论文部分内容阅读
作者简介排版保留： 王知田男，1976年2月出生，2000年毕业于中国地质大学（武汉）工程学院工程测量专业，四年制本科，中级工程师。现在山东鲁能菏泽煤电开发有限公司郭屯煤矿工作.
摘要：GPS-RTK探测技术是实时的动态勘测技术中的一项重要的新兴技术，GPS-RTK技术的发明和使用对于煤炭勘探测量项目具有十分重要的作用。本文就通过分析GPS-RTK技术的基本使用原理，以及影响GPS-RTK技术使用的和测量精度的主要因素，研究了GPS-RTK技术在煤炭勘探测量中的使用，主要探討了GPS-RTK技术的实时测量应用在煤炭勘探测量中的使用优势，说明GPS-RTK技术的精确测量技术能够以较高的效率完成煤炭的勘探测量工作，同时也探索了提高GPS-RTK技术测量精度的主要方法。
关键词：GPS-RTK；煤炭勘探测量；储煤量勘测
随着我国经济和科技的飞速发展，新兴的卫星定位系统也在我国的地质勘探和测量中得到了广泛的使用和推广，GPS技术除在导航方面的到了重点应用之外，对于地质勘探和测量领域的发展也发挥了极大的作用。GPS技术具有全天候、高精度、多功能、高效率、运用范围广泛和操作简单的主要特点。而当今的相位测量即RTK技术更是对GPS技术的发展和突破，它使得GPS技术的应用又有了更新更广更深的发展。GPS技术与RTK技术相结合所产生的GPS-RTK技术在能源勘探、地籍测量和工程测量，以及大比例尺测量等方面都进行了广泛的应用，该项技术在这些领域之内都发挥出了极其重大的作用，引发了一场效率革命。
RTK技术是利用载波相位观测值进行实时的动态定位，其精确程度甚至能够达到厘米。PTK技术需要一个放在高程与坐标已知的点位上的参考站，它主要包括数据链发射台和GPS接收机，通过参考站来接收卫星传输信号，再将利用电台信号给周围的所有用户，即所谓的移动站。
一、GPS-RTK技术的基本工作原理
GPS-RTK技术的使用方式主要是以载波相位观测值作为基础的实时数据动态定位的系统，GPS-RTK技术的工作方式为在某个未知的或者已知的地点建立一个基准站接受设备，及一部或多部GPS接受设备作为流动站，由流动站和基准站共同接受卫星发送的信号，基准站先将其所接收的信号传送给流动站，再由流动站把接收的流动站发送来的信号与卫星信号共同传送到控制手簿上，再来进行实施平差和差分处理，得到本站的实时高程和坐标。这种技术作为一种先进的测量技术现已得到了广泛地传播，并在很多测量工程中发挥出了重要的作用。
二、GPS-RTK的基本设备构成
GPS-RTK测量设备主要由软件系统、数据传输系统及GPS卫星接收设备共同组成。
1、GPS接收设施
因为双频的观测值既能够保证较高的精度，又会能够准确快速地结算这周的未知数，这就要求在用户和基准站双方都装置上双频的GPS接收设备。在基准站同时服务于多个用户时，GPS接收设备所选择的采样率要和用户接收设备的采样率的最高值达到一致。
2、数据的传输设施
数据传输设施也叫做数据链，该设备主要由用户设备的接收机和基准站的无线电的发射电台共同组成，该设备的功率和频率的选择主要由基准站与用户之间的环境质量、数据传输的速度和两者之间距离等几个方面决定。
3、软件系统
能够支持数据传输设备进行实时的动态测量的软件系统是GPS-RTK技术得以顺利运行的主要设备,其功能和质量对于动态实时测量的有效性和精度有极大的影响，也是保障动态实时测量系统运行的重要基础，对于实时的动态测量结果的精确度及可靠性具有决定性的意义。
三、GPS-RTK技术的自身优越性和缺陷
首先，GPS-RTK技术具有明显的时效性，这一优势是一般的测量设备难以达到的，并且GPS-RTK技术的放样精度最高可以达到厘米左右。第二，GPS-RTK测量技术的作业效率也较高。根据已有资料的显示，GPS-RTK测量技术的作业效率为传统的导线测量方式效率的2倍以上，而且GPS-RTK测量技术的作业效率在设备和人员的投入上都较少，仅为常规测量方式所需设备和人力的三分之一。第三，GPS-RTK测量技术所得的结果是在野外实时观察所得的，所以，能够在施工现场进行实时的数据核对，这一点也是常规的测量方式所做不到的。第四，GPS-RTK测量技术的关键是能够快速解算载波的整周的未知数，以此达到高精度、快速度的要求，另外，即便遇到阻碍而失锁也能够重新获取卫星，并且在几分钟之后就能够继续进行测量。第五，移动站和基站之间也不必须通视，可以进行远距离观察，并且做到24小时的全天候作业。最后，在基站设置完成后，系统整体可以完全由一个人进行操作，但也可以设置几个同时作业的流动站，这极大地提高了GPS-RTK技术的作业效率。以往的实践经验也证明了，GPS-RTK技术的测量精度基本取决于RTK设备、测量环境、用户的使用水平、使用的方法和GPS系统，只要能够保证按照操作规范进行作业，就完全可以保证得到高质量的测量结果。
GPS-RTK技术虽具有以上各种优势，但该技术也并非无懈可击，还存在着一些不可避免的缺陷，首先，测量的结果会受到卫星状况的限制，在卫星状况较好时，卫星的覆盖面积较大，难免会产生假值。但在地形条件较为复杂的地区，卫星信号会受到限制或被遮挡，使作业的时间受到限制。在产生假值问题是，使用GPS-RTK技术所得的测量结果质量得不到保证，但作业时间受限的问题可以通过选择不同的作业时间进行解决。第二，GPS-RTK技术的使用还会受到天空环境的影响。在白天中午时，受到电离层的干扰较大，共用卫星的数量较少，通常接收不到5颗卫星，所以初始化所需时间较长，甚至不能进行初始化，导致最终无法进行测量。按照以往的经验，在同一地点和条件下进行测量时，上午11点以前以及下午3点半以后，GPS-RTK技术的测量结果质量较高，快速而准确，但是在中午时间段，要进行GPS-RTK测量难度较大，所以选择正确的作业时间段对于测量结果的有效性有很大影响。第三，数据链在传输时受到的限制和干扰以及作业的半径会比标称的距离小。GPS-RTK数据链的传输会受到各种障碍物的影响，从而在传输的过程中有所减弱，这会严重的影响作业半径和作业精度。在地形较为复杂的地区，传输信号会受到更大的影响。另一方面，在GPS-RTK的作业半径超出规定的距离时，测量的结果误差也会达到甚至超过极限。因此，GPS-RTK的作业实际有效半径会比标称的半径小很多，各项专门的研究及工程实践结果都表明了这一问题。要解决这一问题就需要将基准站的位置调高，最好设置在测量地区的最高点上。最后，GPS-RTK技术在测量时的耗电量会比较大，这就需要很多个电瓶或者电池共同连续作业，以解决电力供应不做带来的问题。
四、GPS-RTK技术的煤炭勘探测量中的具体工作方法
1、煤炭勘探区控制网的使用与建立
常规的控制测试需要的各个控制点之间能够实现通视，GPS-RTK技术的作业程序较为复杂，且常常精度控制的不均匀。但是用GPS-RTK的方法来进行控制测量能够获得实时的定位结构，同时还可以获得实时的定位精度，以此来提高作业的效率。
在测量的精确度方面，按照以往的数据显示来看，GPS-RTK技术的精度基本能够满足煤矿区控制网的基本要求，使用GPS-RTK技术进行动态实时定位的精确度可以达到厘米。所以，GPS-RTK技术使用在煤矿区的控制网的铺设上，不仅可以满足测量精度规范的要求，更能够做到方便快捷、省力省时。
2、获取坐标的转换参数
要把GPS接收机所获取的大地经纬原始坐标系统换作当地的坐标系统，需首先算出当地坐标的转换参数，但是要获取当地坐标的转换参数则需要3个以上的精度控制点当地的坐标值，再使用随机软件来求出当地坐标的转换参数。
3、GPS-RTK技术应用在山地地表移动观测点的测点放样
对于山区地形来说，因为地形地貌极为复杂，平原地区的那种地表移动观测站的建立方式不再有效。但是，随着GPS-RTK技术的发展和广泛应用，山区移动观测站的建立技术水平有了极大的提高，尤其是对测点进行的放样。在放样时，只要提前把观测点的设计坐标值输入到GPS-RTK手簿上，在煤矿区的已知地点上架设基准站，按照流动站手簿所给的提示，通过流動站就可以快速找到观测点所在的实地位置。按照观测点设计的坐标，它的实地位置是不是分确定的，这时就要进行适当的调整，把观测点的位置转移到适合的位置上，并且记录下新的地点和原来地点的位置关系，再对原来的观测点进行重新的设计。
4、GPS-RTK技术应用于地表观测站的观测
在地形较为开阔的地方，可以选择在已知的位置上设立基准站，经过流动站，利用GPS-RTK技术进行实时的动态测量，来直接获得观测点的地理坐标。然而在地形较为复杂的地区，因为卫星信号失锁，而无法进行基于GPS-RTK技术的测量，这时可以参考使用全站仪加GPS-RTK技术的测量方式，因为GPS-RTK技术所进行的测量，其精度能够达到规定的要求。
五、总结
和传统的煤炭勘探测量方法相比，GPS-RTK技术具有自动化程度高、集成化的特点，能够适应不同地形和地质条件下，煤炭勘探测量工作和经常化的基本要求。所以说，GPS-RTK技术在煤炭勘探测量工程中具有远大的发展潜力。GPS-RTK技术的作业不会受到距离和环境的影响，即使在地质和地形条件复杂的地方进行施工也很方便。只要通过进行精心的、科学的设计，GPS-RTK技术完全能够达到煤矿勘探测量工程的基本要求，并且是完全可行的。
参考文献：
[1]尹淮新. GPS-RTK技术在阿勒安道煤矿地形测量中的应用[J].成果应用.2011（4）：22
[2]赵华山. GPS-RTK技术在落地煤量测算中的应用[J].矿山测量.2009（3）：18
[3]王刚. GPS-RTK在山区煤矿测绘与测设中的应用[J].中国矿山工程.2011（2）：41
[4]王站军.浅析GPS-RTK技术的基本原理及应用[J].实用科技.2010（3）：219
[5]杨学日. GPS-RTK测量技术应用浅析[J].中国高新技术企业.2010（139）：27
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
摘要：GPS-RTK探测技术是实时的动态勘测技术中的一项重要的新兴技术，GPS-RTK技术的发明和使用对于煤炭勘探测量项目具有十分重要的作用。本文就通过分析GPS-RTK技术的基本使用原理，以及影响GPS-RTK技术使用的和测量精度的主要因素，研究了GPS-RTK技术在煤炭勘探测量中的使用，主要探討了GPS-RTK技术的实时测量应用在煤炭勘探测量中的使用优势，说明GPS-RTK技术的精确测量技术能够以较高的效率完成煤炭的勘探测量工作，同时也探索了提高GPS-RTK技术测量精度的主要方法。
关键词：GPS-RTK；煤炭勘探测量；储煤量勘测
随着我国经济和科技的飞速发展，新兴的卫星定位系统也在我国的地质勘探和测量中得到了广泛的使用和推广，GPS技术除在导航方面的到了重点应用之外，对于地质勘探和测量领域的发展也发挥了极大的作用。GPS技术具有全天候、高精度、多功能、高效率、运用范围广泛和操作简单的主要特点。而当今的相位测量即RTK技术更是对GPS技术的发展和突破，它使得GPS技术的应用又有了更新更广更深的发展。GPS技术与RTK技术相结合所产生的GPS-RTK技术在能源勘探、地籍测量和工程测量，以及大比例尺测量等方面都进行了广泛的应用，该项技术在这些领域之内都发挥出了极其重大的作用，引发了一场效率革命。
RTK技术是利用载波相位观测值进行实时的动态定位，其精确程度甚至能够达到厘米。PTK技术需要一个放在高程与坐标已知的点位上的参考站，它主要包括数据链发射台和GPS接收机，通过参考站来接收卫星传输信号，再将利用电台信号给周围的所有用户，即所谓的移动站。
一、GPS-RTK技术的基本工作原理
GPS-RTK技术的使用方式主要是以载波相位观测值作为基础的实时数据动态定位的系统，GPS-RTK技术的工作方式为在某个未知的或者已知的地点建立一个基准站接受设备，及一部或多部GPS接受设备作为流动站，由流动站和基准站共同接受卫星发送的信号，基准站先将其所接收的信号传送给流动站，再由流动站把接收的流动站发送来的信号与卫星信号共同传送到控制手簿上，再来进行实施平差和差分处理，得到本站的实时高程和坐标。这种技术作为一种先进的测量技术现已得到了广泛地传播，并在很多测量工程中发挥出了重要的作用。
二、GPS-RTK的基本设备构成
GPS-RTK测量设备主要由软件系统、数据传输系统及GPS卫星接收设备共同组成。
1、GPS接收设施
因为双频的观测值既能够保证较高的精度，又会能够准确快速地结算这周的未知数，这就要求在用户和基准站双方都装置上双频的GPS接收设备。在基准站同时服务于多个用户时，GPS接收设备所选择的采样率要和用户接收设备的采样率的最高值达到一致。
2、数据的传输设施
数据传输设施也叫做数据链，该设备主要由用户设备的接收机和基准站的无线电的发射电台共同组成，该设备的功率和频率的选择主要由基准站与用户之间的环境质量、数据传输的速度和两者之间距离等几个方面决定。
3、软件系统
能够支持数据传输设备进行实时的动态测量的软件系统是GPS-RTK技术得以顺利运行的主要设备,其功能和质量对于动态实时测量的有效性和精度有极大的影响，也是保障动态实时测量系统运行的重要基础，对于实时的动态测量结果的精确度及可靠性具有决定性的意义。
三、GPS-RTK技术的自身优越性和缺陷
首先，GPS-RTK技术具有明显的时效性，这一优势是一般的测量设备难以达到的，并且GPS-RTK技术的放样精度最高可以达到厘米左右。第二，GPS-RTK测量技术的作业效率也较高。根据已有资料的显示，GPS-RTK测量技术的作业效率为传统的导线测量方式效率的2倍以上，而且GPS-RTK测量技术的作业效率在设备和人员的投入上都较少，仅为常规测量方式所需设备和人力的三分之一。第三，GPS-RTK测量技术所得的结果是在野外实时观察所得的，所以，能够在施工现场进行实时的数据核对，这一点也是常规的测量方式所做不到的。第四，GPS-RTK测量技术的关键是能够快速解算载波的整周的未知数，以此达到高精度、快速度的要求，另外，即便遇到阻碍而失锁也能够重新获取卫星，并且在几分钟之后就能够继续进行测量。第五，移动站和基站之间也不必须通视，可以进行远距离观察，并且做到24小时的全天候作业。最后，在基站设置完成后，系统整体可以完全由一个人进行操作，但也可以设置几个同时作业的流动站，这极大地提高了GPS-RTK技术的作业效率。以往的实践经验也证明了，GPS-RTK技术的测量精度基本取决于RTK设备、测量环境、用户的使用水平、使用的方法和GPS系统，只要能够保证按照操作规范进行作业，就完全可以保证得到高质量的测量结果。
GPS-RTK技术虽具有以上各种优势，但该技术也并非无懈可击，还存在着一些不可避免的缺陷，首先，测量的结果会受到卫星状况的限制，在卫星状况较好时，卫星的覆盖面积较大，难免会产生假值。但在地形条件较为复杂的地区，卫星信号会受到限制或被遮挡，使作业的时间受到限制。在产生假值问题是，使用GPS-RTK技术所得的测量结果质量得不到保证，但作业时间受限的问题可以通过选择不同的作业时间进行解决。第二，GPS-RTK技术的使用还会受到天空环境的影响。在白天中午时，受到电离层的干扰较大，共用卫星的数量较少，通常接收不到5颗卫星，所以初始化所需时间较长，甚至不能进行初始化，导致最终无法进行测量。按照以往的经验，在同一地点和条件下进行测量时，上午11点以前以及下午3点半以后，GPS-RTK技术的测量结果质量较高，快速而准确，但是在中午时间段，要进行GPS-RTK测量难度较大，所以选择正确的作业时间段对于测量结果的有效性有很大影响。第三，数据链在传输时受到的限制和干扰以及作业的半径会比标称的距离小。GPS-RTK数据链的传输会受到各种障碍物的影响，从而在传输的过程中有所减弱，这会严重的影响作业半径和作业精度。在地形较为复杂的地区，传输信号会受到更大的影响。另一方面，在GPS-RTK的作业半径超出规定的距离时，测量的结果误差也会达到甚至超过极限。因此，GPS-RTK的作业实际有效半径会比标称的半径小很多，各项专门的研究及工程实践结果都表明了这一问题。要解决这一问题就需要将基准站的位置调高，最好设置在测量地区的最高点上。最后，GPS-RTK技术在测量时的耗电量会比较大，这就需要很多个电瓶或者电池共同连续作业，以解决电力供应不做带来的问题。
四、GPS-RTK技术的煤炭勘探测量中的具体工作方法
1、煤炭勘探区控制网的使用与建立
常规的控制测试需要的各个控制点之间能够实现通视，GPS-RTK技术的作业程序较为复杂，且常常精度控制的不均匀。但是用GPS-RTK的方法来进行控制测量能够获得实时的定位结构，同时还可以获得实时的定位精度，以此来提高作业的效率。
在测量的精确度方面，按照以往的数据显示来看，GPS-RTK技术的精度基本能够满足煤矿区控制网的基本要求，使用GPS-RTK技术进行动态实时定位的精确度可以达到厘米。所以，GPS-RTK技术使用在煤矿区的控制网的铺设上，不仅可以满足测量精度规范的要求，更能够做到方便快捷、省力省时。
2、获取坐标的转换参数
要把GPS接收机所获取的大地经纬原始坐标系统换作当地的坐标系统，需首先算出当地坐标的转换参数，但是要获取当地坐标的转换参数则需要3个以上的精度控制点当地的坐标值，再使用随机软件来求出当地坐标的转换参数。
3、GPS-RTK技术应用在山地地表移动观测点的测点放样
对于山区地形来说，因为地形地貌极为复杂，平原地区的那种地表移动观测站的建立方式不再有效。但是，随着GPS-RTK技术的发展和广泛应用，山区移动观测站的建立技术水平有了极大的提高，尤其是对测点进行的放样。在放样时，只要提前把观测点的设计坐标值输入到GPS-RTK手簿上，在煤矿区的已知地点上架设基准站，按照流动站手簿所给的提示，通过流動站就可以快速找到观测点所在的实地位置。按照观测点设计的坐标，它的实地位置是不是分确定的，这时就要进行适当的调整，把观测点的位置转移到适合的位置上，并且记录下新的地点和原来地点的位置关系，再对原来的观测点进行重新的设计。
4、GPS-RTK技术应用于地表观测站的观测
在地形较为开阔的地方，可以选择在已知的位置上设立基准站，经过流动站，利用GPS-RTK技术进行实时的动态测量，来直接获得观测点的地理坐标。然而在地形较为复杂的地区，因为卫星信号失锁，而无法进行基于GPS-RTK技术的测量，这时可以参考使用全站仪加GPS-RTK技术的测量方式，因为GPS-RTK技术所进行的测量，其精度能够达到规定的要求。
五、总结
和传统的煤炭勘探测量方法相比，GPS-RTK技术具有自动化程度高、集成化的特点，能够适应不同地形和地质条件下，煤炭勘探测量工作和经常化的基本要求。所以说，GPS-RTK技术在煤炭勘探测量工程中具有远大的发展潜力。GPS-RTK技术的作业不会受到距离和环境的影响，即使在地质和地形条件复杂的地方进行施工也很方便。只要通过进行精心的、科学的设计，GPS-RTK技术完全能够达到煤矿勘探测量工程的基本要求，并且是完全可行的。
参考文献：
[1]尹淮新. GPS-RTK技术在阿勒安道煤矿地形测量中的应用[J].成果应用.2011（4）：22
[2]赵华山. GPS-RTK技术在落地煤量测算中的应用[J].矿山测量.2009（3）：18
[3]王刚. GPS-RTK在山区煤矿测绘与测设中的应用[J].中国矿山工程.2011（2）：41
[4]王站军.浅析GPS-RTK技术的基本原理及应用[J].实用科技.2010（3）：219
[5]杨学日. GPS-RTK测量技术应用浅析[J].中国高新技术企业.2010（139）：27
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。