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摘要：当前，全球定位系统(GPS)技术的快速发展和应用普及，基于CORS-RTK技术在矿山测绘中得到广泛地推广应用。本文介绍了CORS-RTK技术在矿山测量中的应用，通过对CORS-RTK原理的介绍及CORS-RTK优点分析，探讨了CORS-RTK在矿山测量中的运用，并针对其不足地方提出相应的解决办法。
关键词： CORS-RTK 技术;矿山测量；应用研究
引 言
近年来，随着测量技术的飞速发展，在矿山测量中使用的软硬件水平都有了显著的提升，尤其是测量仪器的变化最大，从平面高程控制方面所运用的仪器来看，从普通的经纬仪发展到全站仪，之后发展到GPS测量仪器，到如今CORS-RTK技术大量的应用在矿山测量中，该技术具有操作简单、使用方便、经济适用等特点，可大大地提升了测绘成果的精度及实用性和高效性。
1 CORS-RTK原理
连续运行卫星定位综合服务系统CORS(Continuous Operational Refrence Systerm)是利用全球卫星定位系统GNSS、数据中心、数据通信、互联网技术结合在一起的产物；它是在一定区域内，以一定间隔建立的长年连续运行的若干个固定GNSS参考站组建的网络系统。CORS由参考站系统、数据处理中心、数据通信、用户服务四个部分组成。各系统由数据通信系统互联，形成一个分布于这个区域的局域网。
CORS是在一个较大的区域内均匀布设多个参考站，构成一个参考站网，各参考站按设定的采样率连续观测，观测数据通过通信系统实时传输给系统控制中心，系统控制中心首先对各个参考站的数据进行预处理和质量分析，然后对数据进行解算，实时解算出网内各系统误差改正项(电离层、对流层、卫星轨道误差)获得本区域的误差改正模型，通过数据通信把它传输给用户(流动站}。用户随机根据相对定位原理实时计算三维坐标并显示三维坐标和测量精度。CORS是网络RTK的核心技术，能够提供高精度的实时动态定位服务功能，与传统的GPS单基站的载波相位实时差分定位相比，它具有操作简单、使用方便、扩大作业半径、降低作业成本、提高作业效率等功能。
多基站区域网(CORS-RTK)的平面精度为10mm+2ppm；高程精度为20mm+2ppm。其精度完全可以满足矿山测量的一般测量精度要求，所以它在矿山测量领域有很重要地位。
2 CORS-RTK在测量优点分析
CORS-RTK系统彻底改变了传统RTK测量方式，其优点在于:
(1)采用连续基站，用户可以全天候观测，与传统测量对天气条件、通视条件都能得到根本解决。
(2)无缝兼容CORS系统；CORS系统技术设计，可全面支持各种类型GNSS测量、定位，无缝接入区域连续参考站系统CORS，在一定区域内不需要另设基准站，用一台移动站即可实现RTK作业，真正实现单机单人作业。
(3)实现作业区域坐标系统的统一。由于不同系统、不同单位在不同时期布置各自控制点，用的起算坐标系统往往不一样，精度各不相同，各单位往往重复布置，造成物力、财力的极大浪费。CORS-RTK系统建成后，对控制点可进行实时有效长期提供稳定统一的参考坐标系，实现基础坐标系统的统一管理。
(4)CORS-RTK比传统RTK服务半径更大，且在三维坐标服务范围内，任何时间、任何地点都可以实时获取测量点的三维坐标及在CORS-RTK机内查阅三维坐标功能，大大减少传统测量对控制点所需的数量，省去了控制点建设、维护所需的财力、物力。
(5)CORS-RTK操作简单、使用方便、不用计算、不需要对已知控制点的通视要求，只需要对已知控制点检查测量，查看测量坐标和已知坐标的差值是否符合要求。
(6)CORS-RTK定位精度高、数据安全可靠、无测量误差积累、无人为操作误差行为。
3 CORS-RTK在矿山测量中的运用
(1)布置控制点的作用
由于矿山测量一般都处在深山老林，交通一般均不方便，而且矿山测量的范围都比较大，已知控制点都比较少，而且布置不均匀，矿山上通视条件都比较差，利用常规测量，用全站仪进行三角测量、导线测量、进行布置控制点位置，不仅要考虑通视条件、角度条件、导线长度等因素，常常由于通视条件差、角度条件不够30度、导线长度超长等因素，影响最终的测量成果精度，造成成果精度误差超限而重测。不仅费时费力，而且还会因此影响矿山生产进度。而CORS测量利用卫星定位，无需对控制点间的通视条件、距离条件、角度条件等方面提出要求，只需在测区周围3个以上已知点上进行以上已知点测量检查，根据规范≤CJJ8-99≥规定检测出数据和已知点数据对比误差在允许范围内(即平面位置误差﹤±5cm；高程误差﹤±5cm)，就可以在要布置控制点上按全球定位系统(GPS)测量规范要求方法进行测量。如果检测数据超限，可以在CORS机上加数据改正值再检测直至成果符合要求精度后再到新布置的控制点上测量，而且根据规范≤CJJ8-99≥CORS-RTK测量的平面精度为10mm+2ppm；高程精度为20mm+2ppm。根据CORS-RTK测量点位坐标、高程进行坐标反算求两点间距离、高程差值与全站仪测量的距离、高程差值进行对比，其边长平均误差为±1.20cm，最大误差为-1.80cm；高程平均误差为±2.30cm，最大误差为3.20cm。根据工程规范≤CJJ8-99≥规定四等以下控制点点位中误差，平面中误差为±5cm，高程中误差为±10cm要求。其精度完全可以满足矿山控制测量的精度要求。采用CORS-RTK方法观测控制点，在卫星信号接收好的位置，只需几十秒就可完成控制点的观测，而且可以立刻知道控制点的坐标值。而用传统方法对控制点进行观测，到控制点成果出来至少需要两天时间。所以采用CORS-RTK方法对控制点观测上节省很多时间，做到事半功倍，提高了工作效率。
(2)直接用CORS-RTK进行常规测量
CORS-RTK是直接接收卫星信号和通信信号来测量的，CORS测量首先是把测量的数据通过通信条件传输给数据中心，数据中心把测量数据经过平差改正后的数据再传给CORS客户。所以在视野开阔的地方，卫星信号不受干扰的地方，可以直接利用CORS-RTK对需要测量的地形点、特征点、地物点、断面点、剖面点、井口等位置进行测量。如果那些需要测量的地形点、特征点、地物点、断面点、剖面点、井口位置受卫星信号干扰，无法直接用CORS-RTK进行测量，可以在附近的视野开阔的地方布置控制点，采用俩俩通视方法布置点位，用CORS-RTK测出控制点三维坐标。CORS-RTK测量完后可随时查阅已测出点的三维坐标，把坐标输进全站仪里，用全站仪对那些受卫星信号干扰的地形点、地物点、断面点、剖面点等进行测量。这样做也省去了传统测量从布置控制点、到观测、到平差计算、最后再来测量的过程，大大缩短工作时间，减少劳动力，节约成本，提高了工作效率。
(3)CORS-RTK在矿山小范围测量和修补测中运用。
矿山开采和矿山生产的过程是矿山破坏的全过程，由于对矿山的开采，原来的地形地貌由于矿山开采而发生变化，为了更好、更合理开采利用矿产资源，必须对矿山每隔一段时间进行修测、补测，来统计矿山储量和规划矿山生产布置。所以矿山上小范围测量和修补测肯定是必不可少，以前用常规测量来进行修补测，每次都要从新布置控制点，原来布置的控制点由于矿山开采而受到破坏，每次布设控制点都要费时费力，常常由于起始已知点太远，使导线长度过长致使导线精度误差超限而重测。这样不仅延误作业时间、浪费物力、财力，也对矿山生产造成影响。利用CORS-RTK技术就可以很好解决这些问题。利用CORS-RTK可以在需要修补测范围内，在通视条件好、卫星接收信号好的位置上布置控制点，采用测量控制点观测方法进行观测，成果坐标可以直接输入全站仪内，再利用全站仪进行测图。如果该区域卫星接收信号好，可以用CORS直接测量。这样就很大程度提高了工作效率，又节约了成本。
(4)CORS-RTK在矿山沉降观测中的运用。
由于矿山开采和矿山生产破坏了矿山的原有山体结构，使矿山的山体表面出现裂痕、断裂等下沉、位移现象，使山体表面松动，容易产生泥石流和山体滑坡等地质灾害，给国家和人民带来很大的财产损失，要了解泥石流和山体滑坡等地质灾害形成原因和地质灾害什么时候发生，就要对矿山进行沉降观测，提出山体沉降的有效数据报告，为矿山整治提出科学的数据报告。以往常规测量方法是用全站仪加水准仪进行测量，在进行矿山地表沉降观测时，一般是在沉降区域内按一定距离均匀布设一定数量观测线，每条观测线上布置一定数量的沉降观测点，并在测区内布置一定数量的沉降基准点、工作基点。用全站仪布设导线定期观测那些工作基点、沉降观测点的平面位移，用水准仪定期测量其垂直位移，这种方法虽然精度高，成果质量可靠。但是这种方法顾虑是沉降基准点、工作基点布设问题，基准点、工作基点的稳定性、精度、位置都对沉降观测精度产生直接影响。基准点布设离沉降区近点，对沉降点观测比较方便，但是离沉降区近点，基准点本身也会沉降，这样观测成果的精度得不到保证，基准点布设离沉降区远点，基准点本身没问题，而每次进行沉降观测就要远距离观测，并做一定数量的控制点，这样不仅多花费很多时间和精力、财力，而且成果精度满足要求。而且布设一定数量高精度的基准点要花费很多精力和财力。利用CORS-RTK技术就可以轻易解决这些问题，只需在沉降区域内均匀选取卫星接收信号好的沉降观测点，通过CORS-RTK定期对这些沉降观测点的观测，即可获取每期这些沉降观测点的三维坐标。如果有的沉降观测点无法用CORS直接测量，可在地质结构稳定的地方做些基准点，用常规测量的方法观测那些沉降观测点，获取沉降数据。为了获取高精度的沉降数据，可在测区内布设一些观测点先摆静态GPS,测出三维坐标XYZ，然后用CORS测这些点的三维坐标xyz，求出这些点的坐标差值，取坐标差值平均值作为CORS观测的改正数，把观测数据传人计算机。
下面为相邻两期沉降观测点的观测值(单位为米)
通过对两期沉降观测点的观测值对比分析就可以很直观地判断矿山表面沉降、位移的方向和大小。
对地表沉降分析常用方法:
(1)作图分析，将观测资料绘制成各种曲线，通过图形对比来判断沉降大小。
(2)统计分析，用数理统计方法来分析各期观测的数值，从而判断沉降大小。
(3)对比分析，通过对两次观测值对比分析来判断沉降大小。
(4)建模分析，把各期观测值生成高程模型，通过高程模型来判断沉降大小。
通过对观测值的分析、判断、从而提出科学的地表沉降数据报告，为矿山的整治，地质灾害的预警做出合理的建议和科学的判断。
4 CORS-RTK的不足之处及解决办法
CORS—RTK技术也不是万能的，也存在一些不足之处，需要提高和完善。由于CORS-RTK是利用卫星及通讯系统对测量点进行观测，卫星和通讯信号都会对测量工作产生影响。
主要表现在：
(1)卫星信号问题，由于受气候、电离层、对流层等影响，有的地方CORS会接收不足4颗卫星，无法进行测量，因此在测量前要了解测区地理环境和星历史预测报，受卫星及信号制约的地方只能采用常规测量方法。
(2)通讯信号制约，CORS测量是通过通讯系统把测量数据传到数据中心，数据中心把经过平差后的数据传给CORS，在那些无信号的地方就无法进行CORS测量，只能采用常规测量。
(3)CORS测量要有10-15度的视场角，在高楼、森林覆盖比较高的地方无法采用CORS测量，只能采用常规测量方法。
5 结束语
总之，CORS-RTK是一种在GPS技术后出现的最新测量技术，能够在提高工作效率的同时获得更为准确的测量效果。在矿山测量中灵活应用CORS-RTK技术，不仅可以提高精度，还可以减小工作量，提高工作效率，节约资金等重要作用。CORS-RTK测量技术给现代矿山测量带来了重大的技术手段变革，极大地方便了矿山测量工作者。相信在不久的将来，其在矿山测量中的应用领域将更为广泛。
参考文献
[1] 张继业.结合实例论矿山测量中的CORSRTK技术[J].城市建设理论研究:电子版.2012(7)
[2] 姚宾.基于CORS系统的RTK技术在矿区测量中的应用[J].科技研究.2014(12)
[3] 张建伟,戴光绪.CORS 技术在矿山测量中的应用探究[J].地球.2015(10)
论文作者:孔超
论文发表刊物:《基层建设》2016年35期
论文发表时间:2017/3/23
标签：测量论文; 矿山论文; 坐标论文; 精度论文; 误差论文; 高程论文; 基准点论文; 《基层建设》2016年35期论文;