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GPS-RTK技术在地质找矿测量中的应用研究论文

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  关键词:GPS-RTK技术;地质找矿测量;应用

  随着社会发展与国家相关政策调整,使得地质行业受到更多的关注,与地质相关的各类行业亦在崛起与升温,而矿山测量作为地质勘探勘察中的核心篇章,开始步入快速发展期,GPS技术、基础找矿技术等得以改良,并有新的找矿设备、技术等不断涌现,如当前应用比较广泛的GPS-RTK技术,其因应用便利性、测量精准性、作业效率高等优势而受到欢迎,这也使得各个矿山企业开始在分析自身实际工作情况的基础上有意识、有计划地引入该项技术,凸显其在找矿测量中的优势,为企业的进一步发展提供助力。

GPS-RTK技术在地质找矿测量中的应用研究论文

  1 GPS-RTK技术概述

  1.1 GPS技术

  GPS技术,即全球卫星定位系统技术,由美国军方研制,当前全球覆盖率超过98%,应用原理为,将卫星瞬间位置当作已知起算数据,再结合空间距离后方交会方法,测算待测点方位,在某时刻某地点装设GPS接收机,再测定GPS发射信号至接收机的时间,综合卫星收集的关键数据,计算测点三维坐标。综合GPS技术的应用优势,主要集中在,简单易操作、观测时间短、定位精度高、应用范围广等。

  1.2 RTK技术

  RTK技术,即Real-Time-Kinematic,是数据传输技术、GPS技术融合而成的组合技术,其应用基础原理为载波相位测量,可展开实时差分的全球定位系统测量,分析应用过程,在各级点上装设GPS接收机,再对相应区域范围内的卫星展开测量,将接收到的信息数据通过无线电波传输到流动站,由位于流动站的GPS接收器同时接收观测数据信号、极点数据信号,再结合相对定位原理计算流动站三维空间坐标。分析该项技术的应用特点,主要表现在:快捷直观,不需复杂平差计算,并可测出、记录相关数据并实现灵活应用;精度高,对比各类手持导航机器测量过程,不但能达到所有测量标准要求,且可精确的厘米级别;借助1个或多个已知控制点便可展开工作,且不会对已知控制点的测量工作造成较大影响。因此虽然RTK技术本身有着较大的局限性,但随着网络RTK技术、移动通信技术、卫星差分技术等的迅速发展与相关新设备的涌现,将会确保RTK技术具备更加广阔的应用空间。

  2案例分析

  为便于开展系统化的研究分析,结合对应的工程实例,探索GPS-RTK技术在地质找矿测量中的应用过程与要点。已知工程地处山西省某县区郊外,矿区整体以铝土矿为主,后续亦探明有铁矿、煤矿等矿种存在,且大部分矿种品质相对优良,其中铝土矿探明储量超过1.85亿吨,综合多项要素加以预测远景储量会超过5亿吨,位列山西省铝土矿前五名。因地质勘探所需,相关勘探部门研究决定在勘探区开展地形草测、控制测量,在适宜方位布设20个GPS控制点,其中地形草测比例1:10000,面积接近18m2,工程采用1954年北京坐标系、高程系统采用1956年黄海高程系,中央子午线111°。

  3 GPS-RTK技术在地质找矿测量中的应用策略

  地质找矿测量涉及较多的数据、设备、因素、参数等,因此必须结合矿区地质实际情况,进行GPS-RTK找矿方案预设,并在测量过程中根据实际情况加以调整,如此才能确保其在各个阶段发挥实际作用。

  3.1准备工作

  发挥GPS-RTK技术在实际应用中的最大价值,需做好各项准备工作。①设备准备。包括:矿用RTK设备,选择中海达RTK测绘仪,重量465g,尺寸236mm×85mm×24.5mm,工作温度-45℃~+75℃,存储温度-55℃+85℃,防尘IP68,抗1.8m自由跌落;矿用GPS设备,实现重要数据实时GIS信息采集,准确判断找矿工作进度,采用不同的图标表示RTK设备状态,作为基础监控及后续业务基准数据;其他设备,如笔记本、勘探设备、三脚架、HD8200接收机等。②确定RTK测量流程,包括测区资料速记、求解转换参数、基准站选择与设置、流动站设置、外业数据采集、成果精度检核、内业数据处理等,在确定基本流程的基础上落实相关举措。③收集资料。在进行矿区地质勘探的基础上,进行资料定向搜集、分析,选定基础起算点,保存勘探点位,为后续应用提供便利;从省测绘局接收坐标数据,提升测算过程准确性;进行资料分析与校核,确定实际负责技术人员,对其全程把控。④相关注意事项。关注RTK技术应用局限性与定位中的一些关键问题,如用户必须假设本地参考站、综合分析误差随距离增长趋势、合理设定参考站、流动站距离,避免可行性、可靠性随之降低。

  3.2参考站、移动站建立

  关注以下要点:①建立参考站时,架设好三脚架,竖立参考站机头,连接电池、电台、发射电线、开启主机电源,设立机头参考站在中间灯红灯位置,核检电台发射信号正常与否,审核电台无线信道,确保手册无线信道、电台无线信道畅通、一致,如此才能让信号正常工作,后续进行试运行,若无线电台可正常发射与接收信号,代表基准电台已具备随时投入使用的基础。②连接移动台、电话簿,开启电话本、移动台,点击电话本中蓝牙,接收线缆并移动L站序列号,与移动站灵活配对,但需记载配对com数量,后续开启Project Star,按照蓝牙信息配置com端口,连接移动台,观察能否接收无线电信号,若是移动站满足固定解决方案标准,代表移动站建立完好。③创建新项目文件,若仍在使用上一个项目,则不需再次创建,只需开启上一个项目,检查项目左上角名称,核选恰当坐标系,即与设计单位坐标系相同,填写局部工作处中心子午线,点击确认,后续再按照既定步骤进行测量即可。

  3.3控制点选点、布设

  结合矿区各项基本要素,做好控制点选点工作。关注以下要点:①结合GB/T 18314-2009全球定位系统(GPS)测量规范,综合工程勘探区域地形地貌特征,进行综合考量,设定20个E级GPS点,构成E级控制网,控制网边长5km,控制面积超过30km2,可覆盖整个矿区,并当作测量系统的首级控制网,编号C1、C2、C3,以此来搭建相对完整控制网络。②要求控制点满足以下要点:控制点位周边空旷,视场周围严禁出现超过15°的障碍物,避免遮挡卫星信号传递;所选点位、大功率无线电发射源间最小距离严禁短于200m,为微波无线电信号传输通道、高压电线路间距离≥50m,点位附近不得出现强烈电磁波等干扰源与大面积积水,并确保点位处基础可靠、稳定,便于点位保存。③控制点分为二等控制点、三等控制点等进行层递式布置,分析实际勘测区内的若干控制点,当作矿区检测起算数据,结合控制点选点原则、测量所需,标记各个控制点位置。④控制点录入。控制点录入的目的,是为后续随时查去、使用,包括以下两种方法:其一是打开测地通,依次点击项目→点管理→添加控制点,输入点名称和对应的坐标,然后点击确定即可;其二是打开测地通,依次点击点校正→添加,在已知点的位置输入控制点的点名和坐标。⑤进行采集点控制,避免出现误差,包括以下方法:其一是仪器达到固定解,然后打开点测量界面,点击测量图标采集坐标;其二是仪器达到固定解,点击点校正→添加,点击添加界面的GNSS点右侧采集,进入点测量界面点击测量图标测量控制点。

  3.4放样与观测

  关注以下要点:①进行地质工程放样。矿区地质找矿测量时,布设浅井、坑深、钻探、物化探等工程,结合测区整体地形条件,标记山势陡峭、地形复杂之处,并引入常规测量技术,考虑野外作业基本所需,设定测量方案,灵活应用GPS-RTK技术。②GPS观测。结合GB/T 18314-2009全球定位系统(GPS)测量相关规定,选定若干台中海达HD8200接收机展开野外观测作业,且必须满足以下技术标准:确保有效观测卫星数量超过4颗、卫星高度角超过15°,每次观测时间不低于40min,每隔15s进行一次数据采样,所用采样方式为Ll单频采集;观测前后,在适宜时间段各测量一次天线高,保障两次测量值误差不超过3mm,求取平均值当作天线高;要求规范整个作业流程,并在测绘手薄、相关文件夹中准确填写各个测量项目,以此来保证作业项目完成后再开启下个观测站的作业。③汇集放样观测数据,一份输入云空间,另一份直接输入下一流程,为后续的地形图草测、精绘等提供充足数据支撑。

  3.5地形图草测

  地形图草测,涉及以下内容:①地形测量。进行矿区地形测量时,引入数据采集数据化助成图法完成测量,在放样基础上,通过动态GPS技术采集、记录、存储野外数据信息,开始测量时,细致审查测站有无测点重合;将采集的各项野外数据进行分析、梳理,剔除其中无效数据、与实际偏差过大的数据,绘制草图,结合草图描述各个采集点位置、参数、属性代码与其他相关要素,要保证野外采集点覆盖基本所有的地形特征点,必须在地物点、沟底点、制高点等处设置采集点,通过动态GPS技术采集各项数据后,输入数据中心,利用数字化机制得出完整成图,从而能比较精确、全面地获取地域地形信息。②地形图编辑。完成野外数据采集后,室内危机接收各类野外数据,并根据数据的基本特征,进行分类、分析、后续纳入到MAPGIS测绘平台,实现对野外绘制草图重构,将草图中列举的地物点一步步转化为对应的地物,如陡坎、电线、坟地、果园、道路、房屋、矿井等,并需对各类地物细化编绘,类似于将道路细化为机耕路、小路、大车路等;陡坡可细化为陡崖、土坎、加固坎等;电线可细化为低压输电线、高压输电线、通讯线等;矿井可细化为铁矿、铝矿、煤矿与其他未开采矿类等;不同地物,可用不同文字、符号、颜色等加以标注,完成所有的地物汇编后,再绘制等高线,结合野外绘制草图完成地形图检查,若是其中发现有不合理、绘错处,组织绘图编辑人员、野外作业人员进行细致审核,及时纠正错误之处,以此来保障地形图准确、详实,地物描绘所用文字、符号也需合理、正确。③检查地形图比例尺标准,在地形图质量达到最低标准后,编辑出图,提交地质找矿所用地形图,为保障地形图应用便利,不再对地形图分幅处理,保障地形图信息完整、连贯。

  3.6外业测量

  关注以下要点:①外业测量过程主要依赖的是双频接收机与相关装备,为保证GPS-RTK测量精度,适当减少卫星信号数量、偏差,避免不利反射因素带来较多负面影响,设定接收机天线平面截止角度以水平面为基础上仰15°,完成接收机整平后再开机,结合对应规范展开测量,控制测量时间超过50min;每组测量时,将各个时间段测量的控制点汇集为一组,各组测量4个点,形成闭合四边形,四边形有两个点或者一条边共用,以此来将各个时间段测量求取的控制点连接起来,为继续GPS-RTK技术的灵活应用奠定基础。②记录测站名称、仪器号、高程、作业时间等,再对记录的各项数据展开平差前处理,在检查无误后,输入电脑端处理,处理前设定平差参数,通过配套软件完成数据处理。③展开平面坐标的平差、精度分析,已知平面坐标所处理平差参数包括两个:三维无约束平差、二维平差,前者控制网参考因子为1,进行x平方检验,得出自由度值为72,后者为二维平差,进行3次迭代,得出控制网参考因子2.0249,其中x平移、y平移值分别为-42.3691m、-48.3154m,基础比例-9.3756×10-6,旋转1.8278s;在平面坐标数据处理完后,给定观测点平面坐标,并对坐标误差展开精度分析,得出平面坐标中各个点名的x值、y值、x中误差值、y中误差值以及对应的坐标点位。

  3.7测量精度分析与控制

  精度分析与控制,主要涉及以下要点:①对高差展开平差、精度分析,处理高差数据,引入高程拟合平差法完成两次迭代,确定控制网参考因子0,设定DMCG参考点,结合测量数据记录高程坐标、中误差;结合以上分析结果可知,GPS-RTK技术有着较高的点位精度,且点位中误差对比一般测量方法来说相对均匀,不会造成误差雷击,解决了以往测量进程中的诸多问题。②控制测量精度。在实际测量前,对测量精度、观测数量等展开大量试验,以此来得出相对精确的结果;且观测精度会随观测数量增加而有所增加,故而可暂定观测数量为20个,求解对应测量精度,后续在增加观测数量时,观测精度名有明显变化,以此可设定20个观测数量;提升转换参数精度,因依靠GPS-RTK技术可得到WGS-84坐标系数据,在转换后才可获取真实所需的坐标系数据,为保证转换精度满足所需,引入七参数转换法完成转换,确定分布均匀、精度高等公共点完成转换过程。此外还应关注对技术人员相关作业、操作流程的有效把控,并进行必要的现场监理,以此来避免因人员因素而引发系列误差问题,提升对测量过程的整体化把控。

  综上,文章就GPS-RTK技术在地质找矿测量中的应用展开了重点论述与分析,搭建了相对完整的矿区控制测量网,分析该项技术的做法与实际优势,主要表现在:通过对矿区控制测量、控制点选点、控制网布设,展开外业测量、地形图绘制、数据分析,得出相对完整的测量结果,从而对矿区内的矿藏分布一目了然,并能结合地形地貌与地下地物分布等设置相对可行、有效的矿物开采方案,解决以往找矿测量中的一些复杂问题,提升找矿效率、质量。

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