浅谈GPS RTK技术在大型露天矿山测量中的应用

论文核心提示:

 摘要:文章介绍了GPS RTK技术的基本原理及工作流程,通过对比分析GPS RTK技术在大型露天矿山测量中应用的优越性。   关键词:GPS RTK技术 露天矿山 测绘技术

  摘要:文章介绍了GPS RTK技术的基本原理及工作流程,通过对比分析GPS RTK技术在大型露天矿山测量中应用的优越性。
  关键词:GPS RTK技术 露天矿山 测绘技术
  1、GPS RTK技术的基本工作原理
  GPS实时动态测量(Real-Time Kinematic)简称RTK,又称载波相位差分技术,是实时处理两个测站载波相位观测量的差分方法。需要至少两台GPS接收机,在已知点上设置一台GPS接收机作为基准站,并将一些必要的数据,如基准站坐标、高程、坐标转换参数等输入GPS手簿,一至多台GPS接收机设置为流动站,共同跟踪5颗以上卫星。基准站和流动站同时接收卫星信号,基准站将接收到的卫星信号通过基准站电台发送到流动站,流动站将接收到的卫星信号与基准站发来的信号传输到控制手簿进行实时差分及平差处理,实时得到本站的坐标和高程及其实测精度,并随时将实测精度和预设精度指标进行比较,一旦实测精度达到预设精度指标,手簿将提示测量人员是否接受该成果,接手后手簿将测得的坐标、高程及精度同时记录于手簿中。
  2、工作流程
  2.1 收集矿区控制点资料
  作业前首先收集矿区控制点资料,包括控制点坐标、高程、等级、中央子午线、坐标系、控制网类型、控制点的位置及周围地形是否适合作动态GPS的参考站。如无可用控制点,还需要布设及测求GPS控制网。为了实现GPS网与地面网的联合平差与高程转换,还要对矿区控制点进行合理的布设和筛选,使其数量不应低于3~4个,且要求分布均匀。
  2.2 求解矿区坐标转换参数
  由于GPS RTK获得的是WGS-84坐标系中的坐标,而工程要求的是地方坐标(该矿区需要的是北京54坐标),这就要求必须将WGS-84坐标转换为地方坐标。由于该矿区内已知控制点的大地坐标和北京54坐标(或当地坐标)都已知道,在静态测量中,通过与地方坐标控制点联测,并使用后处理软件来求取WGS-84坐标与地方坐标的转换关系,进而把GPS观测的WGS-84坐标成果转换为地方坐标成果。在RTK测量中,我们可以直接采用后处理得到转换参数,从而得到实时的三维定位结果。
  2.3 野外数据的采集
  在已知点上架好GPS主机和天线,打开GPS主机电源,GPS主机开始搜索卫星,当接收卫星达到5颗或5颗以上时,PDOP小于2时,启动电台,电台指示灯显示发出通讯信号后启动流动站;当流动站接收卫星达到5颗或5颗以上时,并接收到主机发送的信号后打开工作手簿,当工作手簿www.21cnlunwen.com显示为固定解时建立项目工程名称、文件名称、设置投影参数,待参数设置完成,到另外一已知点进行检核,当检核满足精度要求后,便开始RTK野外数据采集,野外采集的数据以DAT数据文件形式存储于手簿中(内业数据处理需要使用DAT格式)。
  3、GPS RTK技术在露天煤矿测量中的应用
  (1)矿区大比例尺地形图的测绘。为满足矿山生产建设的需要,需要对矿区进行大比例尺地形图的测绘。用传统的方法测图,需要先建立控制网,然后进行碎部测量,绘制成大比例尺地形图。其工作量大、速度慢、花费时间长,而且每组至少需要3~4个人。采用GPS RTK测量技术,基准站设置好后就可以自动运行,一个流动站只需要一个人就可以操作,在沿线碎部点上只需停留几秒钟就可以获得每点坐标、高程,结合输入的点特征编码及属性信息,构成碎部点的数据库,在室内通过CASS软件即可绘成地形图。(2)露天采场采剥量的验收。采用常规验收方法,需要先在采场周围设置导线控制点,并且要保持点间通视,有时还要引测到采场内部,然后进行碎部测量。由于现场工作量大,需要提前一个星期才能完成测量验收工作,而且由于爆破及边坡的影响,常常会导致控制点被破坏,每次工作前都要对控制点进行检核,才能保证验收精度。而采用GPS RTK测量技术不需要在采场周围建立导线控制点,只需要架设好主机,即可同时采用多台流动站进行采场现状碎部点采集工作。在采集碎部点过程中不需要点间通视,而且每个碎部点的采集都为独立观测,不存在误差积累。这一点特别适合我矿现状:因采用内排土场排土,烟雾太大不通视的情况。我矿现在还没有采用这项设备和技术,这也是我写这篇文章的意义所在。(3)供水管线带状地形图的测绘。在测图前首先和设计人员一起进行现场踏勘,在踏勘过程中采用GPS静态功能沿线建立了两个适合GPS使用的控制点,同时使用GPS RTK测量功能测设线路各拐点坐标。(4)供水管线工程的施工放样。设计人员在大比例尺带状地形图上定线后,需将管线中线及里程桩在地面上标定出来。采用GPS RTK测量技术,只需要将中线各拐点的坐标输入GPS手簿中,采用线放样功能系统即可同时完成中线桩及里程桩的标定工作。(5)纵、横断面的测量。无论公路还是管线,由于所用数据都是测绘地形图及标定中线和里程桩现场实时采集的,不需要再到现场进行纵、横断面测量,通过绘图软件,即可绘出路线纵断面和各桩点的横断面,从而大大减少了外业工作量。(6)钻孔的放样。地质工程师在图纸上设计好钻孔后,测量人员只需将各钻孔坐标输入GPS手簿中,采用GPS RTK点放样功能即可将钻孔点位标定到实地位置。(7)采样点的布设。在爆堆及低品位堆场等地点采样,要求采样点要分布均匀,而常规的采样方法是利用皮尺量距法,只是大致的等分,不能做到严谨的均匀等分。而采用GPS RTK测量功能就能很简单的完成该项工作。首先确定一条基线,即确定基线两个端点坐标,输入两个端点坐标,以基线为放样基准线,打开GPS RTK线放样功能,此时GPS手簿会实时显示起点距、终点距、偏左、偏右距离,同时点选GPS手簿线放样功能中“起点距终点距用垂距显示”功能,此时实时点显示的起点距、终点距为实时点与基线的垂足点到基线两端的距离,这样就可以很准确的控制与基线平行方向的距离,与基线垂直方向的距离用偏左、偏右距离进行控制。
  参考文献
  [1]周忠谟,周琪.GPS卫星测量原理与应用[M].北京测绘出版社,1997.
  [2]刘基余,李征航,王跃虎.全球定位系统原理及其应用[M].北京测绘出版社,1995.
  [3]全球定位系统GPS测量规范(CH2001-921992)[S].
  [4]南方测绘仪器公司CASS6.0用户手册[S].

 
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