賈文祥，王俊鋒

（黃河交通學(xué)院 交通工程學(xué)院，河南 焦作 454950)

在我國現(xiàn)階段，GPS測量技術(shù)憑借其自身測量精度高，無需通視以及全天可連續(xù)觀測等多種優(yōu)勢在我國礦山運(yùn)輸軌道測量中得到了充分的應(yīng)用，同時(shí)全站儀憑借其操作簡便，方法可靠等優(yōu)點(diǎn)在運(yùn)輸軌道測量中也得到了有效的利用。但這兩種測量方法在實(shí)際測量過程中均會(huì)產(chǎn)生不同程度的誤差，因此，要想有效減少測量誤差對運(yùn)輸軌道工程測繪結(jié)果造成的影響，就要根據(jù)測量方法產(chǎn)生誤差的原因來制定有效的解決措施，以此來增強(qiáng)測量誤差與精度的控制，提升礦山材料運(yùn)輸?shù)男省?/p>

1 GPS在礦山材料運(yùn)輸軌道測量中的誤差與精度控制

1.1 影響GPS測量誤差的主要因素

1.1.1 衛(wèi)星星歷誤差

GPS在對礦山材料運(yùn)輸軌道進(jìn)行測量時(shí)，獲取準(zhǔn)確測量信息的關(guān)鍵就是衛(wèi)星星歷，而對于衛(wèi)星星歷來說，其來自于地面監(jiān)測站跟蹤GPS衛(wèi)星，因此監(jiān)測站在對其進(jìn)行跟蹤的過程中就會(huì)產(chǎn)生不同程度上的誤差。

1.1.2 信號(hào)傳播誤差

（1）電離層折射影響。GPS衛(wèi)星信號(hào)在大氣電離層進(jìn)行傳播的過程中會(huì)產(chǎn)生不同程度的延遲。一方面，GPS衛(wèi)星信號(hào)的傳播延遲程度與衛(wèi)星有著較為緊密的聯(lián)系，另一方面，GPS衛(wèi)星信號(hào)的傳播延遲程度與用戶接收機(jī)視線方向上的電子密度之間也有著十分緊密的聯(lián)系，因此就會(huì)引起測量誤差[1]。

（2）觀測誤差。GPS測量儀器是觀測與接受衛(wèi)星信號(hào)的主要載體，其中觀測誤差主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面，一方面是GPS測量儀器硬件，另一方面是GPS測量儀器軟件的分辨率。除此之外，影響該觀測誤差的因素還包括接收天線的安裝精度[3]。例如，由于天線安裝高度而引起的整平誤差與測量誤差。為此，在對礦山材料運(yùn)輸軌道進(jìn)行測量的過程中要充分考慮天線的安置情況，確保接受天線在安置過程中能夠充分整平與對中。

（3）接收機(jī)時(shí)鐘誤差。在正常的情況下，GPS接收機(jī)內(nèi)時(shí)鐘都具備較高的穩(wěn)定性。但在其整體運(yùn)行的過程中一旦出現(xiàn)任何異常情況就會(huì)降低其自身的穩(wěn)定度[2]。在這種情況下，如果GPS接收機(jī)內(nèi)時(shí)鐘可以達(dá)到1S，由其引發(fā)的等效距離誤差就會(huì)大于300m，并會(huì)造成嚴(yán)重的后果與較大的損失。

（4）接收機(jī)的位置誤差。在一般情況下，利用GPS對礦山運(yùn)輸軌道進(jìn)行測量的過程中，其實(shí)際觀測值都是由相關(guān)工作人員的精心計(jì)算而得出的，雖然其測量準(zhǔn)確度比較高，但其計(jì)算結(jié)果仍舊會(huì)受到衛(wèi)星信號(hào)接收過程的影響，例如，接受衛(wèi)星信號(hào)時(shí)衛(wèi)星信號(hào)的強(qiáng)度以及具體方向等，這些問題均會(huì)在一定程度上受到接收機(jī)位置的影響，最終造成一定的測量誤差。

（5）多路徑效應(yīng)的影響。在對礦山材料運(yùn)輸軌道進(jìn)行GPS測量期間，測站四周反射物反射回來的衛(wèi)星信號(hào)，也就是反射波，其不僅會(huì)二次進(jìn)入接收機(jī)天線，同時(shí)也會(huì)在一定程度上對GPS衛(wèi)星信號(hào)造成直接的干擾，最終導(dǎo)致所測量值與實(shí)際值相偏離。

1.2 減少GPS測量誤差的控制措施

在GPS測量的過程中，由于礦山運(yùn)輸軌道測量的距離相對較長，因此其測量點(diǎn)的位置分布具有較強(qiáng)的靈活性。在實(shí)際測量的過程中，控制點(diǎn)大部分會(huì)設(shè)置在地形較高且標(biāo)高較高的穩(wěn)定點(diǎn)上。在選擇控制點(diǎn)時(shí)，要確保其視角的開闊性。利用GPS對礦山運(yùn)輸軌道進(jìn)行測量，應(yīng)結(jié)合實(shí)地勘查情況來合理分布測點(diǎn)，并對用于礦山運(yùn)輸軌道測量的整個(gè)GPS測量觀測網(wǎng)進(jìn)行合理的規(guī)劃[4]。同時(shí)選擇精度較高的星歷以及恰當(dāng)?shù)钠鹚銛?shù)據(jù)，以此來減少測量誤差。GPS網(wǎng)中的A，B級控制點(diǎn)與高級GPS網(wǎng)控制點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)合測量也可以提高測量精度。

在幾何結(jié)構(gòu)方面，GPS觀測網(wǎng)主要是由一個(gè)后者多個(gè)獨(dú)立的觀測環(huán)組成的，同時(shí)也可以由附合線路形式來進(jìn)行組建與構(gòu)成[5]。不同等級GPS觀測網(wǎng)的應(yīng)用技術(shù)有所不同，且均有不同的技術(shù)要求，具體要求見表1。

表1 GPS觀測網(wǎng)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)

2 全站儀在礦山材料運(yùn)輸軌道測量中的誤差與精度控制

全站儀是一種數(shù)字化與智能化水平較高的一種三維坐標(biāo)測量系統(tǒng)。全站儀可以自動(dòng)測距、自動(dòng)測角、自動(dòng)計(jì)算數(shù)據(jù)與處理數(shù)據(jù)，其在礦山材料運(yùn)輸軌道測量過程中得到了廣泛的應(yīng)用。全站儀主要是通過相位法測距來提高運(yùn)輸軌道測量精度的，其技術(shù)具有較高的優(yōu)越性。但系統(tǒng)誤差會(huì)對測量精度造成較為直接的影響[6]。全站儀使用過程中產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差主要包括儀器的加常數(shù)誤差、測量周期誤差以及乘常數(shù)誤差。

為了提高全站儀測量精度應(yīng)做到如下幾個(gè)方面。

（1）在對礦山材料運(yùn)輸軌道進(jìn)行測量時(shí)，首先要求相關(guān)工作人員要對測量現(xiàn)場的環(huán)境進(jìn)行充分的考慮，準(zhǔn)確的測量出其實(shí)際的大氣壓力與溫度，并將測量出的數(shù)據(jù)完整的輸入到全站儀中，以此來有效避免儀器由于因乘常數(shù)而造成的誤差。

（2）在實(shí)際測量的過程中，要盡量選擇常數(shù)相同的凌鏡，以此來大大減少全站儀因加常數(shù)造成的誤差，同時(shí)要確保儀器的對中點(diǎn)在全站儀架設(shè)過程中能夠充分對中。

例如，在對某礦山材料運(yùn)輸軌道進(jìn)行測量的過程中，要分別對基點(diǎn)4、基點(diǎn)7和9-4#點(diǎn)采用天宇CTS-662系列彩屏觸摸全站儀進(jìn)行測量（儀器型號(hào)CTS-662R4，類型3.5英寸，320×240點(diǎn)陣高清高亮觸摸彩屏，精度：有棱鏡：±（2+2×10-6·D）mm，如圖1），同時(shí)要用三棱鏡作為反射棱鏡，與單反射棱鏡相比，三棱鏡可以有效提高礦山材料運(yùn)輸軌道的測量精度，三棱鏡和強(qiáng)制對中器如圖2所示。通過測量數(shù)據(jù)可知，全站儀三角控制測量的精度較高，可以充分滿足該礦山地表巖層移動(dòng)測量的精度要求。

3 GPS測量在礦山運(yùn)輸軌道中的應(yīng)用

由于礦區(qū)位于崇山峻嶺之間，道路較為崎嶇，地形復(fù)雜，在地面控制測量中的傳統(tǒng)方式很難展開，為了確保礦山開采可以順利進(jìn)行，決定采用GPS作為礦山地質(zhì)表面控制，將GPS設(shè)為三個(gè)點(diǎn)，即GPS1、GPS2、GPS3，將此設(shè)為原有地面一極導(dǎo)線點(diǎn)，并經(jīng)過計(jì)算分析，該控制網(wǎng)精度較高，為后期礦山運(yùn)輸軌道暢通打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

圖1 強(qiáng)制對中器和三反射棱鏡

圖2 天宇CTS-662系列彩屏觸摸全站儀

4 結(jié)語

總之，在我國市場經(jīng)濟(jì)持續(xù)活躍，科學(xué)技術(shù)不斷革新的大背景下，為了進(jìn)一步滿足我國當(dāng)前礦山材料運(yùn)輸?shù)男枨?，促進(jìn)工業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，首先就要提高礦山材料運(yùn)輸軌道測量的準(zhǔn)確性，加大GPS技術(shù)與全站儀的研究力度，充分發(fā)揮其在運(yùn)輸軌道測量中的優(yōu)勢，并通過對現(xiàn)場測量環(huán)境因素的分析來選擇合理的測量方法，以此來提升礦山材料運(yùn)輸軌道測量的準(zhǔn)確性，并進(jìn)一步加大對測量誤差與精度的控制，從而間接的促進(jìn)我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。