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gps-rtk技术在矿山线路测量中的应用分析

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  • 上传时间:2018-02-07
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    • 1、GPS-RTK 技术在矿山线路测量中的应用分析 张玉恒 西山煤电股份有限公司西铭矿 摘 要: 目前 GPS-RTK 是国际上 GPS 精密定位研究的一个趋势, GPS-RTK 不仅可以满足城市规划、矿山建设、环境监测的实际需要, 还能满足不同行业的用户对快速的精确定位要求, 是对 GPS 领域的新的改革创新, 本文主要阐述了 GPS-RTK 在西铭矿工业广场道路中的控制测量及放样的应用及效果, 为其他类似工程的应用提供宝贵经验。关键词: GPS; RTK; 控制测量; 精度分析; 作者简介:张玉恒 (1984-) , 男, 山西五台县人, 本科, 2009 年毕业于中国矿业大学测绘工程专业, 地测工程师, 西铭矿地质科副主任科员矿山测量数字化。收稿日期:2017-4-11Application and Analysis of GPS-RTK Technology in Mine SurveyingZhang Yuheng Ximing Mine, Xishan Coal and electricity Co.Lt.; Abstract: At present, GPS-RTK is a

      2、 trend of international GPS precision positioning research, GPS-RTK not only can meet the practical needs of urban planning, mine construction, environmental monitoring, but also in time to meet the various users of different industries on the fast accurate positioning requirements, GPS is a new field of reform and innovation.This paper expatiates on the application and effect of GPS-RTK in the control and survey of Ximing mine industrial square road, analyzes and compares the measurement precis

      3、ion of GPS height, sums up the precautions in the practical engineering application, For other similar projects to provide valuable experience.Keyword: GPS; RTK; Control survey; Precision analysis; Received: 2017-4-111 引言GPS-RTK 定位技术是近些年研究兴起的一种精度很高的定位技术, 为测绘工作者提供了工程测量的新的技术手段和方法。与此同时 GPS-RTK 测量使常规的测距、测距、测水准、测角为主要测量的地面定位的技术, 被以一次测定地面三维坐标的 GPS-RTK 技术替代。目前国内对该技术的研究偏少, 本文通过对比GPS-RTK 技术与传统控制测量两者的精度, 进一步说明测量工作采用 GPS-RTK定位技术的必要性。2 GPS 技术的控制测量与布网方式GPS 控制测量工作按其性质可以分为内业和外业两大部分。内业的工作主要有GPS 测量设计、测量后的数据处理和相关技

      4、术总结;外业的工作主要包括选择观测站点、设立测量标志点、野外测量作业和检核成果质量。GPS 测量的工作程序具体可以分为以下几个步骤和阶段, 见图 1。测量地区采用 E 级 GPS 网作为首级平面控制网。使用单频 GPS 接收机。布设控制网时需使图形有良好的约束力和自检能力。平面与高程控制起算点采用国家三等以上三角点 (联测点个数大于等于 3 个) 。具体布网方案如图 2 和图 3 所示。图 1 GPS 测量流程 下载原图图 2 GPS 静态时控制网网形示意图 下载原图图 3 布设水准网示意图 下载原图3 RTK-GPS 在矿区线路测量中的应用3.1 实时动态 (RTK) 定位技术简介网络 RTK 技术的基本原理是布设 3 个或 3 个以上基准站, 这些基准站组成一个基准站网, 并以这些基准站中的一个或多个为基准, 计算和发播改正信息, 对该地区内的卫星定位用户进行实时改正的定位方式1-2。与常规 RTK 相比, 该方法的主要优点为覆盖面广, 定位精度高, 可靠性强, 可实时提供厘米级定位, 应用前景广阔。GPS-RTK 由 4 个部分组成, 分别由数据处理中心, 基准站网, 数据通信线

      5、路和用户。基准站上应配备双频全波长 GPS 接收机, 布设的基准站的坐标精确已知, 其坐标由 GPS 静态相对定位方法确定。基准站应进行连续不断观测, 并实时将观测到的资料及时传送给数据处理中心。每 3 个基准站构成一个几何三角形, 数据处理中心根据传来的坐标确定在哪个几何三角形中, 然后借此数据算得系统误差, 最后进行必要的修正传到用户3-5。图 4 为一个 GPS-RTK 服务系统的示意图。图 4 小型网络 RTK 服务系统 下载原图3.2 实践应用分析为了更好的对比 RTK-GPS 技术的优越性, 现选西铭矿已有工业广场道路作为研究对象, 每 1km 布设一个 GPS 点, 用四等水准测量水准高程。每 2 个 GPS 点布设了一个水准点, 采用四等水准测量法进行联测。西铭矿工业广场道路长 4.2km, 对布设的 GPS 点进行 GPS RTK 技术放样, 与此同时对放样的点进行普通水准测量。采用 GPS RTK 技术进行放样路线上的点位, 并采集了 RTK 测得的高程, 同时使用普通水准测量的方法对所放出的点位进行水准测量。采用 GPS-RTK 技术对地表及岩层移动进行检测, 通

      6、过对试验区的数据进行后差分误差处理技术分析测量误差的大小, 对测量数据质量控制, 对于同一基站, 相同观测条件下观测 2 次, 通过对 2 次初始化测量中同样的错误不能再出现的概率进行分析, 来比较观测结果, 发现观测中可能包括的粗差, 来评价该观测值质量。3.2.1 高差的精度分析根据平差的改正数和法方程的系数阵来计算单位的权中误差:由此求得各线路高差的单位权中误差是:单点高程中误差是:根据两点水准高差与 RTK 高差之差计算高差之差中误差:式中:h 较差 为水准高差与 RTK 高差之差;h 水 为水准高差;h RTK为 RTK 高差。由误差传播定律得:于是有, 高差的中误差为:RTK 基点的高程相对要独立, 其高差的误差不顺次传播, 因此 RTK 基点的高差中误差和水准的高差的中误差实质上是有分别的, 换句话说, RTK 基点的高差中的误差为相对高程的中误差。同时不排除磁、高压线、高大建筑物等对 GPS-RTK 都有一定的影响。3.2.2 高程的精度分析由 RTK 高程和水准高程来计算高程的中误差:该值相当于等外的水准高程的精度, 所以 GPS-RTK 的高程的精度可以满足题设线路工程的要求。4 结论本文以西铭矿工业广场道路的线路测量为例子, 利用 GPS-RTK 技术进行放样, 并收集 RTK 数据观测得的高程, 与此同时利用普通水准测量的技术方法进行水准测量, 并对精度对比分析, 得到如下结论:(1) 应用静态 GPS 进行平面控制测量完全能满足线路工程的控制测量的要求。(2) GPS-RTK 技术可以减少工作中间环节, 缩短测量工作周期, 提高测量工作效率。参考文献1高建新.高精度全球差分 GPS 的应用J.测绘信息与工程, 2002, 22 (4) :128-232. 2王惠南.GPS 导航原理与应用M.北京科学出版社, 2003. 3李征航, 黄劲松.GPS 测量与数据处理M.武汉大学出版社, 2005. 4何海波.高精度 GPS 动态测量及质量控制D.信息工程大学, 2002 (7) . 5高星伟.GPS/GLONASS 网络 RTK 的算法研究与程序实现D.武汉大学博士论文, 2002 (6) .

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