基于CORS的网络RTK矿山开采沉陷监测方法研究
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第３７卷第９期
２０１４年９月
测绘与空间地理信息
ＧＥＯＭＡＴｌＣｓ＆ｓｐＡＴＩＡＬ ｌＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｖｏ１．３７．Ｎｏ．９
Ｓｅｐ．，２０１４
基于ＣＯＲＳ的网络ＲＴＫ矿山开采沉陷监测方法研究
王琦，韩晓冬，段淑珍
（山东科技大学测绘科学与工程学院，山东青岛２６６５９０）
摘要：首先提出基于ＣＯＲＳ的网络ＲＴＫ技术在矿山地表沉降监测中的应用，并对其在矿山沉陷监测中的应用
方法及误差进行了分析，提出一种网络ＲＴＫ与静态ＧＰＳ观测相结合的空间修正模型用以提高网络ＲＴＫ技术在
矿山沉陷监测中的精度。应用此种方法对网络ＲＴＫ的定位精度进行探讨分析，其结果表明：在技术措施制定合
理和外业观测条件良好的情况下，基于ＣＯＲＳ的网络ＲＴＫ技术使用此种空间修正模型用于提高矿山沉陷监测的
精度是可行的，能够极大地拓展工作范围，提高工作效率，具有广阔的应用前景。
关键词：ＣＯＲＳ；网络ＲＴＫ；空间修正模型；沉陷监测
中图分类号：Ｐ２；ＴＰ３９３．１／．４ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７２—５８６７（２０１４）０９—００３２—０３
Ａ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｍｉｎｉｎｇ Ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ
Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＣＯＲＳ Ｎｅｔｗｏｒｋ ＲＴＫ
ＷＡＮＧ Ｑｉ，ＨＡＮ Ｘｉａｏ—ｄｏｎｇ，ＤＵＡＮ Ｓｈｕ—ｚｈｅｎ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｇｅｏｍａｔｉｃｓ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｑｉｎｇｄａｏ ２６６５９０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｆｉｒｓｔ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｎｅｔｗｏｒｋ ＲＴＫ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＣＯＲＳ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ，ａｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｆｏｒ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａ—
ｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｅｒｒｏｒ ｏｆ ｍｉｎｅ ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，ａ ｓｐａｔｉａｌ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｂｙ ｔｈｅ ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｎｅｔｗｏｒｋ ＲＴＫ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ
ｓｔａｔｉｃ ＧＰＳ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｏｆ ｎｅｔｗｏｒｋ ＲＴＫ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ Ｍｉｎｅ Ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｃａｓｅ ｓｔｕｄｉｅｓ，ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
ｏｆ ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｎｅｔｗｏｒｋ ＲＴＫ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ａｃｃｕｒａｃｙ ａｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ：ｄｅｖｅｌｏｐ ａ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｍｅａｓ—
ｕｒｅｓ ａｎｄ ｇｏｏｄ ｏｕｔｓｉｄｅ ｏｂｓｅｒｖｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｉｎ ｔｈｅ ｃａｓｅ，ｔｈｅ ｎｅｔｗｏｒｋ ＲＴＫ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＣＯＲＳ ｕｓｉｎｇ ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ
ｔｈｅ ｍｉｎｅ ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｉｓ ｆｅａｓｉｂｌｅ，ｃａｎ ｇｒｅａｔｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅ ｗｏｒｋ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ａｎｄ ｅｘｐａｎｄ ｔｈｅ ｗｏｒｋｉｎｇ ｒａｎｇｅ，ａｎｄ ｉｔ ｈａｓ
ｂｒｏａｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＣＯＲＳ；Ｎｅｔｗｏｒｋ ＲＴＫ；ｓｐａｔｉａｌ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ；ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ
０ 引 言 矿山沉陷监测中的应用问题显得尤为重要。
ＧＰＳ连续运行参考站（ＣＯＲＳ）具有覆盖区域广、定位
精度高、可靠性好等优点，能够提供常规ＲＴＫ、网络ＲＴＫ
以及精密单点定位等静态和动态服务。目前，厘米级精
度的实时动态网络ＲＴＫ技术采用了载波相位动态实时差
分方法，已经在图根控制、地形测图、施工放样等各种工
程产品中得到广泛应用。对于矿山沉陷监测，其传统方
法是采用全站仪布设附合导线进行平面测量，采用水准 仪进行高程测量。这种方法具有较高的观测精度，但是 工作量较大，工作效率较低，受天气影响大。网络ＲＴＫ技 术具有快捷高效、全天候、成本低等优点，但是应用于矿 山沉陷监测还处于起步阶段，其垂直精度还处于与等外 水准同等精度水平。因此，尝试并探讨网络ＲＴＫ技术在 １ 应用网络ＲＴＫ进行矿山沉陷监测方法及 误差分析 １．１ 常规沉陷监测方法 在进行矿区地表沉陷观测时，被广泛采用的仍然是 精度相对较高的常规测量方法：平面采用全站仪布设导 线测量，根据实际情况可以布设成闭合导线或附合导线， 高程采用水准测量，来获得观测点的三维坐标。
此种方法具有可靠性好、精度高的优点。但是，无论
是全站仪导线测量还是水准测量，都对测量基准点要求
较高。基准点的稳定性和可靠性以及位置分布都会对沉
陷观测的精度产生直接影响。同时，受到矿区采动区的
影响，测量基准点必须远离采动区，从而加长了观测距
收稿日期：２０１３—１１—２１
基金项目：国家科技基金支撑计划子课题（２０１２ＢＡＨ２７Ｂ０４）资助
作者简介：王琦（１９８９一），男，山东临沂人，大地测量学与测量工程专业硕士研究生，主要研究方向为卫星定位与导航技术。
３４ 测绘与空间地理信息 ２０１４聋
位图。ＧＰＳ控制网由四个点组成，分别是ｚ０，ｚ２５，ｂ２２，ｂ２，
分布在监测线的东西南北两端和中央，网络ＲＴＫ监测点
沿监测线布设。
在应用网络ＲＴＫ进行地表沉陷监测前，我们做了大
量的实验，将流动站架设在控制点上进行了长时间的数
据采集。使用徕卡ＧＰＳ１２００接收机进行观测，并采用支 架进行稳定支护，设置采样率为ｌ Ｓ，每次观测时间为 １０ ｓ，随着观测次数的增加，其内部符合精度迅速提高。当 观测次数达到５次时，其平面内部符合精度达到５ ｍｍ，高程 内部符合精度达到９ ｍｍ。当观测次数达到１５次时，精度 变化已趋于平缓。这样，我们在进行沉陷监测时选择每 个监测点观测５次，同时兼顾精度和工作效率。 在第一期的观测中，是在天气状况良好的情况下，对 四个控制点进行了１０ ｈ的观测，同时结合高程异常系数 对控制点坐标进行了解算，将解算结果看作已知点坐标。
然后，用网络ＲＴＫ对控制点和监测点进行了观测。其平
面外部符合精度为１２ ｍｍ，高程外部符合精度为２９ ｍｍ
（见表１）。
表１精度评定
Ｔａｂ．１ Ａｃｃｕｒａｃｙ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ
将其表１中的偏差值求取平均，并将平均值分别加到
网络ＲＴＫ观测值上进行坐标修正。如果不考虑ＧＰＳ控制
点的起算误差，可以看作网络ＲＴＫ的外部误差得到消除。
但是，其偶然误差无法得到消除。经过试验得出的网络
ＲＴＫ观测５次的精度分别为：平面ｍｐ＝５ ｍｍ，高程ｍ ＝ ９ ｍｍ，根据误差传播定律，则监测点经过坐标修正后的点 位误差为： 平面： ＝ ｍ。＝７．１ ｍｍ 高程：ｒｒｔＨ＝√２／ＴｔＨ＝１２．７ｍｍ 工作面走向长为Ｌ＝３ ｋｍ，若布设附合水准路线。四 等水准测量每千米高差中误差为ｔ／ｔｏ＝１０ ｍｍ，则其高程精 度为： ｍ＝ ＝１７．３ ｍｍ 可以看出，采用空间修正模型对观测值进行偏差修 正之后，网络ＲＴＫ平面定位精度可达到１０ ｍｍ，高程定位 精度可达到１５ ｍｍ，其精度得到了明显的提高，并且能够 达到四等水准测量的精度。 ５ 结束语 采用基于ＣＯＲＳ的网络ＲＴＫ进行矿区开采沉陷观 测，在技术措施制定合理和外业观测条件良好的情况下， 应用空间修正模型对观测值进行修正，可以使其观测精 度得到明显提高，并能够达到四等水准测量的精度，工作 范围相对传统监测手段得到了极大的拓展。其高效、简 便、灵活的特点使沉陷监测的效率得到极大提高，应用前 景广阔。
参考文献：
［Ｉ］丁文利，王怀念，黄良．动态ＧＰＳ（ＲＴＫ）测量的精度分析
［Ｊ］．地矿测绘，２００４，２０（２）：１６—１７．
［２］章红平，温宇斌，张志勇，等．静态ＧＰＳ测量与ＲＴＫ测量
实例分析［Ｊ］．测绘通报，２００６（８）：１ ２９５—１ ２９８．
［３］ 袁德宝，崔希民，潘星，等．ＲＴＫ实时动态测量技术在矿
区测绘中的应用［Ｊ］．大地测量与地球动力学，２００７，２７
（３）：７２—７５．
［４］ 蔡福禄．ＧＰＳ—ＲＴＫ技术用于开采沉陷观测试验数据处
理及精度分析［Ｊ］．矿山测量，２０１０，４（４）：３１—３３．
［５］何绍福，古玉葵，芮昌龙．参考站网（ＣＯＲＳ系统）在小龙
潭布沼坝露天矿的应用［Ｊ］．露天采矿技术，２０１０（５）：
４２—４４．
［６］ 朱小玉，赵丽，王延国，等．ＣＯＲＳ技术在矿区地表沉陷监
测中的应用［Ｊ］．北京测绘，２０１１（４）：４９—５２．
［编辑ｉ栾丽杰］
