GPS―RTK技术的使用

本文主要介绍实时动态定位技术(GPS - RTK) 在矿山测量中的应用。GPS - RTK技术应用于矿山测量工作中, 主要用于矿区控制点加密, 地形测量, 钻孔、剖面点、探槽、探井、坑口、取样钻孔、地质点、近井点、坑口位置点的坐标放样与求测,工程作业调度, 地质填图等。

　　1　GPS - RTK系统原理及构成

　　111 　基本原理

　　RTK测量技术, 是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS (RTD GPS) 测量技术。实时动态测量的基本原理是在基准站上安置一台GPS接收机, 对所有可见GPS卫星进行连续地观测,并将其观测数据通过无线电传输设备, 实时地发送给用户观测站。在用户站上, GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时, 通过无线电传输设备,接收基准站传输的观测数据, 然后根据相对定位的原理, 实时地计算并显示用户站的三维坐标,其精度可达到厘米级。这样通过实时计算的定位结果, 便可监测基准站与用户站观测结果的质量和解算结果的收敛情况代写论文, 从而可实时地判定解算结果是否成功, 以减少冗余观测, 缩短观测时间。

　　112　RTK测量系统的构成

　　RTK测量系统主要由GPS接收设备、数据传输系统和软件系统构成。

　　(1) GPS接收设备

　　在基准站和用户站上, 分别设置双频GPS接收机。由于双频观测值不仅精度高, 而且有利于快速准确地解算整周未知数。当基准站为多用户服务时, 其接收机的采样率应与用户接收机采用率最高的相一致。

　　(2) 数据传输设备

　　数据传输设备也称数据链, 由基准站的无线电发射台与用户站的接收机组成, 其频率和功率的选择主要取决于用户站与基准站的距离、环境质量、数据的传输速度。

　　(3) 软件系统

　　支持实时动态测量的软件系统的质量和功能, 对于保障实时动态测量的可行性、测量结果的可靠性和精确性, 具有决定性意义。这种软件系统突出的功能是能够快速解算整周未知数, 能选择快速静态、准动态、和实时动态等作业模式, 实时完成对解算结果的质量分析和评价。

　　2　GPS 技术在矿山测量中的作业流程

　　211 　内业准备在实施GPS外业测量前, 应事先对测区进行踏勘, 根据矿山测量的特点完成内业的准备工

　　作, 主要包括以下几个方面的内容:

　　(1) 根据工程项目, 设定工程名称

　　(2) 参数设置: 基准站的数据采样率一般为4～5S, 流动站的数据采样率一般为1 ～2S,高度截止角通常设定为10度。

　　(3) 若已知坐标转换参数, 则输入手簿。

　　(4) 实施工程放样前, 内业输入每个放样点的设计坐标、线路方位角, 以便野外实时、准确放样。

　　212 　求定测区转换参数

　　矿山测量是在北京坐标系或独立坐标系上进行的, 这就存在WGS - 84坐标与北京坐标系或独立坐标系的坐标转换问题。由于RTK作业要求实时给出当地坐标, 这使得坐标转换工作非常重要。

　　(1) 对于较大型的测区事先测定转换参数,在RTK作业时, 直接输入参数和基准站坐标。利用高等级控制点同一点的2种坐标求出的转换参数。

　　( 2) 也可在RTK作业时临时求得转换参数。首先在对空视野开阔的地方设立基准站并采集单点定位WGS - 84 坐标, 然后流动站联测3个以上的高等级的控制点, 求解坐标转换参数。

　　213 　基准站的安置

　　为保证观测的精度和提高工作效率, 基准站的安置应满足下列条件。

　　(1) 基准站可设立在精确坐标的已知点上,也可设立在条件较好的未知点上

　　(2) 基准站安置应选择在地势较高、通视无遮挡、电台有良好覆盖区域的地方, 首选是测区中央地区。

　　(3) 为防止多路径效应和数据链的丢失,基准站200 米范围内应无高压电线、电视差转台、无线电发射台等干扰源, 周围应无GPS信号反射源。

　　(4) 基准站电台的天线应架设在GPS接收机主机的北方。因为南北极附近是卫星的空洞区。

　　RTK施测及放样

　　在测区首级控制的基础上, 利用点校正方法, 求解坐标系统转换参数 选择对天通视较好, 四周无各种强电磁干扰源的地方设置基准站。当测区可见GPS卫星数在5颗以上、PDOP

　　值小于6时, 一般只需5～15秒就可完成初始化而得到固定解。每台移动站只需一人即可进行测量作业, 每次开始作业应对已知控制点进行检查, 确保系统无误后, 应用GPS电子手簿即可进行地形地物点、勘探坑道的采集或勘探线剖面、勘探工程点的放样作业, 每点采集记录时间约1～10秒。实时动态RTK数据处理相对简单,外业测量采集的实测坐标通过手簿的数据传输系统, 直接下载到计算机内。可进行图形编辑, 也可经整理、分类、判断形成文件后直接打印出来。在勘探工程点放样上, RTK同样能实时地提供导航数据, 不仅可以使你快速找到点位, 而且能提供定位精度。如在勘探线上加放点和测点, 依据GPS电子手簿显示的定线导航数据同样能使你快速上线。利用GPS—RTK放样, 无需对讲机传递导航数据和方向, GPS电子手簿导航画面让你轻松快速上点、上线, 极大提高了工作效率, 减轻了测量人员的工作强度3　RTK应用及定位精度分析

　　贵州兴仁某矿区地势起伏不大, 天空开阔,除个别地方外对RTK作业无大的影响。该工程控制测量、勘探剖面线、勘探工程点的放样均采用RTK作业。重复测量同一控制点的坐标较差统计表, 见表1。相邻观测点间全站仪实测和RTK实测距离抽样检查比较, 见表2。

　　表1　重复测量同一控制点的坐标较差m

　　Table 1 Coordinate difference ofmeasure the same

　　one control point repeatedlym

　　点号△X △Y △Z

　　GPS3 01009 01004 01004

　　GPS10 01007 01003 01005

　　N1 01012 01002 01009

　　N8 01005 01003 01008

　　N21 01010 01002 01006

　　N35 01004 01011 01012

　　表2 　相邻观测点间全站仪实测和RTK实测距离较差m

　　Table 2　Differentmeasurements of electronic total station

　　and RTK between adjacent observation pointsm

　　点号

　　全站仪实测

　　距离

　　RTK实测

　　距离

　　较差

　　5　6 1101235 1101231 01004

　　10　11 851638 851632 01006

　　11　12 1651700 1651707 01008

　　20　21 1151657 1151649 01008

　　29　30 1951623 1951612 01011

　　从上表来看, RTK测量既可以实时提供点位坐标和高程, 又可实时知道测量点位精度, 能够较大地提高工作效率。同时从测量结果来看,RTK测量点位精度可达厘米级, 完全能够满足矿山测量的需要。