夏元庆

摘 要：GPS-RTK技术是一项新型的GPS测量技术，该技术摆脱传统测量手段的弊端，能够在环境复杂、地形复杂的区域进行实时定位，获取精确的定位信息，该技术广泛应用在矿山测量、工程测量等不同领域。文章从GPS-RTK测量技术的工作原理及优点入手，介绍GPS-RTK技术在矿山测量中的工作流程，根据实例验证该技术的精确度。

关键词：GPS-RTK技术；矿山测量；应用流程

矿山所产的资源是国民经济可持续发展的必要保障，为世界各个国家的经济、社会发展提供重要的物质支持。矿山开采重点就是山区、井下开采，因人为建设致使某些特殊情况时常出现，例如：控制点通视不佳、严重破坏测量点等情况。对矿山进行测量工作时，最初采用经纬仪、水准仪测量高程、角度等参数，通过测量数据建立控制网络，但是，传统的测量技术无法满足测量精度、效率的要求。GPS-RTK技术具有全天候、自动化、精度高等优点，广泛应用到矿山测量作业中。文中深入分析GPS-RTK技术的工作原理及优点，提出在矿山测量中使用GPS-RTK技术的流程。

1 简述GPS-RTK技术的原理及优点

RTK（Real Time Kinematic）是指实时动态定位监测技术的简称，这种测量技术能获得厘米级精度的测点三维坐标值，将GPS单点测量技术与数据传输技术合理结合，具有测量所需时间短、测量结果精度高等优点。目前，GPS被广泛应用在地质测量、工程测量、数字地形测量等领域。同时，GPS-RTK测量工作中，用户接收机可依据观测基站发送的改正信息及观测结果、求解结果实施计算动态坐标，改善观测数据冗余情况，达到实施准确定位，能有效提升测量工作的效率和准确率，获得各领域业内人士的广泛认可。GPS-RTK是根据载波相位观测设计的一种测量技术，GPS-RTK测量技术的工作原理如下：将基准站建立在已知或未知的点上，在基准站上配备GPS接收机，确保基准站可以持续测量能够看见的GPS卫星，实时接收卫星信号，并借助无线通信网及时传输至用户观测站，用户站把所接收的卫星信号与基准站信号进行联合求解得到基准站和流动站间坐标增量值，这种技术的计算的进度高达厘米级的数量级，例如：若站间距为30km，其平面精度处在1～2cm。

2 GPS-RTK技术在矿山测量中的主要流程

2.1 收集测量点的资料

采用GPS-RTK技术对矿山进行测量工作前，应向对矿山资源进行勘探，收集测量点的相关资料。通过GPS-RTK测量定位仪器展开测量工作时，流动站地形点的测量时间控制为2s，控制点时间为15s。基准站地形点和控制点所用的观测时间分别为2s、15s。如果测量区域不存在控制点，可以设置相应的GPS控制网。为保障地面网与GPS网高程与联合平差能够合理转换，必须认真分析、布设矿区的控制点，控制点数量>4个，均匀分布在整个矿区。

2.2 合理设置基准站位置

对矿山进行测量工作时，要合理设置基准站站址，其设置位置不得与大功率无线电过近。基准站的站址可以分为已知点和非已知点，使用PSION采集器输入基准站的坐标、发射间隔等参数，主机与电台Tx/Rx灯发出闪烁信号表示设置成功。为确保GPS-RTK技术对矿山测量的进度，设置基准站应遵循以下原则：（1）基准站尽量设置在地势较高、通视效果好、覆盖面广的区域，最好设定在检测区域的中央；（2）因南北极周围是卫星信号的空洞区域，为确保测量数据的精度和工作效率，可以将基准站电线架设至GPS接收机的北方。

2.3 转换待测矿区的坐标

GPS-RTK技术对矿区测量时获得WGS-84坐标，矿山测量主要使用北京坐标系或独立坐标系，因此，运用GPS-RTK技术进行测量工作时要将坐标进行转换。如果测量矿区的规模较大，必须在测量前对参数进行转换，便于直接测量工作时直接输入坐标参数和基准站坐标值。临时求解待测区域转换参数方法如下：首先，创建基准站，收集单点定位WGS-84坐标值。其次，采用流动站检测高等级的控制点，一般联测三个以上求解待测区域的转换参数。

2.4 测定矿区地面形变

如果待测矿区地面点高程及水平为止等在不同时间段开展测量工作，随之比较分析获得测量数据，从而得到地面点为止下沉数值及水平位移等各项参数，从而为地面变形分析和预测工作提供重要参考。一般使用地变形监测网开展这项测量工作，具体操作步骤如下：（1）合理设置待测矿区形变观测点、基准点，借助全站仪测量监测网的长度及角度，使用水准仪测量各测点的高差值，从而计算出待测网点的高程及水平位置。（2）对矿区地面形变情况展开测量时，使用GPS中的坐标转换、数据处理、计算分析等方法获得最佳的测量结果。

2.5 测量矿区工程

通常情况下，矿区地形比较复杂，多数为山地和丘陵地带，矿区通视效果不佳，对矿区的工程测量工作带来一定的难度。因此，使用传统测量手段无法保障测量工作的精度和效率，甚至有些时期无法开展测量作业，使用GPS-RTK技术能有效克服传统测量手段的不足之处。采用GPS-RTK技术对整个矿区开展测量作业时，GPS-RTK技术可以有效实现“钻孔放样、测绘矿区地形地貌、测量横、纵断面图”等工作。

3 检验GPS-RTK技术定位精度的实例

某煤矿各个煤矿区地质起伏较小，卫星信号能够覆盖多个区域。使用GPS-RTK技术对矿区展开测量、测探放样工作，重复检测某一个控制点，控制点坐标较差如表1。相邻观测点使用全站仪和GPS-RTK技术实测距离如表2。

分析表1、表2可知，GPS-RTK测量技术不单能够实时提供检测矿区点位坐标和高程值，也能满足矿区测量作业对点位精度的要求，从而提升矿区测量工作的效率和准确率，达到矿区测量工作的实际要求。

4 结束语

總之，随着矿山测量技术的快速发展及能源需求量增加，矿山测量工作必须满足效率高、精度高等特点，GPS-RTK技术能满足动态测量和经常化矿区测量的需求，不受距离、环境等因素的限制，从而广泛应用在矿区测量和地形条件复杂区域的测量工作。