GPS―RTK技术在矿山测量中的技术应用
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摘要：RTK技术是GPS测量技术发展中的一个新突破，在测量领域中已得到广泛的应用，尤其在矿山测量中非常适用。针对RTK技术在矿山测量中的应用进行了阐述，分析RTK技术在矿山测量中的优势和优点，以及在实际应用中遇到的问题和处理方法。
关键词：RTK技术；矿山测量；技术应用
1前言
随着全球定位系统技术的发展，测量方式上也发生着革命性变革，从静态和快速静态，发展到动态差分DGPS和载波相位差分实时动态测量RTK（Real-Time-Kinematic）。RTK技术的出现不仅使野外测量不再受一般光学仪器所要求的通视的限制，测量的基线长度也不再受通视距离的限制，而且比传统的测量速度快、精度高，生产效率也得到了大幅度的提高。
2 RTK概述
RTK（Real-Time-Kinematic）技术是GPS实时载波相位差分的简称。这是一种将GPS与数传技术相结合，实时解算并进行数据处理，在1～2 s内得到高精度位置信息的技术。
2.1 RTK的工作原理RTK的工作原理是将一台接收机置于基准站上，另一台或几台接收机置于载体（称为流动站）上，基准站和流动站同时接收同一时间的GPS卫星发射的信号，基准站所获得的观测值与已知位置信息进行比较，得到GPS差分改正值。然后通过无线电方式或GPRS网络实时传递给共视卫星的流动站，流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，还要采集GPS观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理，从而得到经差分改正后流动站较准确的实时位置，整个定位过程大约需几秒钟。
2.2 RTK技术的优点
（1）作业效率高。在一般的地形地势下，只要在RTK信号覆盖范围内，仅需1人，就可以一次性的完成任务，不需搬站。这个特点充分体现了RTK作业效率高，并且同时也降低了测绘工作者的劳动强度，节省了外业费用，提高了工作效率。
（2）定位精度高，数据安全可靠，没有误差积累。只要满足RTK的基本工作条件，在一定的作业半径范围内（一般为4 km），RTK的平面精度和高程精度都能达到厘米级。RTK技术当前的测量精度：平面10 mm+2×10－6 m
高程20 mm+2×10－6 m
（3）降低了作业条件要求。RTK技术不要求两点间满足光学通视，只要求满足“电磁波通视”。因此，和传统测量相比，RTK技术受通视条件、能见度、气候、季节等因素的影响和限制较小。在传统测量看来由于地形复杂、地物障碍而造成的难通视地区，只要满足RTK的基本工作条件，等待1～2 s即可轻松获得该点的实时坐标，解决了常规测量光学通视的问题。
（4）RTK作业自动化、集成化程度高，测绘功能强大。RTK可胜任各种测绘内、外业。流动站利用内装式软件控制系统，无需人工干预便可自动实现多种测绘功能，使辅助测量工作极大减少，减少人为误差，保证了作业精度。
（5）操作简便，容易使用，数据处理能力强。只要在设站时进行简单的设置，就可以边走边获得测量结果或放样。数据输入、存储、处理、转换和输出能力强，能方便快捷地与计算机、其它测量仪器通信，手簿软件的使用简单易学。
3 RTK技术在矿山测量中的作业流程
3.1基准站的安置基准站的安置应满足下列条件：
（1）基准站可设立在精确坐标的已知点上，也可设立在条件较好的未知点上。
（2）基准站安置应选择在地势较高、通视无遮挡、电台有良好覆盖区域的地方，首选是测区中央地区。
（3）为防止多路径效应和数据链的丢失，基准站200 m范围内应无高压电线、无线电发射台等干扰源，周围应无GPS信号反射源。
3.2流动站的配置在实施野外测量前，应做好以下准备工作：
（1）按照操作规范，把流动站各个附件连接好。
（2）根据工程项目，设定工程名称。
（3）根据测区位置，准确的输入当地已知坐标转换参数。流动站的数据采样率一般设置为1～2 s，高度截止角通常设定为10°。
（4）实施工程放样前，事先要把每个需要放样的工程坐标准确无误的输入手簿中，以便在野外实时、准确的放样，节省了作业时间。
4 RTK技术在矿山测量中的应用
在本次的印度尼西亚塔里阿布铁矿项目中，矿区地形地籍图中的矿区地理信息的采集和管理、矿区储量管理和开采监督、矿区土地复垦开发和生态环境整治、矿区规划建设等都离不开测绘工作。由于社会发展快、矿区地表变化日新月异，为了能给矿区领导及时提供准确的信息，方便其他工作正常运作，矿山测量工作者必须不断地对矿区地形图进行补测和修测，有了GPS-RTK技术，就能实现这一目标。下面结合RTK技术特点和实际应用体会，说明其在测量工作中的便利。
（1）减少了人员投入。RTK测图只需3~4人便可完成，且作业效率和精度大大提高，出错率减少。基准站安置好以后在仪器有效作业半径内不需迁站。
（2）在控制点上安置好基准站以后，便可用流动站测量，无需再更多布设测图图根点。
（3）在矿区，可以用RTK直接测设图根控制点配合全站仪进行测图，大大提高测图精度和速度。
（4）在矿区工程测量中，有时候需要现场知道坐标及精度，如果采用普通测量方式是办不到的，而采用RTK技术，就能够现场提供实时三维坐标，并且还能查看坐标的精度。正因为如此，RTK技术被大家称为矿山测量中好帮手。
5 RTK技术在使用中出现的问题及其解决办法
（1）受信号限制。当在露天矿的矿坑内、排土场的下面、林区及高大的楼房附近等都不利于RTK基准信号的大面积覆盖，这可能导致一些区域出现RTK作业盲区，不能实现RTK实时测量。还有在露天矿多采区同时作业的时候，靠单基准站RTK信号传播距离较短，覆盖范围小，在矿区某个地方信号很弱，不能完成正常作业。针对这种现状，我们同Trimble公司进行技术探讨和深入的研究，提出了一套新的通讯技术―中继站技术。该技术是通过网络物理层上面的连接设备，将RTK基准站的差分信号。在RTK信号的范围内，通过一台通讯设备接收后，进一步扩大RTK信号覆盖范围，解决了流动站在露天矿遇见RTK信号盲区的问题。
（2）天空环境影响。白天中午，受电离层干扰大，共用卫星数少，常接受不到5颗卫星，因而初始化时间长甚至不能初始化，也就无法进行测量。我们做过试验，在同样的条件和同地点上进行RTK测量，上午11：00之前和下午3：30之后，RTK测量结果准而快，而中午时分，流动站的测量速度、数据的精度都大幅度降低。可见，解决这样的问题可以通过选择作业时段来避免。
（3）初始化能力和所需时间问题。在露天矿测量过程中，有时会出现在某个时间段或区域内解算时间较长，有时甚至无法获取固定双差解，这时可适当的提高高度截止角或删除个别卫星。
（4）高程异常值问题。当在高程起伏较大的地区，尤其在山区、矿区，存在较大误差，这就让GPS大地高程转换至海拔高程的工作变得相对困难，精度也不均匀，致使露天矿验收采集的野外数据高程精度极大降低，同时也带来了测量技术上的风险。为了很好的解决这个问题，应与测区分布均匀的控制点联测，求得精确的高程转换参数。
（5）精度和稳定性问题。RTK测量的精度较容易受卫星、天气、数据链传输等状况的影响；不同质量的RTK机型，其精度和稳定性差别较大。要解决此类问题，首先要选用精度和稳定性都较好的高质量机型，然后，要在布设控制点时多布置一些“多余”控制点，作为RTK测量成果质量控制的检核点。
6总语
在科学技术飞速发展的今天，GPS―RTK技术给测绘工作带来了革命性的变化。它改变了传统的测量模式，能够实时完成厘米级定位精度和在不通视的情况下远距离测量坐标。它具有测量人员少、速度快、不需要通视观测、精度高等特点，能够极大地提高工作效率。但是它的作业方式是依赖于有足够的卫星数、稳健的数据链等外界条件，在矿山测量中显得很突出，有时会出现无法正常作业的情况，这就需要不断完善GPS―RTK技术，寻求先进的作业方式。随着中继站技术的提出并实现，RTK技术必将会更好的服务于矿山测量。
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