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摘要 ：近些年，我国采矿业高速发展，各种新式的生 产设备和理念，都纷纷应用到了采矿作业中，不仅提高了 生产效率和经济效益，还降低了生产作业的难度，保障了 生产人员的安全。新时期的到来，我国采矿业需要进一步 优化生产结构，积极采用精密测量仪器，提高测量数据精 准性。由于矿山地质条件复杂，干扰因素过多，导致测量 难度较大。如何确保测量精准度，保证安全生产和充分作 业的双重需求，是摆在矿山测量人员面前的难题。而在生 产实际过程中，使用 GPS-RTK 技术，能够满足这些需求。 基于此，本文重点探讨 GPS-RTK 技术的应用优势以及价 值，并以矿山测量作业为案例，对 GPS-RTK 技术应用进 行探讨。
关键词 ：GPS-RTK技术,矿山测量,应用方法
信息技术的发展创新，为各行各业生产力提升奠定了良好的物质基础。对于矿山开采行业来说，矿山测量能够 确保生产的稳定性和生产安全。将各种新信息技术应用 到矿山测量中，可以推动行业发展进步。一般来说，矿山 测量需要野外作业和井下作业，如何保证结果的精准，是 测量工作的重要决定性指标。在具体的生产作业过程中， GPS-RTK技术在矿山测量中得到广泛的应用，并取得良 好的应用效果，大大降低了测量人员的工作繁琐度。伴随 着技术的革新换代，GPS-RTK 测量等级越来越高，能够 实现 CM 级别的精密测量，其精准度和效果是其他同类产 品无法比拟的。因此，将其应用到矿山测量作业中，可以 发挥重要的作用。
1 GPS-RTK技术在矿山测量中的应用优势与价值
1.1 GPS-RTK技术应用优势
GPS-RTK技术分为两个部分， 一个是 GPS， 也称之为 全球定位系统。GPS 技术最初是应用于军事领域，随着经 济的快速发展，GPS 逐渐开始向其他商业领域拓展，并且 得到良好的应用效果。另一个是 RTK，而 RTK技术是指 “实时测量技术”。RTK作为近几年新出现的 GPS 定位检 测技术，其核心内容是动态检测。相较于以往的 GPS静态检测，RTK 能够实现对动态信号的检测功能，可以显著提 高被测量对象的精度，广泛应用于矿产勘探、隧道、建筑 施工中。
当前，将 GPS-RTK 技术应用到矿山测量中，能够发 挥重要的优势 ：
(1)GPS-RTK 技术相对于其他测量技术，拥有更加 显著的实时性特征，其放样精度能够达到公分量级，显 著提高测量效果。
(2)GPS-RTK 技术依托 RTK 测量， 可以进一步分析 测量数据结果，并找出矿产的精准位置，其检测效果比常 规方法的要提高2-3倍。
(3)GPS-RTK技术相较于常规测量手段，在人员、物 力和资金的投入方面，也具有明显的优势，是一般手段的 三分之一。
(4)在现场实测过程中，GPS-RTK 的测试结果是实 时的，这样就可以进行现场校核，而不需要传统的测试 方法。
(5)GPS-RTK技术能够达到快速、高精度的要求，而且 能够实现对卫星定位数据地再获取与测量，能够将信号延 迟降到最低。
(6)由于基准站设置简便，往往一个测量人员就能够 在同一时间完成整个系统的操作工作， 还可以实现在同一 时间设置多个移动站的功能，工作效率显著提升。因此， GPS-RTK技术测量精度的高低，决定了其整体性能和应 用环境， 测量人员需要在严格按照规范开展测量作业的情 况下， 充分保障 GPS-RTK技术的应用价值。
1.2 GPS-RTK技术在矿山测量中的应用价值
在以往的矿山测量作业中，测量人员会采用一般的测 量方法和工具，比如工程测量常见的大地测量、丝网测量 等等。这些测量方法不仅精度不高，往往还需要花费大量 的人力、物力，给后续的管理和成本控制带来很大的负面 影响。而伴随着 GPS-RTK 测量技术的发展完善，将其应 用于测量数据动态监测的标准也逐步提升，越发凸显出 GPS-RTK测量技术的价值，对于改善矿山测量作业流程。
因此，加强对 GPS-RTK测量技术在矿山测量中的推广应 用，对于降低生产作业成本，优化管理质量，提高测量结 果精准性， 具有重要的价值和意义。
2 影响GPS-RTK技术在矿山测量中应用的因素
2.1 基准站的选择
(1)基准站应该设置精准坐标且地点已知。如果设置 在未知点坐标， 需要确保周围条件良好。
(2)基准站需要设置在地势高，视野开阔，无明显遮 挡物的地区，最佳设置点是能够辐射整个测量区域的中 心点。
(3)为防止靠近北极、南极的卫星有空白区域，基准 站的天线必须设置在 GPS 接收机的北面。
2.2 转换参数
GPS-RTK 技术测量WGS84 坐标系中的测量点的位 置，实际应用坐标系通常是北京坐标系。由于具体的位置 参数存在差别，两个坐标系之间的坐标也有所不同。往往 会导致不同测量人员测量结果相差几十米甚至数百米。严 重的，方向位置都会弄错。因此，考虑到这一重要影响因 素，在使用 GPS-RTK技术时，首先要确定矿山的基准转换 参数。在测量过程中， 转换参数决定着测量结果的精准性， 如果误差过大， 无论如何测量， 都不能得到理想的结果。
2.3 观测时间
GPS 是利用接收机从卫星获取某一个地理位置信息 的 3D 坐标，从而实现定位功能。GPS 卫星在定位和信号 传输以及接受过程中，都可能产生相应的误差。而使用者 端无法消除这些误差，因此，为了提高定位系统数据精准 度，使用者还需要使用卫星星历预测，选择合适的观测节 点和实践，将 GPS 接收机的 PDOD 值(反映 GPS 卫星地 分布) ≤ 6.从而实现精准定位的要求。
2.4 仪器设备和使用者的影响
除了各种外部因素外，GPS-RTK技术也受到测量仪 器、仪器性能及抗干扰性等因素也会对测量结果产生影 响。同时，因为仪器设备使用者的技术能力存在差别，因 此，对于仪器设备的技术水平、工作经验、故障处理方式 和软件的运用都会有很大的影响。所以，为了使测量人员 更好地进行实地观测，就必须先对测量人员进行实地观 测，积极开展 GPS-RTK技术训练。
2.5 GPS-RTK技术在矿山测量中的应用流程
2.5.1 GPS-RTK 技术要以控制点为中心运行
通过应用 GPS-RTK 技术，进行矿山测量过程中，首先要在矿山区域内，找出线路控制点，再将全站仪布设在 线路控制点上，使其发挥出更好的数据信号传递功能。可 以配备经纬仪实现对矿山测量点测量工作， 提高精准度。
2.5.2 优化测量环节， 改善 GPS-RTK 技术运行环境
随着矿山测量技术的日益成熟，野外和矿井作业的全 站仪以及地表地物编码电子手册已经被研发出来。通过 利用大比例尺地图软件进行地图描绘，能够有利于 GPS- RTK技术的应用。近年来，野外和矿井作业中的电子地图 绘制精度也得到了极大地提升。简单地说，由于开采环境 的特点和矿井勘探的不同条件的限制， 在测量站上难以实 现对周边地质环境进行测量。同时，在作业过程中，这些 信号点可能会相互关联。因为是基准站发出的信号，所以 极易产生电弧着火等现象， 带来很大的安全隐患。
2.5.3 注意在矿区生产中的应用
矿场工程学研究是一个非常重要的课题，由于矿山多 为丘陵、山地地形结构，外部还有大面积的森林覆盖，因 此，国控点位密集度较低，能见度较差。这就导致一些常 规的方法无法适应当前矿区生产工艺中的需求，而利用 GPS-RTK技术则可以改变这种情况。除了上述应用方法 外，GPS-RTK技术也能在矿井工程勘察作业中，比如，利 用 GPS-RTK技术对矿区中的矿井下聚落区域进行动态监 测，并进行横向与纵向的测量，实现钻孔定位、塌落度测 量等需求， 提高矿井作业成效。
3 GPS-RTK技术在矿山测量中的应用策略
GPS-RTK技术具有很好的应用优势和价值， 因此， 将 其应用在矿山测量中，能获得更加精准的数据结果。本文 就 GPS-RTK技术在矿山测量中的应用进行讨论。
3.1 测量区域情况
3.1.1 地理信息
本 文 选 定 的 矿 山 测 量 区 域 位 于 我 国 西 北 地 区 甘 肃 省 玉 门 市 境 内， 地 理 坐 标 为 97 ° 15 ′ 29 ″ ～ 97 ° 25 ′ 29 ″， 北 纬 ： 40° 36′ 31″～ 40° 38′ 31″。测量区域有一条便捷的 小路与主城区相连接， 交通较为方便。
3.1.2 地貌情况
矿山测量区域是一片丘陵地带，整体地势较高，起 伏 明 显，海 拔 位 于 1620 ～ 1800m 左 右，相 对 高 差 为 50 ～ 100m。测量区域整体为温带大陆性气候，降水量较 少。夏季炎热少雨， 冬季寒冷干燥。平均气温在36℃以下， 最低温度为27.6℃。勘查区人口较少，南部有一条正在开采中的脉石石英矿。其中，第一级 GPS 控制点的测量、横 剖面的测量以及 1:2000 地形图的测量是此次勘探的重要 内容。本文着重对 GPS-RTK技术在本次矿区测量中的应 用进行了分析。
3.2 GPS-RTK技术在矿区测量中的应用
3.2.1 控制测量
本文选择了 CGC2000 坐标系统作为此次矿山测量的 坐标系统。选择全国 1985 高程基准作为测量参考。由于测 量区域的网络条件一般，因此，选择了 GSCORS 作为原始 数据， 利用 GPS-RTK技术进行测量。按照 GPS-RTK技术 规范(CH/T2009-2010)要求，还进行现场测量、数据采取 和误差处理工作。
3.2.2 地点的选择和埋设
GPS 控制点之间没有通视需求，点位的选择按照 GPS-RTK 技术规范(CH/T2009-2010) 要求， 选择交通便 利、地基稳固，距离 GPS 反射目标较远，观测范围较大的 地点， 最好是测量区域中心位置。
为了提高地点选择的效率，可以在一张 1:10000 的地 形图上进行绘制。初步确定选点后，由测量人员实地考 察，根据考察的结果，进行相应调整，最终找到一个最佳 的测量点，再进行埋设。在选择点的时候，要综合考虑控 制点的覆盖问题。本次测量一共布置了 15 个 GPS 一级控 制点， 用WTJ1-WTJ15 来表示。各测量点与高压线、信号 站之间保持一定的距离，避免受到信号影响。表示选择 10×10×40cm 标准， 桩面上用粉笔灰标注“WTJ”编号。 在标识埋设后，上传 GPS 网络中的各个标注点地理信息 位置， 绘制成电子地图。
3.2.3 现场调查
在测量项目中，选择了两台高质量的 GPS 接收机， 并根据相应的技术规范要求，进行了实验模拟。在使用 GPS 接收机之前，要进行对中、整平，测量开始前和结束 后，每一次测量的天线高度都要重新复测一次，两次测量 结果之间误差要≤ 3mm，然后取二者的平均值。确定最 后的天线高度，并记录在册。通过 CGC2000 系统采集 3— 4 个 E 级的 GPS 控制点坐标，并计算出参数转换。再根据 已有的矿山资料， 对控制点进行校准， 确保结果符合技术 规范要求。
3.3 测量地形图
为了满足矿山测量的需求，需要对矿区进行 5 千米的 1:2000 地形测绘。本次测量的矿山位于丘陵地带，坡度 在 25°左右，因此，在进行地形测绘的过程中，需要使用 5.0m 基础等高线，将其分割成多个测绘区域，具体数量 要根据西南角坐标千米数来表示。
在矿山测量工作中，对地形测量的基本精度有以下几 个方面的要求 ：(1)在相邻的图根点，高程落差不能超过 0.1 个基础等高距离，测量点之间的最大间隔需要控制在 40m~50m， 地形图高度注释需要精确到 0.01m。(2)在矿 山测量区域中，使用数字制图技术绘制测地形图，将所有 地表地貌元素通过数字表述出来。主要包括测量点、地理 位置、水文特征、土质、交通、植被等地理信息数据。(3) 数据地形图中的地理元素选择， 需要参考相应的比例尺图 形作为绘制标准，控制与数据质量相关的各个因素，包括 精度、完整性和逻辑等。
3.3.1 图根控制测量
测量时，使用 GPS-RTK进行具体的测量作业，在布 设控制网时，按照 E 级 GPS 点位置分布，以 E 级 GPS 点 的矿山坐标系结果作为参考站的初始值，采用 RTK 移 动测站，直接测量图根点的坐标和高程，RTK 工作半径 ≤ 5km。对每一个图根点，分别在同一参考站或不同参考 站上进行测量，点位偏差≤ 5cm，高程差均小于 0.1 基础 等高距。
3.3.2 地形图测量要点
(1)测绘方法选择。矿山 1 ：2000 比例尺绘制地形图， 采用全站仪极坐标法，运用 GPS-TRK 收集测量参数，在 成图之前，进行参数转换，转换后的参数不能超过规定运 算范围，来确保最终的参数精准度符合矿山的测量要求。 利用实测检查方式将检查点设置到测量区域的边缘、中部 位置。经过实测后，高程误差控制在 ±3cm，平面误差控 制在 ±4cm。
(2)参考站设置。通过对地形、地貌的调查，掌握数 据链路通信覆盖情况，在地形图上合理布置基准站。参考 站需要选择视野开阔、地势较高的地方，测量半径不能超 过 8km，附近无高大遮挡物，无磁场干扰，确保能够正常 接收卫星信号。
(3)流动站控制系统。流动站以固定结构为基础，有 效卫星个数不能少于 5 个，PDOD 要< 6.流动站参考站 的测量方式、参数选择、参数变化、通信频率要与参考站 相一致。选择视场较大的区域，对于流动站接收机初始化，防止受到任何其他信号的干扰。流动站开始测量前， 要对已知点进行测试。测试数目需要大于两个，测试结果 和已知点成果平面差要< 30cm。高程差要< 0.2 个基本等 高距。
在使用流动站时，如果出现卫星信号失锁，操作人员 要立即对流动站进行初始化。初始化后重复对已知点测 验。测验结果精准无误后，才能开展下一步操作。测量结 束后，需要通过数据平台，将测量资料信息进行保存，做 好备份。
(4)地貌的数字测绘。地貌数字测绘。在开展不同基 准站作业时，流动站要对地物重叠点进行测量。要求测量 点在测图上的平面差要< 0.6m，高程差距要< 0.3 个基本 等高距。在制图过程中，有测量点采取的数据，自动生成 草图，并与测量点编号和仪器编号进行对应。顺利完成制 图工作。测绘完成后，对测量点的标号进行校核，并对标 号中的标号进行及时更正 ;在数字地形测绘中， 采取了内 外业融合的方式，以外业数据为基础，实时绘制地图，实 时确定各测量点的层次，并维持各测量点之间的逻辑关 系，从而提高同步作业的效率。
(5)校准数据。完成测量现场作业后，测量人员需要 对所有数据进行校准。将无效数据或作废数据剔除掉， 对 于缺少数据的测量点需要重新进行补测。确保所有测量 数据精准无误后， 输入到软件中生成原始数据， 并上传给 主机系统， 进行数据操作和备份。
3.3.3 编辑程序
数字地形图有别于传统的地形图，需要对其进行后期 编辑和处理，在编辑时，需要以RTK 实测资料为基础，利 用南方测绘仪表公司开发的 CASS9.1 成图软件，对相应的 数据进行处理， 从而实现图像的编辑。具体操作如下 ：
(1)用计算机将控制点数据、地形、地物点数据和修 改数据进行归类，并对每一种数据进行单独的编辑。在产 生等高线的过程中，首先要建立 DTM 网络，然后根据这 些网络对其进行定位，如 ：地形线的走向、断裂线、边界 线等。在用等高线资料构造三角网时，等高线应当视为特征线。
(2)用分层方式对数字地形图进行表达，每层命名都 是统一，利用 CASS9.1 软件与原始资料相结合， 计算机系 统能够自动产生图像。在生成图表的过程中， 可以对图表 进行人机交互的编辑，使所生成的图表能够满足使用的 需要。
(3)将 DTM 组网修改、删线、连线、分幅、注记， 最 后生成符合实际情况的地图， 然后将地图以数字化方式保 存，并输出， 得到数字地形地图。
3.4 勘测断面
找矿剖面是为了准确地划分矿体，了解矿山各个部位 的构造和形状， 为矿井设计提供一定的依据。
(1)测量路线剖面图。在进行测量时，应首先确定初 始剖面点的端点和剖面控制点。为了提高选点效率，在已 测量出的 1:10000 地质地图上选点，由现场测量人员选定 后，再进行埋设。采用 GPS-RTK进行联合测量，将所获得 的数据用作剖面的起点数据。从剖面的起点开始，根据每 一条剖面线之间的距离和方位，运用解析法，计算出理论 坐标，并以此为主要基础，使用 RTK进行准确放样和测 量。施测时，要保证精度指标符合规范标准要求，通过安 装基准站的方式，使用控制点数据，建立坐标系，并完成 点位改正。
(2)剖面图。剖面图的主要内容有名称，编号，纵横 比，测量剖面方向， 高程线， 图廓线， 投影平面图， 剖面地 貌线等。
4 结语
综上所述，GPS-RTK 技术应用在矿山测量中，能够 提高测量精度，为生产作业提供更加可靠的数据信息。因 此，随着矿山开采行业快速发展，生产企业要灵活运用 GPS-RTK技术，来提高企业生产效能，创造更大社会价 值，推动行业快速发展。
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