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摘 要：本文着重介绍RTK技术在露天矿采剥场验收测量中实际应用，对应用过程中的精度进行分析。结果表明RTK技术具有直观快捷、实时性强、点位误差不积累等优点，大大降低测量人员劳动强度，提高工作效率测绘成果的质量。
关键词：RTK；坡顶线；坡底线；平面线
Abstract: The article discusses application of RTK technology in open pit mining and field measurement of acceptance,and analyzed the precision on application,The results show that RTK technology has the advantages of intuitive and fast, real-time strong point error not accumulated, greatly reduce labor intensity of surveyors and improve the efficiency results of mapping quality.
Key words: RTK; Poding line; slope of the bottom line; plane line
中图分类号：TD176文献标识码： A 文章编号：2095-2104（2012）03-0020-02
0前言
露天矿采剥场验收测量的主要任务是：1）及时、全面地测量采剥进度并绘制成图。2）按区域、阶段平盘、工程项目、电铲号等计算实际采剥工程量。3）在验收测量图纸上量取实际工程技术指标，如工作线长度，阶段平盘宽度、采剥进度、采宽、采高、工作帮坡度、设计高程等。
这三项任务的重点是“绘图”，即绘制采剥工程平（断）面图。有了这些图，就能完成第（2）、第（3）项任务。同时图的精度好坏直接影响第（2）、第（3）项任务的完成的好坏。因此，搞好采剥场验收测量是露天矿开采的重中之重。
当前，露天矿的验收测量主要采用以下几种方法：阜新露天矿采用经纬仪和光电测距仪的联合进行验收测量；神华准格尔能源黑代沟露天矿采用全站仪进行验收测量；山西平朔煤矿采用三维激光扫描技术进行验收测量；霍林河煤矿采用RTK进行验收测量。
现在,GPS测量技术己被绝大多数测量单位所采用。在矿区地质测绘中，采用GPS静态测量技术施测首级控制，采用实时动态测量技术(Real Time Kinematic，简称RTK)施测图根点和地形点，无线电干扰源少，精度高，速度快，不受通视条件限制，作业人员劳动强度降低，效率大大提高.可取得事半功倍的效果。
1露天矿采剥场验收测量概述
露天矿在剥离、采矿工作中，必须及时地测量采、剥工作面的位置，验收采剥工作面规格质量，计算岩土的剥离量和矿物的采出量。这些测量工作，统称采剥场验收测量。
图1-1采剥场平面图
Fig5-1A stripping Plans
图1-1B采剥场剖面图
Fig1-1B stripping market profiles
1.1采剥场验收测量主要对象
采剥阶段的段肩、段脚、平盘(或称工作面)是采剥场验收测量主要对象(如图1所示)。
图1-2工作面剖面图
Fig1-2 Face profile
这些对象都是空间直线和平面，要将它们反映到图纸上，需要按一定密度采集碎部点，特征位置必须采集。
1碎部点分类
(1)坡顶点反映采场阶段段肩的点位称坡顶点。
(2)坡底点反映采场阶段段脚的点位称坡底点。
(3)平面点:反映采场平盘表面现状的点位称平面点。
(4)地质点:反映地质构造及煤岩交界线的点位称地质点。
(5)机械位置点:反映验收时主要机械所处位置的点称机械位置点。
2反映主要对象的点和线
(1)坡顶线:同阶段的坡顶点顺次连成的线称坡顶线。
(2)坡底线:同阶段的坡底点顺次连成的线称坡底线。
(3)平面线:同平盘的平面点按一走的走向连成的线称平面线。
(4)尖点同阶段中坡顶线与坡底线交点称尖点。
(5)并掌点:不同阶段的坡顶线与坡底线交点称并掌点。
上面的点和线的作用与地形图中碎步点和等高线作用一样，将采剥场现状按一定精度用图的形式反映出来。它们是采剥场验收测量平面图主要要素。
2采剥场验收测量平面图
外业采集的碎步点展绘到图上后，按其性质连线，采场各阶段坡顶点、坡底点、平面点、地质点、坡顶线、坡底线、平面线、等高线机械位置点等要素的集合，经编辑分幅整饰形成采剥场验收测量平面图(如图3所示)。
图1-3霍林河金山矿某采场验收测量平面图
Figure 1-3 Chinshan Huolinhe stope ore acceptance of a measurement plan
3碎部点的测量
用RTK进行地形测图碎部测量可以不进行图根控制而直接根据分布在测区的一些基点进行各碎部点的测量。安置好基准站并输入必要已知数据(基点坐标、参考点坐标等)后即可进行碎部测量。
3.1作业依据和设备
1作业依据
作业依据主要:(1)有国家测绘局1992年6月8日发布《全球定位系统(CPS)测量规范》,(2)中华人民共和国能源部1989年1月制定《煤矿测量规程》, (3)项目合同书中有关的特殊要求。
2采用的仪器设备
采用的仪器设备有:美国天宝仪器公司生产的Trimb1e5700RTK基准站双频接收机1台，Trimb1e5700RTK流动双频接收机2台，绘图软件(辽宁工程技术大学与霍林河露天煤业股份公司联合开发)一套，台式电脑1台及相关通讯设备GPS接收机在作业前均通过检测，性能和精度均达到技术要求。
3.2外业数据采集
1基准站架设
基准站架设在便于安置接受设备，视野开阔，远离大功率无线电发射源和高
压输电线路，附近不得有强烈十扰接受卫星信号的物体等部位。还要考虑基准站电台的功率和覆盖能力，尽量布设在相对较高的位置，以获得最大的数据通讯有效半径。
2基准站设置
在己知点上架设好GPS接收機和天线，连好连接线，打开接收机，输入基准站的WGS- 84系坐标或北京54系坐标及天线高。待电台指示灯显示发射通讯信号，流动站即可工作。基准站接收机接收到卫星信号后，有卫星星历和测站己知坐标计算出测站至卫星的距离p真距，用观测量p伪距与计算值比较，得到伪距差分改正数 伪距差分改正数和载波相位测量数据，经数据传输发射电台发送给流动站，一个基准站提供的差分改正数可供数个流动站使用。
3流动站工作
通过手簿建立项目，对流动站参数进行设置，该参数必须与基准站及电台相匹配，然后用至少4个己知点坐标进行点校正。流动站在接收到GPS卫星信号同时，也接收到基准站数据通讯电台发来伪距差分改正，数和载波相位测量数据，这个过程所需时间一分钟左右，流动站只要接收到5颗卫星和基准站信息，即可在短时间内获取所测点位三维坐标。
4经点校正工作
流动站接收机可以实时得到所测点在当地坐标系下三维坐标。测量人员在能反映采剥场验收测量主要对象的点(点间隔25m )上立测杆，输入点编码，保存数据，一个点位数据就采集完毕。
4验收量计算
验收量(采剥工程量)计算，可采用垂直断面法或水平断面法。下面具体介绍水平断面法算量。
图5-1为水平断面法计算验收量的示意图，A1B1C1D1和A2B2C2D2分别为上期末和本期末的采剥终止线。设上平盘A1A2B1B2和下平盘C1C2D2D1的面积分别为和，上下平盘之间的平均高差为。则该采剥体的体积为：
式中，、可用求积仪根据平面图求得，应根据平盘上各测点的平均高程求得。验收量即可求得。
图5-1为水平断面法
Fig5-1 for the level of cross-section
method
5 RTK内业处理
5.1RTK数据下载
将外业采集数据通过Trimb1e Gecmatics Office软件导入计算机。为了实现RTK坐标数据与绘图软件展点数据格式统一，进行如下处理:
1)应用Trimb1e Gecmatics Office软件进行输出数据格式自定义，具体格式是“点号，代码，东坐标，北坐标，高程”。
2)用Trimb1e Gecmatics Office软件实现与RTK测量手薄连接，把数据下载到计算机。
3)进行数据输出，通过编辑将数据存为*. dat格式(绘图软件要求格式)，实现RTK数据和绘图软件数据格式统一，为内业成图做好准备。
5.2绘制算量平面图
用绘图软件打开上月算量平面图，启用展点命令，将上述数据文件的点位展到图上，连线、编辑成图，完成平面图绘制。
圖5-2霍林河金山矿5月算量平面图
Fig5-2ChinshanHuolinhe Quantity mine plan in May
启用“选择采区边界多边形”命令，从算量平面图上选择一个范围线，作为剖面的范围，即实际算量范围。
启用“作剖面线”命令，在算量平面图上，建立相应间隔剖面线，并形成本月与上月在该剖面线上的叠加剖面，经编辑后，自动计算出该剖面两月间的面积。
启用“计算采区煤岩量”命令，自动计算剥离量。
6精度分析
《煤矿测量规程》规定在相邻两测站上进行经纬仪视距测量时，必须有1—2个测量校核点。两测站上测得同一校核点的点位偏差，在图上不得大于士1.5mm,按1: 500比例尺算量平面图换算成实地点位误差为75cm;高程之差不得大于士0.3m。RTK测点的点位中误差为士1.5cm—士2 cm,高程中误差士3cm,大大满足露天矿采剥场验收测量要求。RTK测点的点位中误差是相对露天矿首级控制点误差传递较小。RTK技术不需通视条件，可以由首级控制点直接到碎部点测量，摈弃传统的逐级控制原则，降低误差累积传递。
7结论
通过利用RTK技术对露天矿采剥场验收测量实践，得出如下结论:
1作业效率高
流动站在每个碎部上的观测时间仅5s左右，一般条件下，一台流动站一个工作日可以采集250—300个数据。用传统的测图方法击要20—30天的工作，用RTK技术仅用5天时间就可完成。
2人员少
RTK流动站仅需一人操作，基准站在设置好后自动运行，无需人员中间操作，缓解当前测量技术人员短缺局面。
3测量精度高
测量精度达到厘米级，完全满足露天矿采剥场验收测量要求，传统方法无法与之匹配。
4点位精度分布较均匀
每个点的误差均为随机产生，不会像传统测量一样产生误差积累，成果可靠。
5节省费用
用RTK技术进行测量，不需要布设工作控制点甚至首级控制点也不需太多，原先矿坑外沿至少有5—8个首级控制点(点位上需架设钢标)，现有2--3个首级控制点足够，还不需要架设钢标，节省大量人力物力。
参考文献
[1] 李天和，关宗江，谢世杰RTK概论地矿测绘[J].2003，19(2)
[2] 丁文利，王怀念，黄良动态GPS(RTK)测量的精度分析地矿测绘[C].2004，20(2)
[3] 林和忠RTK技术的误差分析和处理北京测绘[M].2005.4
[4] 李青岳,陈永奇.工程测量学[M].北京:测绘出版社,1995.
[5] 周立吾,张国良,林家聪.矿山测量学（第一分册）:生产矿井测量[M].徐州:中国矿业大学出版社,1987.
[6] 张国良,朱家钰,顾和和. 矿山测量学[M].徐州:中国矿业大学出版社,2001.
[7] 吕秀建，胡维凯，温善亚GPSRTK在数字测图中的应用[C]地矿测绘.2005.1
[8] 王国祥,梅熙; GPS RTK技术在工程测量中的应用 [J];四川测绘; 2001年04期; 22-23+27
[9] 田佩俊,陈汉华. 矿山测量学（第二分册）:矿区建设施工测量[M].徐州:中国矿业大学出版社,1988.
[10]Spatial analysis for underground pipeline network information system，国际矿山测量大会第12次会议论文，中国阜新，2004.9，SCI收录
[11]LemmonT.R.TheinfluenceofthenumberofsatellitesontheRTKGPSpositionsAustalianSurveyor.1999，6
[12]Langley，R.BRTKGPS1GPSWorld，1998，9
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：RTK；坡顶线；坡底线；平面线
Abstract: The article discusses application of RTK technology in open pit mining and field measurement of acceptance,and analyzed the precision on application,The results show that RTK technology has the advantages of intuitive and fast, real-time strong point error not accumulated, greatly reduce labor intensity of surveyors and improve the efficiency results of mapping quality.
Key words: RTK; Poding line; slope of the bottom line; plane line
中图分类号：TD176文献标识码： A 文章编号：2095-2104（2012）03-0020-02
0前言
露天矿采剥场验收测量的主要任务是：1）及时、全面地测量采剥进度并绘制成图。2）按区域、阶段平盘、工程项目、电铲号等计算实际采剥工程量。3）在验收测量图纸上量取实际工程技术指标，如工作线长度，阶段平盘宽度、采剥进度、采宽、采高、工作帮坡度、设计高程等。
这三项任务的重点是“绘图”，即绘制采剥工程平（断）面图。有了这些图，就能完成第（2）、第（3）项任务。同时图的精度好坏直接影响第（2）、第（3）项任务的完成的好坏。因此，搞好采剥场验收测量是露天矿开采的重中之重。
当前，露天矿的验收测量主要采用以下几种方法：阜新露天矿采用经纬仪和光电测距仪的联合进行验收测量；神华准格尔能源黑代沟露天矿采用全站仪进行验收测量；山西平朔煤矿采用三维激光扫描技术进行验收测量；霍林河煤矿采用RTK进行验收测量。
现在,GPS测量技术己被绝大多数测量单位所采用。在矿区地质测绘中，采用GPS静态测量技术施测首级控制，采用实时动态测量技术(Real Time Kinematic，简称RTK)施测图根点和地形点，无线电干扰源少，精度高，速度快，不受通视条件限制，作业人员劳动强度降低，效率大大提高.可取得事半功倍的效果。
1露天矿采剥场验收测量概述
露天矿在剥离、采矿工作中，必须及时地测量采、剥工作面的位置，验收采剥工作面规格质量，计算岩土的剥离量和矿物的采出量。这些测量工作，统称采剥场验收测量。
图1-1采剥场平面图
Fig5-1A stripping Plans
图1-1B采剥场剖面图
Fig1-1B stripping market profiles
1.1采剥场验收测量主要对象
采剥阶段的段肩、段脚、平盘(或称工作面)是采剥场验收测量主要对象(如图1所示)。
图1-2工作面剖面图
Fig1-2 Face profile
这些对象都是空间直线和平面，要将它们反映到图纸上，需要按一定密度采集碎部点，特征位置必须采集。
1碎部点分类
(1)坡顶点反映采场阶段段肩的点位称坡顶点。
(2)坡底点反映采场阶段段脚的点位称坡底点。
(3)平面点:反映采场平盘表面现状的点位称平面点。
(4)地质点:反映地质构造及煤岩交界线的点位称地质点。
(5)机械位置点:反映验收时主要机械所处位置的点称机械位置点。
2反映主要对象的点和线
(1)坡顶线:同阶段的坡顶点顺次连成的线称坡顶线。
(2)坡底线:同阶段的坡底点顺次连成的线称坡底线。
(3)平面线:同平盘的平面点按一走的走向连成的线称平面线。
(4)尖点同阶段中坡顶线与坡底线交点称尖点。
(5)并掌点:不同阶段的坡顶线与坡底线交点称并掌点。
上面的点和线的作用与地形图中碎步点和等高线作用一样，将采剥场现状按一定精度用图的形式反映出来。它们是采剥场验收测量平面图主要要素。
2采剥场验收测量平面图
外业采集的碎步点展绘到图上后，按其性质连线，采场各阶段坡顶点、坡底点、平面点、地质点、坡顶线、坡底线、平面线、等高线机械位置点等要素的集合，经编辑分幅整饰形成采剥场验收测量平面图(如图3所示)。
图1-3霍林河金山矿某采场验收测量平面图
Figure 1-3 Chinshan Huolinhe stope ore acceptance of a measurement plan
3碎部点的测量
用RTK进行地形测图碎部测量可以不进行图根控制而直接根据分布在测区的一些基点进行各碎部点的测量。安置好基准站并输入必要已知数据(基点坐标、参考点坐标等)后即可进行碎部测量。
3.1作业依据和设备
1作业依据
作业依据主要:(1)有国家测绘局1992年6月8日发布《全球定位系统(CPS)测量规范》,(2)中华人民共和国能源部1989年1月制定《煤矿测量规程》, (3)项目合同书中有关的特殊要求。
2采用的仪器设备
采用的仪器设备有:美国天宝仪器公司生产的Trimb1e5700RTK基准站双频接收机1台，Trimb1e5700RTK流动双频接收机2台，绘图软件(辽宁工程技术大学与霍林河露天煤业股份公司联合开发)一套，台式电脑1台及相关通讯设备GPS接收机在作业前均通过检测，性能和精度均达到技术要求。
3.2外业数据采集
1基准站架设
基准站架设在便于安置接受设备，视野开阔，远离大功率无线电发射源和高
压输电线路，附近不得有强烈十扰接受卫星信号的物体等部位。还要考虑基准站电台的功率和覆盖能力，尽量布设在相对较高的位置，以获得最大的数据通讯有效半径。
2基准站设置
在己知点上架设好GPS接收機和天线，连好连接线，打开接收机，输入基准站的WGS- 84系坐标或北京54系坐标及天线高。待电台指示灯显示发射通讯信号，流动站即可工作。基准站接收机接收到卫星信号后，有卫星星历和测站己知坐标计算出测站至卫星的距离p真距，用观测量p伪距与计算值比较，得到伪距差分改正数 伪距差分改正数和载波相位测量数据，经数据传输发射电台发送给流动站，一个基准站提供的差分改正数可供数个流动站使用。
3流动站工作
通过手簿建立项目，对流动站参数进行设置，该参数必须与基准站及电台相匹配，然后用至少4个己知点坐标进行点校正。流动站在接收到GPS卫星信号同时，也接收到基准站数据通讯电台发来伪距差分改正，数和载波相位测量数据，这个过程所需时间一分钟左右，流动站只要接收到5颗卫星和基准站信息，即可在短时间内获取所测点位三维坐标。
4经点校正工作
流动站接收机可以实时得到所测点在当地坐标系下三维坐标。测量人员在能反映采剥场验收测量主要对象的点(点间隔25m )上立测杆，输入点编码，保存数据，一个点位数据就采集完毕。
4验收量计算
验收量(采剥工程量)计算，可采用垂直断面法或水平断面法。下面具体介绍水平断面法算量。
图5-1为水平断面法计算验收量的示意图，A1B1C1D1和A2B2C2D2分别为上期末和本期末的采剥终止线。设上平盘A1A2B1B2和下平盘C1C2D2D1的面积分别为和，上下平盘之间的平均高差为。则该采剥体的体积为：
式中，、可用求积仪根据平面图求得，应根据平盘上各测点的平均高程求得。验收量即可求得。
图5-1为水平断面法
Fig5-1 for the level of cross-section
method
5 RTK内业处理
5.1RTK数据下载
将外业采集数据通过Trimb1e Gecmatics Office软件导入计算机。为了实现RTK坐标数据与绘图软件展点数据格式统一，进行如下处理:
1)应用Trimb1e Gecmatics Office软件进行输出数据格式自定义，具体格式是“点号，代码，东坐标，北坐标，高程”。
2)用Trimb1e Gecmatics Office软件实现与RTK测量手薄连接，把数据下载到计算机。
3)进行数据输出，通过编辑将数据存为*. dat格式(绘图软件要求格式)，实现RTK数据和绘图软件数据格式统一，为内业成图做好准备。
5.2绘制算量平面图
用绘图软件打开上月算量平面图，启用展点命令，将上述数据文件的点位展到图上，连线、编辑成图，完成平面图绘制。
圖5-2霍林河金山矿5月算量平面图
Fig5-2ChinshanHuolinhe Quantity mine plan in May
启用“选择采区边界多边形”命令，从算量平面图上选择一个范围线，作为剖面的范围，即实际算量范围。
启用“作剖面线”命令，在算量平面图上，建立相应间隔剖面线，并形成本月与上月在该剖面线上的叠加剖面，经编辑后，自动计算出该剖面两月间的面积。
启用“计算采区煤岩量”命令，自动计算剥离量。
6精度分析
《煤矿测量规程》规定在相邻两测站上进行经纬仪视距测量时，必须有1—2个测量校核点。两测站上测得同一校核点的点位偏差，在图上不得大于士1.5mm,按1: 500比例尺算量平面图换算成实地点位误差为75cm;高程之差不得大于士0.3m。RTK测点的点位中误差为士1.5cm—士2 cm,高程中误差士3cm,大大满足露天矿采剥场验收测量要求。RTK测点的点位中误差是相对露天矿首级控制点误差传递较小。RTK技术不需通视条件，可以由首级控制点直接到碎部点测量，摈弃传统的逐级控制原则，降低误差累积传递。
7结论
通过利用RTK技术对露天矿采剥场验收测量实践，得出如下结论:
1作业效率高
流动站在每个碎部上的观测时间仅5s左右，一般条件下，一台流动站一个工作日可以采集250—300个数据。用传统的测图方法击要20—30天的工作，用RTK技术仅用5天时间就可完成。
2人员少
RTK流动站仅需一人操作，基准站在设置好后自动运行，无需人员中间操作，缓解当前测量技术人员短缺局面。
3测量精度高
测量精度达到厘米级，完全满足露天矿采剥场验收测量要求，传统方法无法与之匹配。
4点位精度分布较均匀
每个点的误差均为随机产生，不会像传统测量一样产生误差积累，成果可靠。
5节省费用
用RTK技术进行测量，不需要布设工作控制点甚至首级控制点也不需太多，原先矿坑外沿至少有5—8个首级控制点(点位上需架设钢标)，现有2--3个首级控制点足够，还不需要架设钢标，节省大量人力物力。
参考文献
[1] 李天和，关宗江，谢世杰RTK概论地矿测绘[J].2003，19(2)
[2] 丁文利，王怀念，黄良动态GPS(RTK)测量的精度分析地矿测绘[C].2004，20(2)
[3] 林和忠RTK技术的误差分析和处理北京测绘[M].2005.4
[4] 李青岳,陈永奇.工程测量学[M].北京:测绘出版社,1995.
[5] 周立吾,张国良,林家聪.矿山测量学（第一分册）:生产矿井测量[M].徐州:中国矿业大学出版社,1987.
[6] 张国良,朱家钰,顾和和. 矿山测量学[M].徐州:中国矿业大学出版社,2001.
[7] 吕秀建，胡维凯，温善亚GPSRTK在数字测图中的应用[C]地矿测绘.2005.1
[8] 王国祥,梅熙; GPS RTK技术在工程测量中的应用 [J];四川测绘; 2001年04期; 22-23+27
[9] 田佩俊,陈汉华. 矿山测量学（第二分册）:矿区建设施工测量[M].徐州:中国矿业大学出版社,1988.
[10]Spatial analysis for underground pipeline network information system，国际矿山测量大会第12次会议论文，中国阜新，2004.9，SCI收录
[11]LemmonT.R.TheinfluenceofthenumberofsatellitesontheRTKGPSpositionsAustalianSurveyor.1999，6
[12]Langley，R.BRTKGPS1GPSWorld，1998，9
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。