浅谈GPS—RTK测量技术在采矿地面沉陷中应用的优

摘要：谷家台铁矿是大水矿山，水文地质条件和矿岩构造复杂，局部区域稳固性差，经过实践摸索确定了上盘灰岩硐室注浆覆盖的矿床治水方案，在钻机探水过程中岩层地下水势必流出，导致地下水水位下降，从而影响地表稳定性。为了验证RTK技术在地面沉陷测量中的精度和优点，结合地表移动观测数据，通过对比总结出RTK使用应采取的措施，以利于在确保工程精度的前提下，减轻劳动强度并提高工作效率。
　　关键词：地面沉降 RTK测量 观测精度 优点
　　中图分类号：TM930 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）08（c）-0210-01
　　全球定位系统（GPS）是由美国研制的导航、授时和定位系统，实时动态测量（RTK）定位技术是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果。基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站，流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，还要采集GPS观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理，实时地解算整周模糊度未知数并计算显示用户站的三维坐标及其精度。流动站可处于静止状态，也可处于运动状态，RTK技术的关键在于数据处理技术和数据传输技术。
　　1 RTK技术在测量中的应用
　　1.1 GPS坐标系统及转换参数
　　根据RTK的原理，基准站和流动站采集的都为世界大地坐标系1984（WGS1984）坐标，由美国国防部在与WGS72相关的精密星历NSWC 9Z-2基础上，采用1980大地参考数和BIH1984.0系统定向所建立的一种地心坐标系。基准站以WGS84坐标作为起始值实时地计算点位误差并由电台发射出去，流动站通过电台同步接收信息数据，条件满足后可达到固定解，流动站就可得到高精度的相对于基准站的WGS84三维坐标，保证了基准站与流动站之间的测量精度，在参数设置上采用七参数设置（三维平移向量、三维旋转值和一个尺度因子）。
　　1.2 RTK测量准备和可靠性试验
　　矿区范围内布设控制点10个，要求控制点周围应视野开阔，截止高度角应超过15，周围无信号反射物，以减少多路径干扰，并要尽量避开交通要道、过往行人的干扰。利用拓普康GPT-3005N全站仪布设了一条10个点的图根导线，由已知点测量出平面坐标，并对10个点进行水准联测，计算出高程值。GPS仪器选用中海达V30，RTK测量10个点位坐标，采用三脚架对中，每点观测得到的10次有效的数据进行平均，作为该点的坐标值。符合到已知点上，把WGS84坐标系统和已知点北京54坐标系统进行转换，得到坐标值两者进行对比如表1所示。
　　水平位移（cm）分别为1.3、1.7、1.5、1.5、 2.1、2.4、1.4、1.7、2.1、1.5，高程变化（cm）分别为0.3、-1.6、-1.3、0、-1.5、-1.5、-2、-0.5、-2.2、-2.6。可以看到最大平面较差2.4cm，最小平面较差1.3cm，高程最大较差2.6cm，高程最小较差0cm，平面和高程精度都在《规范》允许范围内。
　　2 GPS-RTK测量在地面沉陷中应用的优点
　　（1）RTK测绘功能强大，RTK可胜任各种测绘内、外业工作，无需人工干预便可自动实现多种测绘功能，使辅助测量工作极大减少，减少人为误差，保证了作业精度。
　　（2）RTK技术与传统测量相比，RTK技术受通视条件、气候环境、季节等因素的影响较小，从传统测量来看只要满足RTK的“电磁波通视”和对天通视基本工作条件，它就能进行快速的高精度定位作业。
　　（3）定位精度高，操作简便、处理数据能力强，没有误差积累。不同于全站仪等仪器多次搬站后，存在误差累积的状况，RTK只要在一定的作业范围内，平面精度和高程精度都能达到厘米级。
　　（4）作业效率高，作业自动化、集成化程度高，高质量的RTK设站一次即可完成4km半径左右的测区范围，大大减少了传统测量所需的控制点数量，还具有测量人员少、速度快、精度高等特点，能够极大地提高工作效率。
　　综上所述，GPS系统的特点是高精度、全天候、高效率、多功能、应用广泛等，RTK技术还有很大发展空间，在实际测量过程中有很多优秀方面，很大程度上满足了降低作业强度，提高了工作效率，同时也克服了传统测量方法的不足。在科学技术飞速发展的今天，RTK技术给测绘工作带来了革命性的变化，它改变了传统的测量模式，它能够完成厘米级定位精度。由对照结果分析表明，RTK应用于采矿导致的地面沉陷观测具有很高的准确性和可靠性，不断完善RTK技术，寻求先进的作业方式，才能够更好的服务于矿山测量。
　　参考文献
　　[1] 全球定位系统（GPS）测量规范，GB/T18314-2001[S].
　　[2] 徐绍铨，等.GPS测量原理及应用[M].武汉：武汉大学出版社，2008.