常智勝

（貴州省地礦局一一三地質(zhì)大隊(duì)，貴州六盤水 553001）

GPS-RTK測(cè)繪技術(shù)在煤礦整裝勘查中的應(yīng)用

常智勝

（貴州省地礦局一一三地質(zhì)大隊(duì)，貴州六盤水 553001）

GPS-RTK測(cè)繪技術(shù)，可以為煤礦整裝勘查測(cè)繪工作帶來極大的方便。以GPS-RTK測(cè)繪技術(shù)，在盤縣保田煤炭整裝勘查測(cè)繪工作中的應(yīng)用為研究對(duì)象，從控制測(cè)量、勘探線測(cè)量及鉆孔、探槽、剝土工程點(diǎn)測(cè)量等幾個(gè)方面，淺析在煤礦整裝勘查工作中，GPS-RTK測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用的先進(jìn)性和方便性，并且對(duì)本次盤縣保田煤炭整裝勘查測(cè)繪工作的精度進(jìn)行了檢測(cè)，充分證明了GPS-RTK測(cè)繪技術(shù)，在此項(xiàng)工作中完全能滿足精度要求，充分論證在煤礦整裝勘查測(cè)繪工作中，GPS-RTK測(cè)繪技術(shù)所發(fā)揮的積極作用。

煤礦整裝勘查；GPS-RTK測(cè)繪技術(shù)；方法應(yīng)用

煤礦整裝勘查作為我國整合煤炭資源量、探明煤炭資源儲(chǔ)備的一種重要工作手段，必不可少的要應(yīng)用測(cè)繪技術(shù)進(jìn)行控制測(cè)量、勘探線測(cè)量及工程點(diǎn)測(cè)量（包括鉆孔工程測(cè)量、探槽工程測(cè)量及剝土工程測(cè)量等）。而在測(cè)繪領(lǐng)域，GPS-RTK測(cè)繪技術(shù)以其定位精度高、觀測(cè)時(shí)間短、觀戰(zhàn)間無需通視、可提供三維坐標(biāo)、操作簡(jiǎn)便、全天候作業(yè)及功能多應(yīng)用廣等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛運(yùn)用在煤礦整裝勘查的工程測(cè)量中。

Real Time Kinematic測(cè)繪技術(shù)（簡(jiǎn)稱RTK）即全天候?qū)崟r(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)，是GPS測(cè)繪技術(shù)和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的完美結(jié)合。GPS-RTK測(cè)量過程一般包括：基準(zhǔn)站選擇和設(shè)置、移動(dòng)站的設(shè)立等（徐紹銓等，2003）。GPS-RTK定位的數(shù)據(jù)處理過程是基準(zhǔn)站和移動(dòng)站之間的單基線處理過程，基準(zhǔn)站和移動(dòng)站的觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量好壞、無線電的信號(hào)傳播質(zhì)量好壞對(duì)定位結(jié)果的影響很大。野外施測(cè)時(shí)，測(cè)站位置的選擇對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量、無線電傳播影響很大。移動(dòng)站作業(yè)點(diǎn)是由工作任務(wù)決定的觀測(cè)地點(diǎn)，所以，基準(zhǔn)站位置的選擇非常重要（陶世龍，2012）。

1 測(cè)區(qū)概況

貴州省盤縣保田煤炭整裝勘查區(qū)位于貴州省南西部，其地理坐標(biāo)為東經(jīng)：東經(jīng)10430 52104 53 26；北緯2520 06～2529 44。東西長22.75km，南北寬約17.75km，面積262.53km2。行政區(qū)劃上分屬盤縣忠義鄉(xiāng)、新民鄉(xiāng)、保田鎮(zhèn)、普田鄉(xiāng)管轄?？辈閰^(qū)位于盤縣南東部，地勢(shì)北西高南東低，最高點(diǎn)在勘查區(qū)北部胡家箐梁子山頂，海拔為1987.8m；最低點(diǎn)在勘查區(qū)南東角樓下河，海拔為1060m，為當(dāng)?shù)刈畹颓治g基準(zhǔn)面；相對(duì)高差達(dá)927.8m，一般地區(qū)多為1500～1800m，為中中山地貌。測(cè)區(qū)有多條鄉(xiāng)村毛石路到達(dá)，行車狀況較差。

2 測(cè)繪儀器介紹

本次外業(yè)測(cè)量?jī)x器使用中海達(dá)F61 GNSS GPSRTK儀器（1+5）一臺(tái)套（儀器經(jīng)省級(jí)質(zhì)監(jiān)部門質(zhì)檢合格），采用儀器配套的HDS2003全球版解算軟件進(jìn)行內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)結(jié)算，采用南方CASS7.0數(shù)字化軟件進(jìn)行成圖。經(jīng)綜合分析研究，本次采用GPS-RTK對(duì)本次煤炭整裝勘查區(qū)進(jìn)行靜、動(dòng)態(tài)野外測(cè)量。

3 施測(cè)方法

3.1 作業(yè)依據(jù)及采用測(cè)量成果

作業(yè)依據(jù)《地質(zhì)礦產(chǎn)勘探測(cè)量規(guī)范》（GB/ T18341-2001）、《全球定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)量規(guī)范》（GB/ T18314-2009）及《工程測(cè)量規(guī)范》（GB50026-2007）。

該項(xiàng)目采用國土資源局提供的3個(gè)國家C級(jí)控制點(diǎn)作為此次測(cè)量的平面坐標(biāo)和高程起算點(diǎn)（其中：點(diǎn)1、點(diǎn)2作為首級(jí)控制測(cè)量點(diǎn)，點(diǎn)3作為檢核點(diǎn)），并以1985年國家高程基準(zhǔn)為高程系統(tǒng)，采用1980年西安坐標(biāo)系和1954年北京坐標(biāo)系兩套坐標(biāo)系統(tǒng)。經(jīng)實(shí)地觀察和復(fù)測(cè)，以上國家C級(jí)控制點(diǎn)標(biāo)示標(biāo)牌及中心石樁完好，控制點(diǎn)平面坐標(biāo)及高程精度良好，標(biāo)石和其成果符合規(guī)范的要求，可以作為此次煤炭整裝勘查工作中控制測(cè)量的起算點(diǎn)。

3.2 控制測(cè)量

通過GPS靜態(tài)技術(shù)引測(cè)當(dāng)?shù)貒辆痔峁┑膰铱刂泣c(diǎn)C級(jí)點(diǎn)布設(shè)首級(jí)控制網(wǎng)，經(jīng)過嚴(yán)格計(jì)算平差后作為測(cè)區(qū)平面和高程起算點(diǎn)。使用的儀器為中海達(dá)F61-GNSS-GPS靜態(tài)接收機(jī)。在進(jìn)行GPS靜態(tài)定位時(shí)，認(rèn)為在整個(gè)數(shù)據(jù)觀測(cè)過程中，接收機(jī)天線的空間位置相對(duì)于地球保持不變；在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，則將接收機(jī)天線的位置作為一個(gè)不隨時(shí)間變化的量。GPS相對(duì)定位則指的是在進(jìn)行定位時(shí)，多臺(tái)GPS靜態(tài)接收機(jī)進(jìn)行同步觀測(cè)，采集同一時(shí)段的觀測(cè)數(shù)據(jù)；在后期進(jìn)行室內(nèi)數(shù)據(jù)處理時(shí)，則利用這些同一時(shí)段觀測(cè)的數(shù)據(jù)，計(jì)算出同一時(shí)段觀測(cè)站的相對(duì)位置（坐標(biāo)/基線向量）（劉淑聰?shù)龋?011）。

具體的觀測(cè)模式就是將多臺(tái)接收機(jī)放在不同的測(cè)站上進(jìn)行同步觀測(cè)，時(shí)間控制在45～60min。接收機(jī)測(cè)定出在觀測(cè)期間到衛(wèi)星的偽距及載波相位等觀測(cè)值，并記錄在相應(yīng)的存儲(chǔ)器中。等觀測(cè)結(jié)束后，我們將數(shù)據(jù)下載，傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中，采用儀器配套的HDS2003全球版解算軟件進(jìn)行內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)結(jié)算。數(shù)據(jù)的處理過程包括基線處理、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、網(wǎng)平差以及高程轉(zhuǎn)換，最后計(jì)算出高精度的網(wǎng)點(diǎn)坐標(biāo)。

本次控制測(cè)量完成勘查區(qū)E級(jí)GPS控制點(diǎn)101個(gè)，平差后最弱點(diǎn)平面位置中誤差（GPS39）±0.0419，最弱邊邊長相對(duì)中誤差（GPS94-GPS95）：1:44373，各項(xiàng)限差均滿足規(guī)范要求。

3.3 勘探線測(cè)量

根據(jù)設(shè)計(jì)的勘探線的分布情況確定勘探線剖面的方位和長度，采用動(dòng)態(tài)GPS測(cè)量（RTK）技術(shù)進(jìn)行測(cè)量，一共投入6臺(tái)套中海達(dá)雙頻雙星GPS接收機(jī)，1臺(tái)作基站，5臺(tái)作流動(dòng)站，每天可以開展5個(gè)測(cè)量小組，同時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)放樣測(cè)量。測(cè)量時(shí)選擇線放樣測(cè)量的方法，先在電子手簿鐘輸入勘探線兩端平面坐標(biāo)確定勘探線的方位，再依據(jù)地質(zhì)專業(yè)技術(shù)人員給定的勘探線長度實(shí)施測(cè)量，在測(cè)量過程中觀測(cè)手薄將提示偏離勘探線的距離和離端點(diǎn)的直線距離，測(cè)量人員根據(jù)手薄提示的距離參數(shù)適當(dāng)調(diào)整前進(jìn)的路線，從而快速準(zhǔn)確地沿著勘探線完成測(cè)量，得出勘探線中間點(diǎn)的平面坐標(biāo)和高程值。根據(jù)勘查設(shè)計(jì)的要求，要按1：5000的比例尺進(jìn)行勘探線測(cè)量，相鄰測(cè)點(diǎn)的點(diǎn)距需控制在50m左右，地形起伏變化大的地方要加密測(cè)量點(diǎn)，地形平緩的區(qū)域可適當(dāng)放大測(cè)點(diǎn)的點(diǎn)距。在每個(gè)測(cè)點(diǎn)上釘有木樁，在木樁上用紅色油漆編號(hào)，整個(gè)測(cè)量過程均有地質(zhì)技術(shù)人員參與，且對(duì)在勘探線上的地質(zhì)界線點(diǎn)位置實(shí)地認(rèn)定后測(cè)量，本測(cè)區(qū)共完成勘探線測(cè)量127.937km。

3.4 鉆孔、探槽及剝土工程點(diǎn)的測(cè)量

鉆孔、探槽及剝土工程點(diǎn)的測(cè)量，由相關(guān)地質(zhì)技術(shù)人員跟隨指認(rèn)測(cè)量。采用中海達(dá)F61 GNSS GPS-RTK進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀測(cè)，直接求取鉆孔、探槽及剝土工程點(diǎn)平面坐標(biāo)和高程值。本次共測(cè)量鉆探工程點(diǎn)共29個(gè)；探槽工程4條；剝土工程點(diǎn)13個(gè)。RTK定位精度：平面：±1.0cm+1ppm， 高程：±2.0cm+1ppm，各項(xiàng)限差均達(dá)到規(guī)范要求。

3.5 精度檢測(cè)

在進(jìn)行野外測(cè)量時(shí)還采用了3種方法進(jìn)行精度的檢測(cè)，其方法如下：①在控制點(diǎn)位置架設(shè)移動(dòng)站采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，得出三維坐標(biāo)與已知坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，共檢測(cè)25個(gè)點(diǎn)；②在不同的時(shí)段對(duì)已經(jīng)測(cè)量的點(diǎn)進(jìn)行重復(fù)測(cè)量，比較差值，共計(jì)比較點(diǎn)92個(gè)；③使用高精度徠卡測(cè)量TS50型全站儀檢測(cè)相互通視兩點(diǎn)的坐標(biāo)，檢測(cè)了40個(gè)點(diǎn)。3種檢測(cè)方法累計(jì)檢測(cè)了157個(gè)點(diǎn)，統(tǒng)計(jì)出總的作業(yè)精度為：平面精度±0.21m；高程精度±0.26m，滿足此次煤礦整裝勘查精度要求。

4 結(jié)論

在貴州盤縣保田煤炭整裝勘查工程測(cè)量中的應(yīng)用發(fā)現(xiàn)：一是GPS-RTK測(cè)繪技術(shù)在該項(xiàng)工作中達(dá)到了很好的效果，大大提高了工作效率，比之原有的經(jīng)緯儀和全站儀測(cè)繪方法，縮短了野外測(cè)繪時(shí)間，對(duì)施測(cè)環(huán)境的要求大大降低；二是提高了精度控制，排除了人為因素誤差，不受視線因素的影響；三是GPS-RTK測(cè)繪技術(shù)受衛(wèi)星信號(hào)影響大，在受信號(hào)干擾和天氣影響時(shí)會(huì)出現(xiàn)測(cè)繪精度下降，這對(duì)施測(cè)帶來了不利。四是在應(yīng)用GPS-RTK測(cè)繪時(shí)應(yīng)盡量避免空間物體的遮擋及信號(hào)干擾，這樣才能提高測(cè)量精度。

隨著測(cè)繪技術(shù)現(xiàn)代化的不斷提高，GPS-RTK測(cè)繪技術(shù)在各個(gè)行業(yè)鄰域中都在廣泛使用。此項(xiàng)測(cè)繪技術(shù)大大提高了測(cè)繪工作的效率，提高了測(cè)繪成果的精度，使得在煤礦整裝勘查中的測(cè)繪工作在生產(chǎn)方式、方法上有了很大的變革，使傳統(tǒng)的測(cè)繪工作觀念得到了更新，促進(jìn)了地質(zhì)工作的技術(shù)進(jìn)步。

國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)，2009.全球定位系統(tǒng)(GPS)測(cè)量規(guī)范(GB/T18314-2009)[S]. 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社.

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劉淑聰，陳祖斌，2011. 分布式地震儀觀測(cè)點(diǎn)靜態(tài)自定位技術(shù)研究[J]. 防災(zāi)科技學(xué)院學(xué)報(bào)，(3)：31～36.

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App lication of GPS - RTK Surveying and M apping Technology in Coal M ine Reconnaissance

CHANG Zhisheng

(No.123 Brigade of Geology and Mineral Resources of Guizhou Province, Liupanshui, Guizhou 553001 )

GPS-RTK surveying and mapping technology can bring great convenience to coal m ine reconnaissance surveying and mapping. The application of GPS-RTK in coal mine reconnaissance is discussed in this paper. The application of GPS-RTK in coal m ine surveying and mapping is fully demonstrated, which plays the positive role in practice.

Coal mine integrated exploration; GPS-RTK surveying and mapping technology; Method application

A

1007-1903（2017）02-0110-03

10.3969/j.issn.1007-1903.2017.02.022

貴州盤縣保田煤炭整裝勘查工程測(cè)量

常智勝（1983- ），男，工程師，主要從事地質(zhì)測(cè)量、礦山測(cè)量、工程測(cè)量等相關(guān)工作。