煤炭地質(zhì)勘查測量的分析

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1工程概況

張掖市平山湖煤礦區(qū)位于張掖市北直距50km、臨澤縣城北東直距30km處。坐標(biāo)：東徑100°23′13″~100°50′00″，北緯39°10′05″~39°29′48″。行政區(qū)劃隸屬張掖市平山湖鄉(xiāng)管轄。范圍東起白亂山，西至馬鞍山，南以平山湖鄉(xiāng)、黑山頭上井、顧家井一線，北止大紅山、狼娃山一線，面積800km2。普查區(qū)位于平山湖含煤區(qū)中部，普查區(qū)東西為自然邊界，以預(yù)測重點(diǎn)含煤段劃分；南北兩界分別為電F15和F12。東西長約5.1km，南北寬約3.3km，面積約16.86km2。測區(qū)位于龍首山北側(cè)，測區(qū)南部為低山丘陵區(qū)；北部較平為戈壁。地勢南高北低，區(qū)內(nèi)氣候?qū)俅箨懶愿珊瞪衬畾夂?。春秋季多風(fēng)沙，夏季酷熱少雨，冬季寒冷干燥。氣候變化無常。晝夜溫差大，年平均氣溫7.4℃，1月為-28.3℃，7月為37.1℃。全年無霜期為157d。7~9月為雨季，年降水量104mm左右，年蒸發(fā)量大于2066.7mm。11月至翌年3月為冰凍期，凍土深度1.23m左右。

2GNSSRTK的系統(tǒng)組成與工作原理

2.1GNSSRTK系統(tǒng)組成

RTK（Real-TimeKinematic）即實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測量技術(shù)，是以載波相位觀測為根據(jù)的實(shí)時(shí)差分GNSS(RT-DGNSS)技術(shù)，由基準(zhǔn)網(wǎng)站、流動(dòng)站、數(shù)據(jù)處理中心及無線電通訊系統(tǒng)等組成，其中基準(zhǔn)網(wǎng)站由已知基準(zhǔn)控制點(diǎn)組成，1個(gè)RTK系統(tǒng)一般至少有3個(gè)固定的已知基準(zhǔn)控制點(diǎn)；流動(dòng)站由接收機(jī)、控制面板及接收天線等組成；數(shù)據(jù)處理中心由RTK軟件、計(jì)算機(jī)及通訊設(shè)備組成；無線通訊設(shè)備主要是將基準(zhǔn)網(wǎng)站和流動(dòng)站聯(lián)系起來。

2.2GNSSRTK工作原理

GNSSRTK的工作原理是在基準(zhǔn)站上安置1臺(tái)接收機(jī)作為參考站，對衛(wèi)星進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測，然后通過無線電傳輸設(shè)備，將觀測到的數(shù)據(jù)和測站信息，發(fā)送給流動(dòng)站，流動(dòng)站（GNSS）一方面接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)，另一方面接收基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)，在接收到衛(wèi)星信號(hào)后，根據(jù)相對定位原理將基準(zhǔn)站傳輸?shù)臄?shù)據(jù)實(shí)時(shí)解算成流動(dòng)站的三維坐標(biāo)及其精度（即基準(zhǔn)站和流動(dòng)站坐標(biāo)差ΔX、ΔY、ΔH，加上基準(zhǔn)坐標(biāo)得到的每個(gè)點(diǎn)的WGS-84坐標(biāo)，通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)得出流動(dòng)站每個(gè)點(diǎn)的平面坐標(biāo)X、Y和海拔高H），并進(jìn)行差分處理，從而獲取未知點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。

3GNSSRTK圖根控制測量

與傳統(tǒng)測量技術(shù)相比，應(yīng)用GNSSRTK測量技術(shù)對礦區(qū)進(jìn)行勘察測量不受天氣、地形、通視等條件的限制，且其操作簡便、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、工作效率高，大大節(jié)省人力，不僅達(dá)到測量的精度要求，且誤差分布均勻，不存在誤差積累問題。采用GNSSRTK測量技術(shù)對礦區(qū)進(jìn)行勘察測量，不僅能夠?qū)崟r(shí)知道定位精度，而且知道觀測質(zhì)量如何，這樣可以大大提高作業(yè)效率。圖根控制測量作業(yè)流程圖如圖1所示。（1）測區(qū)控制成果收集。測區(qū)控制成果收集主要包括控制點(diǎn)坐標(biāo)、等級(jí)、中央子午線、坐標(biāo)系及控制點(diǎn)歸屬確定。（2）測區(qū)轉(zhuǎn)換參數(shù)計(jì)算。對于GNSSRTK測量技術(shù)，其要求實(shí)時(shí)得出待測點(diǎn)在實(shí)用坐標(biāo)系（1980年西安坐標(biāo)系、1954年北京坐標(biāo)系或地方獨(dú)立坐標(biāo)系等）中的坐標(biāo)，因此，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換問題就顯得尤為重要。實(shí)際需要將利用GNSSRTK觀測的WGS-84坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為國家平面坐標(biāo)或者工程施工坐標(biāo)。一般可以采用高斯投影法，即采用已有的靜態(tài)數(shù)據(jù)，直接將控制點(diǎn)的WGS-84坐標(biāo)和國家平面坐標(biāo)或者工程施工坐標(biāo)輸入手簿，利用隨機(jī)軟件求解坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)。若測區(qū)有足夠控制點(diǎn)的地方坐標(biāo)，沒有WGS-84坐標(biāo)，且其相對位置關(guān)系精確，此時(shí)可利用GNSSRTK測量方法，以基準(zhǔn)站為起算位置，確定各控制點(diǎn)間相對位置關(guān)系，并實(shí)時(shí)測定WGS-84大地坐標(biāo)。當(dāng)某些地方無合適控制點(diǎn)坐標(biāo)設(shè)置基準(zhǔn)站時(shí)，可采用基準(zhǔn)站任意擺放的方式，虛擬一個(gè)基準(zhǔn)站，基準(zhǔn)站的WGS-84坐標(biāo)直接從測量手簿讀取，然后流動(dòng)站再到各個(gè)控制點(diǎn)上去采集WGS-84坐標(biāo)。（3）選擇基準(zhǔn)站及流動(dòng)站設(shè)置。GNSSRTK定位數(shù)據(jù)處理過程是基準(zhǔn)站和流動(dòng)站間單基線處理，基準(zhǔn)站和流動(dòng)站的觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量好壞、無線電信號(hào)傳播質(zhì)量好壞對定位結(jié)果影響較大，基準(zhǔn)站位置的有利選擇非常重要。GNSSRTK測量中，流動(dòng)站隨著基準(zhǔn)站距離增大，初始化時(shí)間增長，精度將會(huì)降低，所以流動(dòng)站與基準(zhǔn)站之間距離不能太大，一般不超過10km范圍。同時(shí)要考慮基準(zhǔn)站上空無衛(wèi)星信號(hào)的大面積遮蓋和影響RTK數(shù)據(jù)鏈通訊的無線電干擾,以及提高基準(zhǔn)站無線架設(shè)高度?；鶞?zhǔn)站的設(shè)置含建立項(xiàng)目和坐標(biāo)系統(tǒng)管理、基準(zhǔn)站電臺(tái)頻率選擇、GNSSRTK工作方式選擇。（4）測量前的質(zhì)量檢查。為保證GNSSRTK實(shí)測精度和可靠性，必須進(jìn)行已知點(diǎn)的檢核，避免出現(xiàn)作業(yè)盲點(diǎn)。研究表明，RTK確定整周模糊度的可靠性最大為95%，RTK比靜態(tài)GNSS還多出一些誤差因素如數(shù)據(jù)鏈傳輸誤差等。（5）內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)傳輸就是在接收機(jī)與計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。GNSSRTK測量數(shù)據(jù)處理相對于GNSSRTK靜態(tài)測量簡單得多，如用TGO軟件處理接收機(jī)導(dǎo)入的測量數(shù)據(jù)(*.dc)，直接可以將坐標(biāo)值以文件的形式輸出和打印，得到控制點(diǎn)成果。

4地質(zhì)工程點(diǎn)的測量精度分析

為檢驗(yàn)用GNSSRTK測量技術(shù)進(jìn)行圖根控制和地質(zhì)工程點(diǎn)的測量精度，在GNSSRTK測量結(jié)束后用全站儀（2″）對部分相互通視點(diǎn)的邊長、高差及測量坐標(biāo)進(jìn)行實(shí)測，并反算相互通視點(diǎn)的邊長、高差，并與用GNSSRTK技術(shù)測量的結(jié)果進(jìn)行比較，最大邊長的較差為0.018m，最小邊長的較差為0.001m邊長間距中誤差為0.007m，高差(ΔH)最大較差為0.053m，最小為0.000m。結(jié)果表明，利用GNSSRTK技術(shù)實(shí)測的圖根控制和地質(zhì)工程點(diǎn)的精度符合導(dǎo)線測量精度要求，且誤差分布均勻不存在積累問題。

5結(jié)論

（1）與傳統(tǒng)測量相比較，GNSSRTK測量技術(shù)自動(dòng)化程度高，實(shí)時(shí)提供經(jīng)過檢驗(yàn)的成果資料，無需數(shù)據(jù)后處理。（2）GNSSRTK測量技術(shù)具有在通視條件不好的情況下遠(yuǎn)距離傳遞三維坐標(biāo)的優(yōu)勢，無誤差累積，定位精度高，數(shù)據(jù)安全可靠。（3）GNSSRTK測量技術(shù)操作簡單，作業(yè)速度快，勞動(dòng)強(qiáng)度低，節(jié)省了外業(yè)費(fèi)用，提高了勞動(dòng)效率，其非常適合煤田地質(zhì)勘查測量。

本文作者:戴友偉 工作單位:甘肅煤田地質(zhì)局一四五隊(duì)