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引言
地下矿山在开采出有用矿物后，矿区的岩体、地貌原始应力平衡状态受到破坏，应力重新分布，以达到新的平衡。在此过程中，地表、岩层会产生连续或非连续的变形、移动进而引起地表沉陷。矿区因开采引起的沉陷的复杂性表现在空间和时间两个方面：从空间上来说，当矿物的埋藏深度较深，地下开采范围比较小时，开采沉陷影响的范围仅体现在开采区域周围；当矿物的埋藏深度较浅，地下开采范围比较大时，沉陷的影响可能直接表现在地表的移动上。从时间方面来说，在矿物开采的不同阶段，对地下岩体的影响程度是不同的，因此表现的开采沉陷的程度和形式也不同，即开采沉陷是“动态的”。为了提高矿产资源的利用率，为留设保安矿柱提供依据，掌握地表移动的基本规律，防止灾害性事故的发生，对矿区开采引起的沉陷进行监测具有十分重要的意义。
１ 某磷矿区域的地质类型概况
贵州某磷矿为一特大型海相沉积磷块岩矿床，呈广大的区域性带状或面状分布。矿体走向长１７．５ｋｍ，宽２．５～４ｋｍ。该磷矿区的地质性质与松散物坡积地形、存在软弱层面的地层类似，故也存在矿区开采沉陷的可能性。
２ 矿区沉陷观测的方法
２．１ 仪器简介
该矿区 采 用 的 测 绘 仪 器 型 号 为ＰＥＮＴＡＸＳＭＴ８８８－３Ｇ，是新一代高精度卫星定位产品。该测绘仪系１３６通道ＡｓｔｅＲｘ２ｅＧＮＳＳ接收机，包括Ｌ１／Ｌ２／Ｌ２Ｃ ＧＰＳ，ＧＬＯＮＡＳＳ ａｎｄ ＳＢＡＳ，定位精度ＲＴＫ（ＣＭＲ，ＲＴＣＭ Ｖ２．２／２．３／３．０ＶＲＳ，ＦＫＰ）水平为：１ｃｍ ＋ １ｐｐｍ，垂直为：１．５ｃｍ ＋１ｐｐｍ；静态观测精度水平为２ｍｍ ＋ ０．５ｐｐｍ，垂直为：５ｍｍ ＋０．５ｐｐｍ。
２．２ 利用测绘ＲＴＫ技术观测地表沉陷的方法
ＲＴＫ（Ｒｅａｌ Ｔｉｍｅ Ｋｉｎｅｍａｔｉｃ）测绘新技术是数据传输技术与载波相位测量相结合，以载波相位测量为依据，为实时差分的ＧＰＳ高效定位技术。矿山开采沉陷监测作业系统主要由以下几部分组成：ＲＴＫ基站、ＲＴＫ移动站、信号发射系统、电脑及数据链。测绘过程包括：准备、采集数据以及内业处理。
２．２．１ 准备
建立ＲＴＫ矿山开采沉陷观测网。在矿山开采沉陷影响区域范围以外的稳定区域布设４个永久性控制点，作为计算观察点下沉与移动的参照点。其控制点应符合国家测绘规范规定。ＲＴＫ静态控制按国家Ｄ级网施测，然后应用三维计算方法，解算出西安８０坐标系与８４坐标系的转换参数，从而建立ＲＴＫ矿山开采沉陷观测网。根据矿山开采巷道、采空区情况，地质构造以及地表地形，在塌陷区内合理布设各观测点。观测点的布设不需考虑点与点之间的通视因素，观测线可穿过建筑物、山体或其他障碍物体。
２．２．２ 数据采集
采用３台测绘仪对磷矿开采沉陷区域进行观测。以静态测量模式进行观测，并进行数据采集，其水 平 精 度 为２ｍｍ ＋０．５ｐｐｍ，垂 直 精 度 为：５ｍｍ ＋０．５ｐｐｍ。ＰＥＮＴＡＸ ＳＭＴ８８８－３Ｇ型ＲＴＫ设备作业要求：ａ．能够接受到的有效卫星数大于８个；ｂ．卫星高度角大于等于１５ｏ；ｃ．有效观测时间大于等于８ｍｉｎ；ｄ．观测时间≥２０ｍｉｎ，时段的观测数大于等于２；ｅ．采样数据间隔为１０～２２ｓ；ｆ．时间的精度强弱度与三维坐标小于等于１０。
２．３ 资料收集与观测数据的处理
为了更好地分析观测数据，在处理数据时需要参考以下资料：
ａ．井上下对照图及井巷开采布置图，从而能准确地掌握地面与井下开采的相对位置。
ｂ．矿区开采沉陷区域的相关地质资料：水位地质图、地质剖面图等。
ｃ．矿体开采的各项参数：采矿方法、巷道布设、开采厚度、工作面推进速度、采空区位置等。
ｄ．矿体开采沉陷区域以前观测的沉降资料。
观测数据处理步骤为：基线向量解算，核对基线向量解算和原始数据的准确性，做二维约束平差、三维自由网约束平差和高程拟合计算具体步骤如下：
ａ．原始数据处理：整理原始数据，生成数据信息文件。
ｂ．独立极限解算与校核数据质量。
ｃ．各项数据校核结果满足测绘技术规范，按８４坐标系进行无约束平差，得出测站精确的大地坐标。
ｄ．确定无约束平差观测数据有效后，进行二维约束平差。
ｅ．进行高程拟合计算，通过坐标转换参数，得出西安８０三维坐标。３ 对开采沉陷观测区域利用ＲＴＫ技术进行可靠性分析
３．１ 传统方法测量地表沉陷观测点的误差分析
传统方法是采用附合导线测量得出平面坐标，采用水准测量得出高程坐标。
３．１．１ 平面精度分析。
开采沉陷区域长约５ｋｍ，如果采用导线测量，附合导线长５ｋｍ，导线的中点是最弱点。附合导线测量仪器采用宾得Ｒ－４２２Ｎ型全站仪（精度：测角２" ，测距２＋２ｐｐｍ ×Ｄ）。根据开采沉陷区域现场情况，为推算出导线最弱点的误差数据，假设导线是规则的附合导线，导线的长为Ｌ ＝ ２５０ｍ，观测测站数ｎ等于２０，国家四等测角精度要求中误差ｍβ等于２．５"，则：测距中误差为：
３．１．２ 高程数据精度分析
开采沉陷区域的走向线为５ｋｍ的附合水准线路，根据测绘规范：水准线路中点是最弱高程点误差所在处。按国家四等水准测量进行施测，每公里高程中误差Ｍｗ等于１０ｍｍ，最弱点高程误差：
３．２ 采用ＲＴＫ技术对开采沉陷观测进行误差分析
３．２．１ 平面数据精度分析
利用型号为ＰＥＮＴＡＸ ＳＭＴ８８８－３Ｇ的ＧＰＳ进行静态观测，平面精度：２ｍｍ ＋ ０．５ｐｐｍ。距离基站最远处为最弱点，即走向线终点处，距离为Ｄ ＝４ｋｍ，则：
３．２．２ 高程测量误差分析
用ＰＥＮＴＡＸ ＳＭＴ８８８－３Ｇ型ＧＰＳ进 行ＲＴＫ静态观测，垂直精度为：５ｍｍ ＋ ０．５ｐｐｍ，距离基站最远处为最弱点，即走向线终点处，距离为Ｄ ＝４ｋｍ，则：由上面各公式的推导结果，可以从理论上采用ＲＴＫ技术进行实测，所得测绘的平面精度和高程精度都高于水准测量和附和导线测量。通过以上推断，在理论上利用ＲＴＫ技术监测该矿开采沉陷观测的可靠性优于传统测绘方法。
４ 结论
在使用ＰＥＮＴＡＸ ＳＭＴ８８８－３Ｇ型ＧＰＳ－ＲＴＫ时要注意以下几点：ａ．要确保宾得手簿和移动站之间的距离，当二者之间的距离过大时，信号会失锁，此时要用已知点进行校核。ｂ．在贵州地区上午卫星信号比较好，在进行高精度测量时应选择该时间段。ｃ．贵州地区是山区，在利用ＲＴＫ进行测量时，容易受到信号多路径的影响 ，在进行矿山开采沉陷观测时，如果观测值出现异常，应移动基站位置，对观测点进行复核。
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