山区煤矿测绘和测设应用GPS-RTK技术的分析孔凡瑞

山区煤矿测绘和测设应用GPS-RTK技术的分析孔凡瑞

孔凡瑞

身份证号码：37088119850219xxxx

摘要：传统的测量设备和方法运用到平坦地区煤矿测量中，一般即可以顺利完成任务，然而将其应用到地势较为崎岖的山区中，则有很多局限因素导致测量面临问题。因此，将GPS-RTK技术应用到山区煤矿测量中，能更好地适应环境，完成原有的测量技术无法胜任的工作，提高作业效率和准确性，节省人力物力，带来更多的经济效益。如今GPS-RTK技术应用愈加广泛，对其在山区煤矿测绘和测设中运用的探讨具有一定的现实意义和理论意义。文章重点就山区煤矿测绘和测设中GPS-RTK技术的应用进行研究分析，以供参考和借鉴。

关键字：山区煤矿；测绘；测设；GPS-RTK技术；应用

引言

GPS-RTK技术因其具有定位精度高、全天候、多功能、高效率、操作简单等特点。山区地形地貌较为复杂，且矿区范围内各种沉陷造成地面测量控制点破坏等情况，使得传统的测量技术难以满足该环境测量工作的需求，必须寻求一种高效、简便、快速的测量手段和技术进行测量，以便更好的满足矿山的测量要求。GPS-RTK这种全新的实时动态测量技术，弥补了传统测量技术的不足与缺陷。利用载波相位动态实时差分方法，能在环境比较恶劣的条件下，实行全天候厘米级的定位活动，大大提升了测量的准确性和精度，降低了测量工作人员的强度，能取得较好的应用效果。

1GPS-RTK技术概述

1.1GPS-RTK技术的概念

RTK技术是属于GPS技术的重要组成部分，对检测对象进行实时动态位置的分析，在正常情况下GPS技术主要是在建筑工程施工的后期进行数据测量，从而取得建筑工程测量结果。GPS技术主要由三个部分组成，即空间系统、地面系统和信号接受系统。RTK技术是对数据的传输与处理工作上进行改变，使信号接受系统能够及时地输出测量结果，但是由于是对数据进行实时传输工作，其数据量相对较大，所以RTK技术无法采用正常的无线电波传输技术，对此技术人员对RTK技术进行了优化，形成新的测绘技术，即GPS-RTK技术。

1.2GPS-RTK技术的特点

GPS-RTK技术能够在测绘工程中得到广泛应用，其一定存在着自身的优势，即测量定位精准且快速、数据结果准确可靠、误差出现次数极小；测量工作效率高、速度快；测量工作主要采用自动化以及集成化的方式，减少人为因素对测量结果的误差；保障测量人员的人身财产安全；操作简便，对测量数据的处理能够力较强。但是任何事物都有相互对立的一面，GPS-RTK技术也存在着相应的缺陷，如测量工作易受到卫星、环境、初始时间等因素的影响，导致测量数据结果出现偏差。

1.3GPS-RTK技术的工作原理

GPS-RTK测量系统是GPS测量技术与数据传输相结合而构成的组合系统，是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS测量技术，它能够实时地提供观测站点在指定坐标系中的三维坐标定位成果，并能达到厘米级的精度，它是GPS测量技术发展的一个新突破，在测绘、交通、能源、城市建设等领域有着广阔的应用前景。相对传统的静态定位与快速静态定位等定位测量模式，需要较长时间观测和数据处理滞后，其测量定位效率大大提高。实时动态定位（RTK）系统由基准站、流动站和数据链组成，建立无线数据通讯是实时动态测量的保证，其原理是取点位精度较高的首级控制点作为基准点，安置一台接收机在接收机作为参考站，对卫星进行连续观测，流动站上的接收机在接收卫星信号的同时，通过电台传输设备或网络传输接收基准站上的观测数据，流动站上的计算机根据相对定位的原理实时计算显示出流动站的三维坐标和测量精度，这样用户就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。RTK实时动态定位测量模式，在工程中的应用可以覆盖公路斟测、施工放样、监理和GIS前端数据采集、地形测绘、地籍测量、水下地形测绘等。测绘作业中全面采用了RTK技术，在地形图测绘、水下地形测绘、水上勘探点放样、中桩测量、横断面测量、纵断面地面线测量等工作都采用了RTK作业，测量1～2s，精度就可以达到1～3cm，且整个测量过程不需通视，有着常规测量仪器不可比拟的优点。

2山区煤矿测绘和测设中GPS-RTK技术的应用

2.1煤矿控制网络构建

通常情况下，控制测量需控制位置互相通视，操作程序比较繁琐，且准确率不稳定，外业无法得知测量成果。应用GPS-RTK技术对监控点可全程获取定位，同时可得知准确的三维坐标，提高工作速度。结合相关资料可知，GPS-RTK技术能很好地适应山区煤矿测量工作。而由于多数山区地势复杂，很多地区都有阻碍物体，测量区域中最初存在的坐标系（如BJ54）其级别控制位置一般设有多个，参考有关作业需求可安置相符合的控制位置，参考平差成果计算，点位精度平面一般比2.3mm高，而高程一般＞10mm，所以此技术能适应山区煤矿测量工作。

2.2获得坐标参数

如把GPS-RTK接收设备内最初坐标变换成所在位置坐标，则首先应将坐标转换参数计算出来，但如要计算出此参数，则应确保高精度控制位置≥3个。参考相关控制点分布情况，挑选已知GPS控制位置，并观察坐标数据。结合现有控制点，结合均衡原理将其划分，且挑选已知控制位置进行测量。

2.3GPS-RTK技术放样

针对山区地势情况来看，因为地形较为繁琐，应用GPS-RTK技术能与山区地形相适应。在放样过程中，仅需事先把观察位置的坐标输入到数据库中，在煤矿区域已有的观测点中布置基准站，参考数据库中的数据结合流动站则可快速发现观测位置。参考观察位置设置的坐标，能发现实际所在区域，并加以合理整理，传送到正确的区域上，并记载新的位置和原来位置相关性，再次设计观测点。

2.4GPS-RTK技术观测地表移动

在原有观测位置布置基准站，利用流动站结合GPS-RTK技术监控得到测点坐标。当所在区域数据或山较多时，观测人员会认为卫星信号失锁，难以开展测量，则在GPS-RTK技术基础上结合全站仪进行测量，由此能提高准确度。如图1所示，若其位置是卫星信号失锁区域，则观察位置a观察难度较高，若采用GPS-RTK技术则无法保证精度，b、c点处于比较宽敞的位置，主要利用GPS-RTK技术观测，能保证精准度，所以首先利用GPS-RTK技术测量b、c两点，而后结合全站仪设备，将全站仪设备放在b位置，测量a坐标。

图1卫星信号失锁位置的观测

3GPS-RTK测绘技术的应用体会

第一，GPS-RTK测绘技术自动化程度高。传统的测绘技术都是采用复杂的劳动，而且作业环节相对比较多，而GPS-RTK测绘技术可以测绘各种内外业。流动的数据收集站利用软件系统，不需要人为进行干涉，就可以实现多种测绘功能，减少了人为操作带来的无畏误差，保证了精度要求；第二，操作简单，数据处理能力强。在利用GPS-RTK测绘技术进行测绘时，只需要在站点开始设置时进行简单操作，在随走随测的过程中，从标放样几乎不会产生额外的操作。GPS-RTK测绘技术在数据的输入、存储与处理的能力非常强，能在最短的时间内与计算机进行结合，形成效果良好呈现。

结束语

综上所述，在科学技术不断进步与发展的今天，GPS-RTK实时动态测量技术在各个领域测量工作中得到了广泛的推广与应用。通过对该技术的逐步完善，GPS-RTK能实时确定出空间三维坐标，满足煤矿区域控制网的布设以及矿区变形监测要求，彻底改变矿山传统测量模式，提高山区煤矿测绘和测设工作效率，降低工作人员工作强度，促进我国测量技术更好更快的发展。

参考文献：

[1]石岩.GPS-RTK在山区煤矿测绘与测设中的应用评价[J].科技资讯，2015，13(16):64.