山東省煤田地質(zhì)局第二勘探隊 山東 濟(jì)寧 272000

引言

GPS技術(shù)具有測量精度高、受氣候環(huán)境影響小、測點布置方便以及實用性強(qiáng)等優(yōu)點，打破了傳統(tǒng)測量工藝的局限性，保證了礦山測量高效開展。為進(jìn)一步提高GPS測量技術(shù)實際應(yīng)用效果，必須掌握GPS測量原理，對GPS技術(shù)在礦山測量中存在的問題進(jìn)行分析并采取有效應(yīng)對措施。

1 GPS技術(shù)優(yōu)點

(1)儀器操作簡單。與傳統(tǒng)礦山測量技術(shù)相比，GPS測量技術(shù)中設(shè)備操作簡單，測量人員具有基本的測量技術(shù)即可完成GPS設(shè)備相關(guān)操作。(2)測點不受障礙物影響。GPS測量中測點位置選擇不需要考慮地面障礙物影響，在無需通視的情況下即可完成各項測量工作。(3)提高了礦山測量工作效率。GPS測量時一般只需三人即可完成，通過信號接收、傳輸、計算即可得出準(zhǔn)確的測量數(shù)據(jù)，與傳統(tǒng)測量方法相比，縮短了測點布置、人工測量及計算時間。(4)測量精度高。礦山測量中采用的雙頻GPS接收機(jī)精度通常為5mm+1ppm，在長度為500km左右基線上測量精度可達(dá)到12×10-7m。(5)實時測量。GPS技術(shù)可實時測量，不受氣候、環(huán)境以及空間位置的限制。

2 GPS技術(shù)在礦山控制網(wǎng)測量中的應(yīng)用

2.1 在礦山控制測量之前做好準(zhǔn)備工作 收集礦山所在區(qū)域的地質(zhì)資料，如地形測繪圖、接收點個數(shù)與位置以及通訊與氣象條件等資料，合理地進(jìn)行GPS系統(tǒng)的布點。然后，建立GPS測量控制網(wǎng)，將網(wǎng)點的三維坐標(biāo)連接為高精度測量控制網(wǎng)，使用三維無約束平差技術(shù)，使控制網(wǎng)貫穿前期測量與施工精度處理等環(huán)節(jié)，以達(dá)到需要測量的精度要求。例如，在進(jìn)行GPS系統(tǒng)布點的過程中，需要遵守布點規(guī)范，如布點周圍土地平坦且空曠、遠(yuǎn)離對接收機(jī)接收信號影響較大的區(qū)域或設(shè)施、盡量遠(yuǎn)離面積較大的水域以及交通通訊較為便利等規(guī)范。其中，選取周邊土地平坦且空曠的點位有利于測量設(shè)備的布置及測距信號的接收與發(fā)射。同時對點位周圍的障礙物進(jìn)行嚴(yán)格的測量，保證其高度角不會影響GPS系統(tǒng)的正常運行。遠(yuǎn)離影響信號較大的區(qū)域與設(shè)施可以保證信號接收效果，特別是對大功率發(fā)電源以及高壓線等設(shè)施來說，由于其對信號接收的影響較大，因此應(yīng)當(dāng)遠(yuǎn)離此區(qū)域。而選取附近交通便利的點位可以為礦山控制測量提供操作空間，以便出現(xiàn)緊急情況時可以及時發(fā)現(xiàn)并解決。

2.2 GPS控制網(wǎng)選點 GPS控制網(wǎng)中首級控制網(wǎng)和加密點的選點應(yīng)按照一定的規(guī)范要求執(zhí)行，通常應(yīng)充分考慮以下幾個方面內(nèi)容：①控制點與加密點的選點要符合規(guī)范要求，并且要充分考慮其他測量手段的配合使用，因此，所選點以能夠滿足其他測量手段的基本要求為準(zhǔn)；②控制點與加密點的選擇要考慮礦山的整體狀況，利于礦山安全工作，能夠長期保存；③所選點位的周圍地勢較為開闊，可以滿足設(shè)備的安放和操作，此外，被測衛(wèi)星的地平高度角大于15°；④所選點位要原理具有大功率發(fā)射源區(qū)域，其距離應(yīng)大于200m，也要原理輸電線路，其距離大于50m為宜；⑤在控制點和加密點周圍沒有強(qiáng)烈干擾衛(wèi)星信號的物體存在；⑥所選點位的交通以便利為基本原則，且不易被破壞。

2.3 GPS控制點埋石要求 GPS控制點和加密點是礦山建設(shè)、開采過程中經(jīng)常使用的基準(zhǔn)點，因此，在控制點埋設(shè)過程中以交通便利和不易破壞為基本原則。采用永久性測量標(biāo)志進(jìn)行標(biāo)注，在埋石中心用不銹鋼材料制作清晰的十字線，為了便于保護(hù)防治破壞，埋石一般埋入地表以下30～50cm為宜。

2.4 GPS控制網(wǎng)施測 ①GPS點觀測方式：選擇經(jīng)過檢驗的3臺中海達(dá)V30GNSSRTK接收機(jī)進(jìn)行同步觀測，采用靜態(tài)測量模式。②GPS點觀測技術(shù)參數(shù)，按照規(guī)范《全球定位系統(tǒng)(GPS)測量規(guī)范(GBT18314-2009)》進(jìn)行技術(shù)參數(shù)設(shè)置及允許范圍，符合規(guī)范要求。③觀測前編制了衛(wèi)星見性預(yù)報表，研究所要觀測點的最佳時間段，并制定了工作計劃。④出發(fā)前檢查了電池電量和接收機(jī)內(nèi)存或磁盤容量是否充足。⑤天線基座嚴(yán)格對中置平；天線高測前、測后各量取一次，誤差≤3mm，取中數(shù)使用。⑥在觀測期間每一臺接收機(jī)有專人看管，防止震動、移動，防止人和物體靠近天線。⑦測量手簿按作業(yè)程序，由作業(yè)員認(rèn)真逐項填寫，手簿記錄清晰、整潔。⑧在觀測期間，不在接收機(jī)旁邊使用對講機(jī)；雷雨過境時關(guān)機(jī)停測。⑨觀測中接收機(jī)工作正常，數(shù)據(jù)記錄正確，每日觀測結(jié)束后，均及時將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存至計算機(jī)硬、軟盤上，確保觀測數(shù)據(jù)無丟失。

2.5 數(shù)據(jù)采集 (1)在礦山測量中GPS技術(shù)主要利用系統(tǒng)內(nèi)部傳感器對各種電量信號、非電量信號進(jìn)行采集，并及時將采集信息存儲在信息存儲器中，從而為后期數(shù)據(jù)分析、計算提供準(zhǔn)確信息。(2)利用GPS技術(shù)對礦山測量進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時，在監(jiān)控設(shè)備區(qū)域安裝數(shù)據(jù)采集器，同時利用A/D轉(zhuǎn)換器對采集的電流信號源進(jìn)行處理，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。待所有信號轉(zhuǎn)換完成后再將數(shù)字信號發(fā)送至ARM7芯片內(nèi)，最終通過以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)發(fā)送至上位機(jī)，從而完成數(shù)據(jù)采集任務(wù)。

2.6 GPS數(shù)據(jù)處理 基線解算及檢核：本次基線解算采用中海達(dá)HGO數(shù)據(jù)后處理軟件進(jìn)行處理，按照規(guī)范《全球定位系統(tǒng)(GPS)測量規(guī)范(GBT18314-2009)》進(jìn)行解算，本次基線解算采用雙差相位觀測值進(jìn)行基線解算，以雙差固定解作為最終結(jié)果，從以上基線質(zhì)量檢查表中可以看出，各基線分量限差均在總限差誤差范圍內(nèi)，基線解算合格。

結(jié)語

綜上所述，本文以金屬礦山控制網(wǎng)測量工作為研究對象，講述了GPS技術(shù)在礦山控制網(wǎng)測量中的應(yīng)用。通過實例可以得出，GPS技術(shù)與傳統(tǒng)的技術(shù)相比具有更高的測量精度、全天候、全方位，成本更低的優(yōu)勢，因此，在礦山測量中具有廣闊的應(yīng)用前景