位数据处理主要是基准站和流动站单基线的处理过程，因此基准站和流动站在观测中所得的数据以及无线电信号的传播质量对最终的定位起着关键性的影响，并且在GNSS-RTK测量的过程中，流动站与基准站最好保持在10km以内的范围中，因为流动站与基准站之间是成反比例的关系，它们相隔的距离越大，初始化的时间就会越长，这就难以保证其精度的准确性，同时在进行测量的时候还要考虑其他相关的因素，例如基准上空可能出现的无卫星信号大面积的遮盖或者基准站无线架设的高度等等因素。

（4）在测量前对已知点进行检验有利于保障GNSS-RTK在实测中的高精准度和稳定性，在利用RTK技术进行测量中，它能有效的确定整周模糊度，并且这种可靠性达到95％以上，相对于静态GNSS，RTK还多出一些例如数据链传输误差等误差因素。

4.工程测量分析

在使用GNSS RTK测量后，可以使用全站仪仪器实测部分相互通试点的边长和高差，再将相互通试点的边长和高差进行反算，并且将反算的结果与GNSS RTK技术测量的结果进行比较，在最终得到的测量结果中发现最大边长和最小边长的较差分别是0.018和0.001，其边长间距中误差也只有0.007，高差的较差基本是0.000到0.053间，说明GNSS RTK技术在对图根控制和地质工程点的实测测量中，能有效的测量出符合导线测量的精度要求，并且在整个测量中不存在误差积累分布的现象。