GPS技術在礦山測量工程中的應用

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摘要：隨著我國科技發展，礦山測量工程要求的標準更高。gps技術作為現階段較為成熟的新型科學技術，運用到礦山測量工程中具有較高的靈活性和實用性，能夠提高工程測量的精準度，有利于提高礦山測量工程質量和效。本文闡述GPS技術及其在礦山測量中的應用原理，結合實例對其進行分析，為礦山測量工程提供幫助。

關鍵詞：GPS技術；測量工程

如今GPS技術能夠向全球用戶提供高精度的時間信息、速度和三維坐標等技術參數[1，2]，在地形地貌測繪、礦山施工等領域中已被大范圍推廣使用，尤其是礦山工程測量。礦山工程設計階段能夠利用GPS技術實現跨地域、空間限制的工程測量，能夠對礦山施工建設全過程進行監督和控制，提高工程測量的效率和質量，為推動我國礦區測量行業的發展發揮巨大作用[3，4]。

1GPS技術在礦山測量工程中的應用

1.1GPS技術特點GPS技術主要有以下特點：①測站間無需通視：提高了選點的靈活性和方便性，但在使用過程中需保證測站上空是開闊的，防止GPS衛星信號受到干擾；②定位精度高：一般情況下，雙頻GPS接收機基線精度為5mm+1ppm，且大量試驗表明，在小于50km的基線上，其相對定位精度可達到12×10-6，在100-500km的基線上，其相對定位精度可達到12×10-6-12×10-7；③觀測時間短：采用GPS布設控制網時，每個控制點的觀測時間一般為30-40min，若采用動態定位技術，觀測時間會更短；④操作簡單。GPS地面儀器操作相對簡單，僅需操作人員掌握基本的測量和操作技術即可完成實現對GPS的有效使用，比如在測量過程中，僅需將儀器、電線等設備進行連接，這些設備即可自動完成數據的觀測、記錄和處理工作。另外，隨著信息技術的不斷發展，觀測設備逐漸朝著信息化、自動化和智能化的方向發展，這種情況下可減少操作人員的勞動強度；⑤實時測量。由于GPS衛星在空間分布上呈現一定的均勻性，可實現GPS技術測量的實時性和可靠性，即可全天候開展測量作業；同時在礦山工程測量過程中，除了雷電、暴雨等惡劣天氣外，該系統技術的應用基本不受空間、地點和時間的限制，因此，將GPS技術應用于礦山測量工作中具有一定的有效性。圖1GPS技術基本原理圖

1.2GPS技術的應用原理GPS系統主要包括以下三個部分：一是空間部分，該部分主要由24顆空間衛星組成；二是地面控制部分，該部分主要由控制站、通訊系統、監測站等組成；三是用戶裝置部分，該部分主要由信號接收系統、衛星天線和用戶設備組成。目前，該系統已被廣泛應用于汽車導航、測量工程等領域中。在實際測量工程中，需在測量位置架設GPS接收機，在某一時刻會同時接收三顆以上GPS衛星所發出的導航電文，[1]李廣春，戴吾蛟，曾凡河.抗差移動平均在GPS自動化監測數據處理中的應用[J].大地測量與地球動力學，2016，36（1）：85-88.[2]李秋紅，辛長江，許康生，等.差分GPS在中國地磁監測網地理方位角測量中的應用[J].地震工程學報，2015，37（3）：862-866.[3]田發,李建.GPS控制網在礦山測量中的應用[J].現代礦業,2011(4):52-53.[4]趙卓輝，王海濤，楊耀，等.GPS定位測量技術在房屋建筑工程中的應用[J].建筑技術，2014，45（5）：396-399.在對相關數據進行科學處理和計算后，可得出該時刻GPS接收機到GPS衛星的距離，且經過接收衛星星歷可獲取該時刻這些衛星的空間位置，進而利用距離交會法對測量位置的三維坐標進行計算。一般情況下，GPS測量中常用的兩類坐標系統為空間固定坐標系統和地固坐標系統，而在礦山工程測量中多采用地固坐標系統。比如WGS-84世界大地坐標在實際使用過程中，需根據坐標系統間參數轉換的結果來計算出所使用的坐標系統的坐標，以將地面控制點位置和GPS觀測結果更好的呈現出來，有利于保證GPS測量結果的精準度。

1.3GPS技術在礦山測量工程中的具體應用礦山測量工程中主要應用了GPS技術的兩大功能，一是動態測量，主要利用衛星系統將已獲取的三維坐標點定位實地放樣到地面上，其定位測量精度可有效滿足礦山勘查的需要；二是靜態測量，主要利用所接收到的衛星信息來確定地面某一點的三維坐標，多應用于礦山控制網的布設中。具體內容為：1.3.1在加密控制點中的應用在礦山測量工程中，原有平面控制網中的一些控制點極易遭到破壞，不利于保證控制網的精確度，而GPS技術在控制點加密中的應用，可精確找到控制點定位的坐標點，并對其進行加密工作，以保證控制點的精準度。1.3.2在植被茂密地區的應用在礦山建設過程中，植被茂密地區是較為常見的，利用傳統的測量手段難度較大，而GPS導線控制測量方式的運用可有效克服通視困難，保證工程測量工作的及時性和有效性。具體內容為：在保證良好通視的條件下，按照一定距離合理設置GPS控制點，在對這些控制點進行加密處理后，再在相鄰兩個控制點范圍內開展放線測量工作。1.3.3實時動態技術在測量放線中的應用：（1）道路的縱橫斷面放樣。放線工作在礦山測量工程中占據重要地位，而GPS技術的應用在很大程度上提高了工程測量的工作效率和質量。在道路縱斷面放樣工作中，首先要將需放樣測量的數據輸入并存儲到電子程序中，再在施工現場利用實時動態系統內置的放樣程序開展放樣測量工作；道路橫斷面剛放樣工作流程和縱斷面相同，但在工程開展前需將道路橫斷面的形式確定下來；（2）路線中樁放樣。利用實時動態技術對礦山中線進行測量，可在保證放樣點獨立性的基礎上，快速確定中線放樣點的位置，同時可將放樣點誤差控制在合理范圍內；（3）測繪大比例尺地形圖。在礦山工程建設中，中小比例尺地形圖并不能有效滿足工程建設的需求，在一些局部地區需更新或補測大比例尺地形圖，而實時動態技術的運用可實現測量信息的快速采集，進而提高可繪圖的效率。

2實例分析

2.1實例概況某礦區面積16km2，該工程要求在全線進行礦山四等控制點加密工作，將控制點布設礦區兩邊150-1200m，布設點之間的距離為1300-1600m，在礦山周圍均布設GPS點。

2.2平面控制測量野外觀測主要使用HD8200B遙控型一體化單頻GPS靜態接收機，共布設4臺，接收機的平面精度和高程精度均滿足了控制測量的精度要求，對每個控制點的觀測時間控制在0.5h左右，并利用相關軟件進行基線處理和平差計算。該礦山共采集到五個三級控制點，分別為：159ASN、160ASN、WJ01、WJ02、WJ03，其中將WJ01、WJ02、WJ03作為網平差中的已知起算點，通過計算得出該四等網中最弱點位中誤差為33.3mm，最弱邊相對中誤差1/26834，可見控制網的各項指標均滿足國家四等網的技術要求。另外，該路段近20km的GPS控制網僅安排2個外業組、2名作業員、4臺GPS接收機，約花費三天時間完成全部的測量工作，大大提高了工程測量效率。

3GPS技術在礦山測量中應注意的問題

盡管GPS技術在礦山測量中已得到廣泛應用，但在具體測量中仍存在一些測量精度不達標或采集數據無法解算的問題。在利用GPS技術進行道路測量的過程中，由于多種因素的共同作用會在一定程度上影響GPS測量的精準度，與傳統測量技術相比，其雖在很大程度上提高了測量的通視性，但叢林、山峰、建筑群等因素或多或少的會影響測量精度，甚至會出現局部無法測量的喜愛你想。另外，測量人員若無法熟練掌握GPS測量技術的操作流程或知識，也會導致GPS測量精度和工作效率的下降。因此，在采用GPS技術進行礦山測量的過程中，應對測量工作中存在的問題進行客觀分析，盡可能提高測量通視性，降低外在因素對GPS測量精度的影響，同時還需對操作人員進行定期培訓，提高操作人員對GPS測量技術的熟練度，以提高GPS測量水平，進而保證礦山施工質量。

4結語

綜上所述，在礦山測量工程中運用GPS技術具有可行性，比傳統礦山測量技術測量結果更加準確、效率更高，已經成為現階段構建礦山控制網絡的重要手段，不僅極大減輕工程人員的勞動強度，還為礦山工程測量效率和質量提供堅實的技術基礎。因此，礦山測量行業應該增大GPS技術的適用范圍，結合工程實際情況具體調整，為礦山測量事業提供支持。

參考文獻：

[1]李廣春，戴吾蛟，曾凡河.抗差移動平均在GPS自動化監測數據處理中的應用[J].大地測量與地球動力學，2016，36（1）：85-88.

[2]李秋紅，辛長江，許康生，等.差分GPS在中國地磁監測網地理方位角測量中的應用[J].地震工程學報，2015，37（3）：862-866.

[3]田發,李建.GPS控制網在礦山測量中的應用[J].現代礦業,2011(4):52-53.

[4]趙卓輝，王海濤，楊耀，等.GPS定位測量技術在房屋建筑工程中的應用[J].建筑技術，2014，45（5）：396-399.

作者：向新華 單位：湖南省地質礦產勘查開發局四一四隊