摘要：传统方法进行矿山测量时，使用手段包括:测角网、线型锁、边角网和导线网等。在实际测量中，必须要求测量点之间相互通视，测量工作受天气和地形影响较大，有时为了达到测量条件，还需要砍伐一定的树木，测试过程费用高、效率低。而GPS－RTK技术作为一种新型测量技术，具有操作简单、高效、适应性强等优点，在地质勘探领域得到广泛应用。
关键词：煤矿；RTK技术；矿山测量
引言
RTK技术是煤矿地质勘查测量工作的新方法，RTK测量技术在露天矿边坡稳定性测量中的应用，有利于提高矿山测量效率。
1 RTK技术测量简介
1.1测量原理
RTK(ＲealtimeKinematic)监测系统包括测量基准站、流动站和通信系统。使用RTK技术完成一次测量，至少需要2台GPS信号接收机，1台为测量基准站，1台为测量流动站。测量时，基准站负责观测GPS卫星，并通过无线通信设备将观测的信号传递到流动站，流动站的GPS接收机接收到信号后，将信号传递到控制器，控制器将基准站和流动站的信号进行差分处理，求出两个基站的基线值，计算出流动站的三维坐标，完成测量工作。
1.2系统结构
RTK测量系统主要由GPS信号接收器、数据传输设备和软件模块组成。(1)GPS信号接收器。在基准站和流动站设立双频GPS信号接收器，保证测量精度，并且能够迅速计算出整周未知数。基准站同时为多个用户服务时，基准站GPS信号接收器的采样率应该同用户接收机的采样率相同。(2)数据传输设备。数据传输设备也叫数据链，由流动站的接收机和基准站的无线发射台共同组成，数据传输设备的频率和功率与流动站的距离、外部环境和设定的数据传输等参数速度有关。(3)软件系统。ＲTK测量系统的软件部分支持实时动态测量，为测量提供有效的保证，可以根据需要选择静态、准动态和实时动态作业模式，可以快速计算整周未知数，并对测量结果进行分析。
1.3RTK技术优点
(1)使用传统方式进行野外测量时，测量结果容易受地形、季节和天气状况等条件影响，能见度低或通视条件差时，通常无法保证测量精度，甚至无法完成测量任务。GPS－ＲTK技术采用卫星定位，地形、气候等条件不会影响测量结果。(2)测量精度高，数据可靠，测站之间不必通视。(3)综合测绘能力强，自动化水平高。通常条件下，一名工作人员便可独立操作GPS信号接收器，仅需1s～2s就能够计算出位置点的坐标，节约大量人力。(4)操作简单，作业条件要求低。系统的数据传输、处理和存储能力强，拓展性高，测量生成的文件可以导入计算机，方便进行下一步分析。
2 RTK技术在西湾露天矿测量中的应用
某地区露天煤矿位于陕北榆神矿区的中部，开采标高1099～1030m。影响边坡稳定性的因素包括边坡角度、采动影响、岩体力学参数(如弹模、泊松比、吸水性、抗压强度)、大气降水等，当边坡下沉量达到10mm/d时，需采取必要措施，控制边坡稳定。
2.1监测点的布置
在该地区煤矿进行边坡测量时，设立了1个监测基站，4个校验基站和若干边坡测点，测点和基站至采场的最小距离4800m。布控基站需满足下列条件:①基站所处地势高，视野开阔；②基站附近不存在较大障碍；③基站所处位置地质条件好，土地坚硬;基站附近无电磁干扰。校验基站负责检查监测基准站的工作状态，当基准站出现异常后，校验基站通过逆运算求解正确坐标。边坡测点包括运输道测点、开采层边坡测点和矿坑外边坡测点。运输道测点沿运输坡道等距离布置，相邻点距离50m;开采层边坡测点沿开采破顶线、底线布置，相邻点距离110m;矿坑外边坡测点呈网格分布，测点距离300m，布置范围在矿坑1100m～2000m。
2.2测量系统
该地区煤矿边坡稳定测量选择的监测系统为WGS－84平面直角坐标系和GPS大地高程测量系统，将通过矿坑中心的子午线设置成中央子午线，经过矿坑最大深处的高程面为投影基准面。
2.3监测信息采集
(1)基准站坐标。在监测基准站安装1个GPS信号接收器，根据GPS卫星信号确定基准站的高程及经纬度，然后通过中央子午线和投影面确定基站的WGS－84坐标，记录基准站的高程h和坐标(x，y)。(2)监测点坐标。监测点坐标的确定方法与基准站坐标确定方法类似，首先设置监测站的工作参数，然后流动监测站在各测点流动，测量监测站的空间坐标(x，y，h)，每个监测点测量时间30s。一天能够测量120个监测点，只需一天时间便可完成一次边坡测量工作[1]。
2.4边坡变形测量结果
边坡稳定性的影响因素较多，在实际测量时，可根据开采情况适当增加或减少测点间的距离，对测量结果进行分析，判断边坡稳定性。西湾煤矿27#测点结果如图1所示。
图1 露天矿井27#监测点测量结果
根据图1可知，27#测点的变形随采深增加而变大，矿井开挖深度在35m之内，边坡变形速度较快，随后趋于平稳，但总变形持续增加，与岩石蠕变类似。
3提高测绘精度的方法
3.1基准站的选择
基准站是测量的基准点，能否达到测量目的与基准站的选择有很大关系，因此在选择基准站时必须慎重，为了保证测量精度，提高测量效率，基准站的选择应考虑一下几个方面：1）基准站尽量设置在已知坐标或未知坐标但条件相对较好的坐标点上，例如周围通视良好，地势相对较高，电台完全覆盖的测区中央。2）基准站200m范围内应无高压线、无线电发射台、电视差转台等干扰源及GPS信号反射源，以防出现多路径效应和数据链丢失现象。3）为了避开南北极附近卫星空洞区，基准站的天线应架设在基准站接收机的北方[2]。
3.2转换参数
实际工作中使用的坐标系一般为1954北京坐标系，而GPS-RTK测量出的坐标是WGS-84坐标系中的坐标，这两个坐标系由于定义参数不同，在坐标上差异很大，因此在测量工作中需要进行两个坐标系的坐标转换。在实际测量过程中，应事先测定整个矿区的基准转换参数，若转换参数不准确，则会对测量结果精度造成很大影响。
3.3仪器设备的使用
GPS-RTK测量技术的测量精度主要取决于仪器性能和抗干扰能力，另外使用人员的使用水平、工作经验和熟练程度也会影响测量精度。GPS测量主要依靠接收机接收卫星信号来确定坐标，误差来源于GPS卫星、卫星信号的传播过程和接收机，其中GPS卫星和信号传播过程中的误差属于系统误差，操作人员无法采取措施进行消除，只能提高操作水平，认真进行技术培训，正确使用接收装置，做好卫星星历预报，选择合适的观测时间，保证观测时GPS接收机的POOD值不大于6，减小接收机的定位误差，从而提高测量精度及效率。
结论
简而言之，GPS－RTK技术与传统的测量方式相比，具有测量方便、数据安全可靠、受环境影响小、操作简单等优点。本文介绍GPS－RTK技术的原理及在露天矿边坡稳定测量中的应用[3]。
参考文献
[1]王翔，魏长寿．GPS－ＲTK定位精度的实验检测与精度分析[J]科技风，2018，(26):87－88．
[2]文述生，等．GNSSＲTK在测绘测量中的技术应用研究[J].科技创新与应用，2018，(25):11－14．
[3]思生存．矿山测量在矿山建设中的作用[J].甘肃冶金，2018，40(4):116－117.
论文作者:陈统
论文发表刊物:《基层建设》2019年第11期
论文发表时间:2019/8/28
标签：测量论文; 基准论文; 坐标论文; 基站论文; 信号论文; 流动站论文; 接收机论文; 《基层建设》2019年第11期论文;