矿山地表测量中GPS-RTK定位技术的应用研究
王卫峰
生成PDF 清样下载 引用

复制成功

导出题录

参考文献( GB/T 7714-2015 ) 复制

王卫峰,. 矿山地表测量中GPS-RTK定位技术的应用研究[J]. 矿山工程与技术,20229. DOI:10.12721/ccn.2022.157195.
摘要: 随着对矿区的不断开采,矿区周围的环境也在随着开采程度而不断变化,相应的采空区也会不断增多。这种大规模的采空区会对地表的岩石层产生巨大影响,导致出现岩层的变形、地面的裂缝、局部地形的塌陷等情况,对矿区的安全产生巨大的威胁,因此,对矿区地表环境的监测显得十分重要。本文对矿山地表测量中GPS-RTK定位技术的应用进行分析,以供参考。
关键词: 矿山地表测量;GPS-RTK技术;应用
DOI:10.12721/ccn.2022.157195
基金资助:

引言

矿山建设以及开采过程测量工作发挥着重要的影响作用,其属于矿山建设工作中的重要环节,这一工作环节主要承担着为矿山建设开发设计以及后期开采生产提供可靠数据信息的任务。矿山测量需要在特殊平台的支撑作用下,才能够发挥其提供信息数据服务的作用,矿山建设的安全性才能够得到保障。

1矿山测量工作概述

矿山测量是煤矿测量项目中的一种,是采矿项目中的一项关键工作,其涉及多种技术,如测绘、地质监测、开采等。矿山开采之前都需要进行图纸绘画、监测、计算等,而矿山测量是其中一项十分重要的内容,且具有综合性。在矿山测量工作中,需要保证测量结果的有效性和准确性,并将测量结果直观地展现到开发图纸上,为矿山开采工作提供数据依据。在矿山测量过程中,测量工作通常会受到测量设备、外部环境、测量方法等因素的影响,并且矿山测量是一项多元工种类型的测绘工作,需要施工人员协同工作,同时操作多台设备,因此需要施工人员准确测量矿山数据,以此来保证矿山开采工作的顺利展开。

2 GPS-RTK技术在矿山测量中的实际应用

GPS-RTK技术在矿山测量中具有非常广泛的应用范围,矿山开采、监督以及管理都需要矿山测量工作进行支撑,因此这些工作的开展都需要准确的信息提供支撑。矿区地形一般都是比较复杂的,在开展测量工作时需要面对较大的工作难度,RTK技术在矿山测量中的应用可以为矿山测量工作提供精准的信息。RTK技术与传统的矿山测量技术相比具有绝对的优势,较少的人力投入便可以完成大量的测量工作,同时还能够在自动化技术的支撑作用下对测量工作的效率以及数据精准度进行提升。将流动站和基准度结合到一起,应用到矿山测量工作中,不仅可以对其他测绘点的布设进行有效避免,还能够对基准站工作的有效半径进行明显扩大,有益于缩减迁站工作量,最终繁琐环节得到有效减少。

3 GPS-RTK定位技术

3.1组成部分

(1)GPS的接收装置。在设备的基准站和流动站之间建立双频的GPS接收器,以此来确保测量的精度,而且能够迅速地算出整周的未知数。有两个及以上的用户使用设备的基准站时,GPS接收器设置的采样率要与用户方面的采样率一致,避免发生错误。(2)数据传输装置。该装置也是一种数据链,由设备基准站的发射站和流动站的接收站组合而成。数据传输装置的频率大小与数据到接收站的距离、传输的环境条件以及数据传输速率有关。(3)软件系统。软件系统主要用来进行测量,有实时动态、准动态以及静态三种工作模式,可以快速地对目标进行测量、计算以及对结果的整理分析,有效降低了测量人员的工作强度。

3.2装置的使用

使用GPS-RTK技术测量出的结果的准确性与机器的抗干扰能力和性能有关,除此之外也和操作人员的操作能力有关。测量过程中主要是通过卫星与接收装置之间的数据传播,这期间存在着系统的误差,属于无法消除的误差,只能通过对操作能力的不断加强来尽量缩小误差。要了解卫星方面的信息,要在适当的时间段进行测量,接收装置的POOD值设置在6左右,降低卫星与接收装置在定位方面的误差,保证测量结果的精确度。

4 GPS-RTK技术在矿山测量实践应用过程存在的主要问题及解决办法

4.1利用高质量机型解决稳定性等问题

RTK机的质量以及型号都会对实际应用过程数值测量的精确度以及稳定性产生直接影响,最终造成数值精确度和稳定性相差较大的问题。另外,天气、卫星以及数据链传输等状况同样会对测量数值的精确度和稳定性产生不可忽视的影响,数值的差别性更会在无形中被再次扩大。针对这一问题,应当注重高质量RTK机型的选择,确保数值测量的精度以及稳定性。为了进一步提升测量数值的精确度以及稳定性,还应当在已经布设好的控制点周围增设相应的检核点,及时检查RTK测量结果以及质量,对测量结果的精准度以及稳定性进行增强。

4.2规范图纸绘制

矿山测量工作对图纸精密度有较高要求,需要将误差降至最低,因此需要严格控制图纸绘制质量,在绘制完成后需要交由专业技术人员审核。为确保图纸绘制的质量,需要煤矿企业构建周期性图纸审核制度,由多位专业技术人员共同审核图纸,在测量结果、地质构造、煤层厚度等方面确保图纸数据的准确性,杜绝注重效率而忽略质量的现象,以此来保证煤矿生产工作顺利展开。

5 GPS-RTK技术在矿山测量中的应用

5.1矿区控制网的建设与应用

矿山观测应用场景中,如果使用传统观测技术模式,不同控制点之间应保持通视状态,其作业环节十分复杂,数据精准度不高,尤其是在我国西南地区,山势连绵起伏,地质环境极为复杂,不同控制点之间很难保证通视条件,且人员及设备在不同控制点之间的转移十分困难。相对而言,GPS-RTK技术在GPS接收装置的帮助下,可实时获取到定位信息,在选中基准站位置后,不同控制点之间的观测工作可同步进行,且无需保持绝对的通视的条件,数据定位精度明显提高,作业效率也得到改善。例如,在我国云南某钼矿开采场地,区域内部地貌条件复杂多变,很多区域与方向都存在遮挡物,工程团队在应用GPS-RTK技术过程中,在区域内部同时设置7个控制点,不同点位精度平面均超过2.2mm,而高程均超过10mm,而这种精度控制体系可有效满足矿区加密施工控制网的精度要求。

5.2矿区地面形变量测量

伴随着矿山开采工作的进行,矿区地面特征参数将会发生改变,也就是不同位置地面点的水平位置与高程将会变动,而矿区地面形变测量环节就是要精准获取到这一数据。软件系统将当前数据信息与历史数据信息进行对比分析,进而得出水平位移与下沉值,进而为变形分析工作提供相对合理的科学依据。传统形变测量工作需要在矿区内部布设基准点与形变观测点,进而组成矿区地面变形观测网,使用全站仪测量观测网内部边长与角度的变化,进而计算出形变量。GPS-RTK技术利用GPS静态相对定位技术,可将数据处理、坐标转换与多项式曲面拟合等环节进行整合,在提高观测结果与控制工作的正面促进效能。根据行业内部数据对比,RTK测量点的精度已达到厘米级,因此,在测得WGS84高程后,即便转换为1954北京坐标系,依然可满足矿区地面变形监测工作的精度要求。

结束语

综上所述,GPS-RTK技术的测量效率相比于传统的测量技术,其测量操作更简单,测量效率更高,而且测量的成本也相对较低,测出来的结果精度也比较高。

参考文献

[1]耿谏,贾斌.关于GPS-RTK测量仪器在矿区采空区的应用分析[J].矿产勘查,2019,10(11):2785-2788.

[2]赵少锋.GPS-RTK在矿山测量中的应用及其存在问题认识实践[J].中国金属通报,2019(10):23-24.

[3]陈坦.GPS-RTK技术在矿山测量中的技术应用浅析[J].世界有色金属,2018(19):29-30.

[4]于贺,侯杰,樊坤.GPS-RTK技术在矿山测量中的应用探究[J].山东工业技术,2018(24):86.

[5]聂小明.GPS-RTK技术在矿山测量中的应用研究[J].科技创新与应用,2017(29):146+148.