谈GPS-RTK测绘技术在矿山工程测绘中的应用

发表时间:2019/5/14   来源: 《青年生活》2019年第02期   作者:王云男 刘清
[导读] 【摘要】GPS-RTK技术在矿山测绘中的应用途径广泛,具有提高矿山测绘准确度和测绘效率以及降低工作难度等优势,且可以有效保证测量数据的完整和及时性,

        【摘要】GPS-RTK技术在矿山测绘中的应用途径广泛,具有提高矿山测绘准确度和测绘效率以及降低工作难度等优势,且可以有效保证测量数据的完整和及时性,满足矿山生产所需的测绘要求,确保矿企生产安全。GPS-RTK技术可以适应现代矿山测绘的高标准作业要求,应用前景广阔、优势突出。

        【关键词】GPS-RTK测绘技术;矿山测绘;

        应用 一、GPS-RTK技术的系统构成及工作原理 1.1GPS-RTK技术 GPS-RTK(GlobalPositioningSystem-RealtimeKinematic全球定位系统实时动态差分法)技术是一种实时动态的测量定位技术,运用载波技术来获得测量的动态数据。因此,RTS技术又可被称为载波相位差分技术,它是基于载波相位的两个测站进行的实时数据测量,可通过提供的观测点建立三维坐标,实现厘米级的精确数据。这种技术不受天气影响的特性,可进行全天观测。在进行远距离观测时不需要通视,投入较小的人力和物力。与传统的GPS测量技术相比,具有更快的处理效率,更短的测量时间以及更可靠的数据处理。 1.2GPS-RTK技术的系统构成 (1)GPS接收机 通过GPS-RTK技术测量的数据具有精确到厘米级的特性,为了保证数据的可靠性,可使用双频观测。在基准站与流动站均使用双频GPS接收机的设备,从而保证基准站的采样率与流动站的采样率保持一致。 (2)数据传输系统 由基准站发射无线电的装置以及有流动站接受无线电的装置共同组成了数据传输系统,并根据基准站与流动站之间的距离、数据传输的速度以及周边的环境情况来选择发射和接受装置的功率与频率。 (3)软件处理系统 GPS-RTK技术的软件处理系统具有高效的数据处理能力,将观测数据进行有效的比较和处理,确保了数据的精确性和可靠性。 1.3GPS-RTK技术的工作原理 采用不低于两台GPS接收设备的装置进行同时工作。首先将GPS接收机安装在基准站的一个固定点上,对来自于卫星的原始数据进行接收;再将原始数据由串行口传达到无线电发射装置中,封装后将其广播;广播后的原始数据会经由流动站的无线电接收装置进行接收并解包,再经串行口传达到流动站的GPS接收机中。与此同时,流动站的GPS接收机也会采集当地观测位置的原始数据,由基准站和流动站观测的原始数据均会聚集在流动站GPS接收机中,然后由软件处理系统进行统一处理。

        二、GPS-RTK测绘技术的优点 2.1GPS-RTK测绘技术具有实时性 矿山测绘中传统的测绘作业方式容易受到外部环境(气候、季节等)因素的影响,使得很多时候测绘作业无法完成或者测绘结果不太精确。GPS-RTK技术的一大优越性就是测绘工作可以实时进行,基站与移动站之间不需要通视,观测距离远,全天24小时都可作业。受外部环境的影响很小,并在现场就可实现数据的校核,这是传统测绘技术所无法比拟的。 2.2GPS-RTK测绘技术具有高精度和高可靠性 传统的矿山测绘作业中在遇到地形复杂或者障碍物的时候,很容易造成通视困难,从而影响数据的准确性。GPS-RTK测绘技术在遇到以上情况的时候都能快速准确的定位,而且放样精度能达到厘米级别。GPS-RTK测量的关键技术之一是通过数据传输达到准确计算出载波的整周未知数,从而达到高精度和可靠性的目的。 2.3GPS-RTK测绘技术具有高的测绘效率 GPS-RTK测绘技术测量作业效率高。根据有关资料对比分析,GPS-RTK测量作业效率是传统导线测量的2~4倍。测绘的全过程实现自动化作业,可以实现尽量减少辅助测量工作,使作业精度依靠软硬件系统实时自动控制和记录。 2.4GPS-RTK测绘技术操作简单和维护方便 GPS-RTK测绘设备和系统建立之后,对操作和作业条件要求不高,人力和没备的投入都比较少,常规测量手段需要的人力和设备的投入是GPS-RTK测绘手段的3倍左右。数据传输和处理计算等可以实现方便的通信和交换。


        三、矿山工程测绘应用GPS-RTK测绘技术的要点分析 (一)组建控制网络 在实际测绘的过程中,应用GPS-RTK测绘技术开展全面测绘作业便于获取详实完整的矿山工程地质资料,通过合理整合所获取的地质资料组建具有区域特色的矿山工程控制网络,受实际测绘作业过程中矿上测绘区域均匀布置充足测控点的影响,结合所求测绘点平均差能获取各个点位的精确值,以达到符合矿山控制网络精确性要求的目标。 (二)监测地表变形 在实际测绘的过程中,相关技术人员遵循具体问题具体分析的工作原则积极转变传统工作理念,应用GPS-RTK测绘技术全面有效开展矿山总体实时监测,便于发现可能出现地表沉降变形事故区域精确计算地表变形量,为矿山地表变形程度提供强有力的数据参考,是确保矿山作业安全性的有力手段。 (三)放样工作 在矿山工程测量中,放样工作属于基本的测量项目,如果采用传统的测绘手段,耗时长,且工作成果不显著,GPS-RTK技术的应用有效解决了这一问题。在利用GPS-RTK技术进行放样工作时,可以采取点放样、线放样两种工作模式,作业时,明确测控点的基本信息,再根据技术配置及人员配置,制定科学可行的测绘方案,然后,将控制点的粗略坐标输入电子手簿中,在测绘目标区域随意走动,这样能够使坐标位置更加精确。 (四)土方工程量验收测量 一般来说,为了保证矿产资源的开采效率,通常矿山企业会制定日常开采计划,而土方工程量验收测量则是为了确定开采任务是否达标的一项测绘工作,也是GPS-RTK技术在矿区测量的主要应用项目。在启动GPS-RTK技术系统前,首先应该讲工作掌子面平面图绘制好,然后再进行工作控制点网络的布设,一般来说,一个控制点的测绘工作仅需4s,而且所获得的数据精度可达厘米级,计算出矿石开采量,与开采计划对比,进行日常工作总结。而且,在GPS-RTK技术体系中应用了数字化技术,实现了矿产工程测量数据采集、处理的一体化,且由于该系统能够与合成图软件联合使用,因此也可以实现CASS制图数字化,在数据处理和制图上实现自动化。

        四、GPS-RTK技术在矿山测绘中的应用 4.1建立矿山的控制网络 在进行测绘工作时具有多种难以预计的风险因素存在。若采用GPS-RTK技术进行矿山的测绘,可详细记录矿山所在地的所有情况。根据实际测量所覆盖的范围,可以对基准站和流动站的搭建位置进行合理的选择,原则上应覆盖整个矿区。在实际工作中可设计最合理的方案选用最少的基准站。通过矿区内均匀布置的数据接收点形成测量的控制网络,经计算平差来控制每个数据接收点的精确性,以此达到矿山测量的要求。 4.2监测矿山的地面变形 矿山地面的凹凸变形会直接影响矿区开采的安全性,为了避免这一因素带来的巨大损失,可通过矿山数据的实时监控来对其进行评估。GPS-RTK技术可不受天气的影响进行全天工作,因此可以很方便的观测不同时间下测量地带所产生的水平和高度位移。通过软件处理系统对采集的数据与之前的数据进行对比分析,计算得出精确的地面水平位移和下沉距离。 4.3矿区工程的测量 GPS-RTK技术也可用于矿区工程的测量,在实施矿山的开采工作时,往往需要多项数据的精确参数。例如采煤地面的截面图、地面沉陷积水面积等,这些数据的精确性直接影响着矿山开采的安全性和高效性。通过GPS-RTK技术的测量可以精确的描绘出矿区工程的详细三维地貌,从而可以得到矿山开采工程中的所有具体参数,在保障工程要求的同时进行高效的开采作业。 结束语 GPS-RTK测绘技术是GPS技术系统实现动态实时定位的核心技术,应用了电磁波通视技术,具有数据精准、操作简便、自动化程度高的优点,在技术应用过程中,只需设立基准站、流动站,保证设备接受信号良好即可开始工作,被广泛应用在矿山工程测绘中的矿山控制网络建立、放样工作、土方工程量验收测量及矿区地面形变测量等领域中,成果累累。

        参考文献:

        [1]王增福.谈矿山测绘体系及技术应用[J].山东工业技术,2014,(13):109-109.

        [2]全海峰.浅谈矿山测绘新技术应用及发展[J].中国科技纵横,2013,11(20):101-101.

        [3]郑波.测绘新技术在矿山测量中的应用浅析[J].科学技术创新,2017(27):55-56.

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