地表开采沉陷监测新技术

1、地表开采沉陷监测新技术概述在科学不断进步的同时， 电子信息技术的发展趋势也不可忽 视，开采沉陷学是矿山测量的一个传统学科分支， 是专门研究地 下资源开采引起地表和岩层移动与变形现象及其相关问题的科 学。煤炭资源是我国的主要地下能源， 研究开采沉陷问题对改善 我国国民经济、提高人民生活水平、提高矿山开采量、减少矿山 开采沉陷危害等等都有着非常重要的理论和现实意义。 如今我国 经济的快速发展必然要求加快对矿物的需求与消耗， 所以对矿山 开采沉陷的研究是重中之重， 其中煤炭生产中的地形探索技术受 到了人们的热议。 在对于矿山的地形的地面土木工程的测量和井 下的测量有着不同的技术标准。 在不同的技术基

2、础之上我们选用 了 RTK相关技术，较传统的测量方式不同，更多的使用关于GPS技术，在载波相位变化的实时监控中提出了差异性的特点， 利用 RTK的技术特点，更好的为煤矿地形测量作业提出技术保证。1 RTK 技术介绍RTK技术是建立在实时处理两个测站的载波相位基础上的。 它能实时提供观测点的三维坐标， 并达到厘米级的高精度。 RTK (Real - time kinematic) 实时动态差分法。这是一种新的常用的GPS测量方法，以前的静态、快速静态、动态测量都需要事 后进行解算才能获得厘米级的精度，而RTK是能够在野外实时得 到厘米级定位精度的测量方法， 它采用了载波相位动态实时差分 方法，是

3、GPS应用的重大里程碑，它的出现为工程放样、地形测 图，各种控制测量带来了新曙光，极大地提高了外业作业效率。2淮南矿区使用RTK技术应用实践 目前淮南矿区对地表开采沉陷观测手段用的是常规水准测 量，以获得沉陷区监测点的高程，从而确定沉陷程度。随着地下 煤层的不断开采， 地表沉陷区的面积不断增大， 造成测量路线不 断加长， 工作量也随之加大， 因此我们也要考虑运用新技术以减 少工作量。运用RTK技术进行地表沉陷观测的优越性是常规水准 测量所不能比的，其特点有作业方式灵活、定位精度高、观测时 间短、操作简便、全天候作业等。RTK定位技术就是基于载波相位观测值的实时动态定位技 术，它能够实时地提供测

4、站点在指定坐标系中的三维定位结果， 并达到厘米级精度。在RTK作业模式下，基准站通过数据链将其 观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。 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， 同时给出厘米级定位结果， 历时 不到一秒钟。流动站可处于静止状态，也可处于运动状态；可在 固定点上先进行初始化后再进入动态作业， 也可在动态条件下直 接开机， 并在动态环境下完成周模糊度的搜索求解。 在整周末知 数解固定后， 即可进行每个历元的实时处理， 只要能保持四颗以 上卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形， 则流动站可随时给出厘米级定位结果。R

5、TK技术的关键在于数据处理技术和数据传 输技术，RTK定位时要求基准站接收机实时地把观测数据（伪距 观测值，相位观测值）及已知数据传输给流动站接收机，数据量 比较大，一般都要求 9600 的波特率，这在无线电上不难实现。 GPS 有两大功能： 静态功能和动态功能， 静态功能是通过接收到 的卫星信息，确定地面某点的三维坐标；动态功能（RTK技术）是通过卫星系统将地面点的三维坐标实时的施测并记录出来， 也 可把已知的三维坐标点位实地放线于地面上。RTK技术是GPS测量技术发展中的一个新突破， RTK技术采用了载波相位动态实时 差分，是能够在野外实时获得厘米级定位精度的测量方法， 实时 动态测量基本

6、思想是，在基准站上安置一台 GPS接收机，对所有 可见GPS卫星进行连续地观测，并将其观测数据，通过无线电传 输设备，实时地发送给用户观测站，在用户站上，GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时，通过无线电接收设备接收基准站传输 的观测数据， 然后根据相对定位原理， 实时地计算并显示用户站 的三维坐标及其精度。RTK技术的作业过程分为：基准站设置、 流动站设置、外业数据采集、数据后处理。我们从理论上来分析运用 RTK技术观测和常规水准测量的 精度。常规水准测量精度：以 4 千米水准路线为例，高程最弱点 误差在水准路线的中点处， 按四等水准进行测量， 每千米高程中 误差MW=i0mmf则最弱点咼程

7、误差为运用RTK技术观测测量精度：以4千米路线为例，高程精度 为 ，最弱点在离参考站距离最远处，最弱点高程误差 。从理论 可以保证，运用RTK技术测量精度高于常规水准测量精度。3 RTK技术的使用原理 在以往的测量中，选择的测量方式还是完全采用机械的形式，但是在使用了 RTK技术测量后，完成了许多以往技术所不能 达到的任务。 在基于RTK测量中使用上的原理如下：（1）计算出观察控制点到计算机视觉图像测量仪器的有效 距离；（2）得出观察点到目标控制点之间的三维的运动几何参数；（3）推断出目标控制点在整个平面上的表面特征（大多时 候要求形成立体视觉）；（4）还通过观察可以判断出目标物体的几何坐标方位。4 结语随着现代化矿井的飞跃发展， 可以预料我们对地表沉陷监测 的工作将更加繁重，要求也更