GPSRTK关键技术在矿区综合项目工程测量中的应用体会.doc

(GPS) RTK技术在当代矿山测量中应用体会
摘要 ：随着社会进步 ，当代矿山测量工作重要性日益显现 ，矿山测量工作者任务也在加重。测量新技术——RTK定位技术在矿山测量多方面应用将极大地提高测量工作效率和成果可靠性 ，随着其技术不断成熟，具备很大技术推广价值。
核心词 ：当代矿山测量 ； RTK定位技术 ；应用体会
一、　RTK定位技术简介
实时动态测量(RTK) Real TimeKinematic定位技术是基于载波相位观测值实时动态GPS定位技术，它是GPS测量技术发展中一种新突破，它可以实时地提供测站点在指定坐标系中三维定位成果，并达到厘米级精度。在RTK作业模式下，基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。流动站不但通过数据链接受来自基准站数据，还要采集来自GPS卫星观测数据，并在系统内构成差分观测值进行实时解决。流动站可处在静止状态，也可处在运动状态。RTK技术核心在于数据解决技术和数据传播技术。
RTK技术长处
(1)作业效率高：在普通地形地势下，高质量RTK设站一次即可测完4km半径测区，大大减少了老式测量所需控制点数量和测量仪器“搬站”次数，仅需一人操作，在普通电磁波环境下几秒钟即得一点坐标，作业速度快，劳动强度低，节约了外业费用，提高了劳动效率。
(2)定位精度高，数据安全可靠，没有误差积累：只要满足RTK基本工作条件，在一定作业半径范畴内(普通为4km) ，RTK平面精度和高程精度都能达到厘米级。RTK技术当前测量精度平面10 mm + 2 ppm；高程20mm + 2ppm。
(3)减少了作业条件规定： RTK技术不规定两点间满足光学通视，只规定满足“电磁波通视”。因而，和老式测量相比， RTK技术受通视条件、能见度、气候、季节等因素影响和限制较小，在老式测量看来由于地形复杂、地物障碍而导致难通视地区，只要满足RTK基本工作条件，它也能轻松地进行迅速高精度定位作业。
(4) RTK作业自动化、集成化限度高，测绘功能强大。
RTK可胜任各种测绘内、外业。流动站运用内装式软件控制系统，无需人工干预便可自动实现各种测绘功能，使辅助测量工作极大减少，减少人为误差，保证了作业精度。
(5)操作简便，容易使用，数据解决能力强：只要在设站时进行简朴设立，就可以边走边获得测量成果或进行坐标放样。数据输入、存储、解决、转换和输出能力强，能以便快捷地与计算机、其他测量仪器通信，手簿软件使用简朴易学。
二、　RTK定位技术在矿山测量中应用
1、在矿区地形图和地籍图测绘中应用。
矿区地理信息采集和管理、矿区储量管理和开采监督、矿区土地复垦开发和生态环境整治、矿区规划建设等都离不开大量图纸测绘工作，并且由于社会发展快、矿区地表变化日新月异，为了能给决策层提供精确信息，必然对图纸现势性规定高。矿山测量工作者需要不断地对矿区地形图进行补测和修测并测绘大量专用地籍图、规划地形图，而RTK技术特点给咱们测图工作带来很大便捷，与老式测量手段相比大大减小了工作量，提高了工作效率。
结合上述RTK技术特点和实际应用体会，阐明一下其在测图工作中便利。
(1)减少了人员投入。RTK测图只需2 -3人便可完毕，且作业效率和精度大大提高，出错率减少。基准站安顿好后来在仪器有效作业半径内不需迁站。
(2)在控制点（或任意制高点）上安顿好基准站后来，便可用流动站测量，无需再布设测图图根点进行图根控制测量了。
(3)在建筑物密集区，用RTK测设图根控制点配合全站仪进行测图，会大大提高测图精度和速度。
2、在矿区工程测量中应用。
矿区工程测量(除井巷工程)重要涉及：矿区地面建设工程测量、土地勘测定界、地面三维空间定位、开采沉陷地表岩移站观测、开采灾害防护与监测等项工作。由于RTK可以实时地提供测站点在指定坐标系中三维定位成果，并且各种机型均具备坐标放样功能，其在工程定位和工程放样中便利不必赘述，本文重点简介一下其在开采损害监测和地表岩移站观测中应用。GPS技术近年来被广泛应用于矿区开采损害监测变形观测中，重要有两种方式：周期性观测和基准站持续运营监测方式。由于持续运营监测方式需要每个监测点上都固定一台GPS双频接受机 ，系统运营成本太高，在矿山没有应用推广价值。当前重要采用设立观测站进行周期性观测方式。RTK应用重要是测量各个观测点两维坐标，从而得到测点水平移动变形数据。笔者所在龙口矿区 ，近年来与唐山煤科院矿山测量所合伙设立了各种地表岩移观测站，并进行了大量观测工作。通过实测资料分析 ，对 RTK应用得到如下几种方面体会：
(1)岩移观测站全面观测中需要测量测线交叉点坐标及进行各个测点支距测量 ，运用 RTK配备强制归心装置测量各个点位坐标，将数据传播到计算机 ，在计算机中进行数据分析 ，不但比老式测量方式测量速度快、数据精度高 ，并且数据分析以便。依照比较记录，相比用经纬仪和全站仪测量 ，工作效率可以提高一倍 ，数据精度稳定、质量高、出错率少。
(2)观测站周边应设立2-3个高精度测量控制点 ，控制点应与矿区控制点进行联测 (最佳用静态 GPS)并尽量设立在地质条件稳定制高点上，控制点离观测线距离不超过 4 km，周边多途径效应影响因素尽量要少。每次测量参照站应安顿在同一控制点上，用其他控制点检核。当测区内有GPS永久性跟踪站、国家A或B级网点、GPS地壳形变监测点时，应一方面选用作参照站点明了这一点。解决此类问题有效办法是把基准站布设在测区中央最高点上。
(4)初始化能力和所需时间问题。在山区、普通林区、城乡密楼区等地作业时， GPS卫星信号被阻挡机会较多，容易导致失锁，采用RTK作业时有时需要经常重新初始化。这样测量精度和效率都受影响。解决此类问题办法重要是选用初始化能力强、所需时间短RTK机型。
(5)高程异常问题。RTK作业模式规定高程转换必要精准，但国内既有高程异常图在有些地区，特别是山区，存在较大误差，在有些地区还是空白，这就使得将GPS大地高程转换至海拔高程工作变得相称困难，精度也不均匀。
(6)电量局限性问题。RTK耗电量较大，需要各种大容量电池、电瓶才干保证持续作业，最佳选用汽车用电瓶。
(7)精度和稳定性问题。RTK测量精度较容易受卫星状况、天气状况、数据链传播状况影响。不同质量RTK机型，其精度和稳定性差别较大。要解决此类问题，一方面要选用精度和稳定性都较好高质量机种，然后，要在布设控制点时多布置某些“多余”控制点，作为RTK测量成果质量控制检核点。
3　RTK局限性及其解决办法
(1)受卫星状况限制。当卫星系统位置对美国是最佳时候 ，世界上有些国家在某一拟定期间段依然不能较好地被卫星所覆盖，容易产生假值。此外 ，在高山峡谷深处及密集森林区、都市高楼密布区，卫星信号被遮挡时间较长，使一天中可作业时间受限制。产生假值问题采用 RTK测量成果质量控制办法可以发现。作业时间受限制可由选取作业时间来解决。
(2)天空环境影响。白天中午 ，受电离层干扰大 ，共用卫星数少 ，常接受不到 5颗卫星 ，因而初始化时间长甚至不能初始化，也就无法进行测量。咱们做过实验，在同样条件和同样地点上进行 RTK测量 ，上午 11点之前和下午 3： 30分之后 ， RTK测量成果准而快，而中午时分 ，很难进行 RTK测量。可见选取作业时段重要性。
(3)数据链传播受干扰和限制、作业半径比标称距离小问题。RTK数据链传播易受到障碍物如高大山体、高大建筑物和各种高频信号源干扰，在传播过程中衰减严重 ，严重影响外业精度和作业半径。在地形起伏高差较大山区和城乡密楼区数据链传播信号受到限制。此外 ，当RTK作业半径超过一定距离 (普通为几公里 ，每种机型在不同环境又各不相似 )时 ，测量成果误差超限 ，因此RTK实际作业有效半径比其标称半径要小诸多 ，工程实践和专门研究都证研究表白 ， RTK拟定整周模糊度可靠性最高为95% ， RTK比静态 GPS还多余某些误差因素如数据链传播误差等。因而 ，和 GPS静态测量相比 ， RTK测量更容易出错 ，必要进行质量控制。
4 质量控制办法重要有：
a1已知点检核比较法 ————即在布测控制网时用静态 GPS或全站仪多测出某些控制点 ，然后用 RTK测出这些控制点坐标进行比较检核 ，发现问题即采用办法改正。
b1重测比较法 ————每次初始化成功后 ，先重测 1-2个已测过 RTK点或高精度控制点 ，确认无误后才进行RTK测量。
c1电台变频实时检测法 ————在测区内建立两个以上基准站 ，每个基准站采用不同频率发送改正数据，流动站用变频开关选取性地分别接受每个基准站改正数据从而得到两个以上解算成果 ，比较这些成果就可判断其质量高低。
以上办法中 ，最可靠是已知点检核比较法 ，但控制点数量总是有限 因此没有控制点地方需要用重测比较法来检查测量成果，电台变频实时检测法实时性好 ，但它需具备一定仪器条件。
5　结　语
实践证明 (GPS) RTK测量技术给当代矿山测量带来了重大技术手段变革 ，极大地以便了矿山测量工作者寻常工作，随着其技术不断进步，必将给矿山测量带来更大便利 ，其在矿山测量中应用领域将更为广泛。