基于GPS的礦山地質(zhì)工程測(cè)量技術(shù)應(yīng)用

摘? 要：近些年，GPS技術(shù)已經(jīng)廣泛地運(yùn)用到了社會(huì)發(fā)展各個(gè)領(lǐng)域中，工程測(cè)量領(lǐng)域也因其具備的高效率、高精度以及全天候等特性得到了較為深入的運(yùn)用。礦山測(cè)量是測(cè)量領(lǐng)域的一種，傳統(tǒng)的礦山測(cè)量方法存在各種缺點(diǎn)，比如無(wú)法較為精準(zhǔn)地得到測(cè)量結(jié)果，在這種情況下，GPS技術(shù)在礦山測(cè)量的應(yīng)用越來越受到工作人員的歡迎，逐步取代傳統(tǒng)的常規(guī)測(cè)量方法。該文對(duì)GPS技術(shù)在礦山測(cè)量中的實(shí)際應(yīng)用展開了分析。

關(guān)鍵詞：GPS技術(shù)? 礦山測(cè)量? 測(cè)量方法? 使用? 探討研究

中圖分類號(hào)：F407.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1672-3791（2019）03（b）-0053-02

礦山測(cè)量的傳統(tǒng)方法常規(guī)三角、導(dǎo)線測(cè)量由于數(shù)據(jù)精確度較低等缺點(diǎn)已慢慢不能滿足礦山測(cè)量的工作要求，GPS技術(shù)恰好滿足了現(xiàn)代礦山測(cè)量的需求。礦山測(cè)量是礦山建設(shè)項(xiàng)目和生產(chǎn)階段特別重要的一環(huán)，測(cè)量的結(jié)果要提供服務(wù)于礦山生產(chǎn)。在歸納和總結(jié)以往的經(jīng)驗(yàn)和方法之后，尋找到GPS技術(shù)能滿足礦山測(cè)量的要求，這有助于深入研究現(xiàn)階段的礦山測(cè)量現(xiàn)狀。

1? GPS技術(shù)的概念和特點(diǎn)

GPS技術(shù)（全球定位系統(tǒng)）是美國(guó)研制出的第二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，是由3個(gè)主要部分組成：空間部分、地面監(jiān)管部分以及用戶接收數(shù)據(jù)部分。GPS空間部分是由24個(gè)衛(wèi)星組成，它們分工不同，部分用于導(dǎo)航，一小部分作為備用衛(wèi)星;地面監(jiān)控部分則分布在全球，由不同的跟蹤站組成，這些跟蹤站又能分為主控站、監(jiān)控站和注入站;用戶接受部分就由接收機(jī)和處理數(shù)據(jù)的軟件以及硬件設(shè)備組成，用于接收衛(wèi)星發(fā)出的信號(hào)之后利用信號(hào)進(jìn)行定位導(dǎo)航等功能。

GPS技術(shù)有著高精度、測(cè)量時(shí)間短、操作簡(jiǎn)單和能全天工作的優(yōu)點(diǎn)，在測(cè)量領(lǐng)域可應(yīng)用于大地測(cè)量、各類工程的測(cè)量、城市的測(cè)量以及變形測(cè)量等領(lǐng)域，隨著科技發(fā)展，已經(jīng)逐步變成了一種重要的常規(guī)測(cè)量手段。

2? GPS技術(shù)在礦山測(cè)量的原理和使用

2.1 GPS技術(shù)在礦山測(cè)量的原理

GPS測(cè)量是選擇兩臺(tái)以上的接收機(jī)，放于基線的每個(gè)端點(diǎn)上，通過測(cè)量觀測(cè)站之間的具體位置，選擇已知的點(diǎn)和基線坐標(biāo)，形成GPS的控制網(wǎng)，接收同一個(gè)GPS衛(wèi)星發(fā)射出的同一時(shí)間的信號(hào)，再通過數(shù)據(jù)在軟件計(jì)算處理后得出需要測(cè)量的控制點(diǎn)，進(jìn)行比對(duì)后整合并改正，從而得到物象的精準(zhǔn)坐標(biāo)。

2.2 GPS技術(shù)在礦山測(cè)量中的使用

2.2.1 GPS技術(shù)在地形測(cè)量中的使用

在之前的傳統(tǒng)測(cè)量地形時(shí)候需要先在測(cè)量范圍內(nèi)建立圖根點(diǎn)和控制點(diǎn)，還要在圖根點(diǎn)上建設(shè)全站儀和經(jīng)緯儀，再配合工具進(jìn)行測(cè)量繪圖。這種測(cè)量方式至少需要2～3人去測(cè)量四周的地物地貌等，但如果使用GPS技術(shù)進(jìn)行地形測(cè)量，一次就能測(cè)出十幾平方公里的測(cè)量區(qū)域，不會(huì)受到天氣的限制，能夠全天候地工作，不需要考慮測(cè)量點(diǎn)之間的通視，還不存在數(shù)據(jù)積累出現(xiàn)的誤差。這大大提高了工作效率、節(jié)省了成本，還能避免重復(fù)構(gòu)建站點(diǎn)和移動(dòng)站點(diǎn)帶來的誤差，使數(shù)據(jù)更為專業(yè)精確，只要測(cè)量結(jié)束就能使用繪圖軟件直接繪制出地形圖。

2.2.2 放樣

測(cè)量中一個(gè)重要應(yīng)用分支是放樣，由于露天采礦都需要鉆孔、采場(chǎng)路、平臺(tái)的邊界、開采的邊界等不同的放樣，這要求把圖上設(shè)計(jì)好的點(diǎn)定位在實(shí)地標(biāo)記出來。傳統(tǒng)的放樣方法有很多，比如經(jīng)緯儀交會(huì)放樣和全站儀的邊角放樣等，這些放樣方法都需要來回地架設(shè)儀器，還要求可視度好，如遇到特殊的復(fù)雜情況還要借助其他方法才能進(jìn)行測(cè)量。如果采用RTK（實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)）技術(shù)放樣，使用固定和流動(dòng)的接收機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)整合，只需要把設(shè)計(jì)好的點(diǎn)位坐標(biāo)輸入到電子手簿里面，再拿著GPS接收機(jī)，就會(huì)提示你走到需要放樣的位置。

2.2.3 GPS在大型露天礦山的驗(yàn)收

傳統(tǒng)的測(cè)量?jī)x器一般都是不能完成大型露天礦山工程的驗(yàn)收工作，相關(guān)單位考慮建設(shè)CORS系統(tǒng)，不用人時(shí)刻值守，驗(yàn)收的工作人員能直接通過制圖軟件運(yùn)用GPS生成的一體化數(shù)據(jù)鏈，大大減少了數(shù)據(jù)輸入時(shí)和傳送過程中產(chǎn)生的誤差，完全實(shí)現(xiàn)了全稱數(shù)字化自動(dòng)化。另外在使用GPS對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，遵守其連續(xù)性、可靠性等原則，和周邊的地級(jí)市單位基站系統(tǒng)等建立關(guān)聯(lián)，形成共同的GPS 網(wǎng)絡(luò)體系，能提高系統(tǒng)所覆蓋的范圍和廣度、精度，進(jìn)而建立全面化的多基站系統(tǒng)。

2.3 GPS技術(shù)在礦山測(cè)量中的使用流程和措施

2.3.1 準(zhǔn)備工作

使用GPS技術(shù)進(jìn)行礦山測(cè)量時(shí)，第一步應(yīng)該首先對(duì)礦區(qū)進(jìn)行勘測(cè)，然后根據(jù)勘測(cè)的特點(diǎn)和結(jié)果完成準(zhǔn)備工作。點(diǎn)位的選擇對(duì)于后續(xù)觀測(cè)工作的有序開展和測(cè)量結(jié)果確保準(zhǔn)確性有著非常重要的作用。所以在點(diǎn)位的選擇上要有認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度，堅(jiān)持以下原則：（1）挑選點(diǎn)位要建立在方便放置接收裝置的地方，視野要寬闊，相對(duì)較高的點(diǎn)比較好。（2）點(diǎn)位的位置要可見度高，附近不能有任何的障礙物存在。（3）點(diǎn)位要設(shè)置在沒有大功率無(wú)線電發(fā)射源的位置，附近也不能有高壓輸電線和微波無(wú)線電信號(hào)傳輸線，否則容易干擾信號(hào)間的傳輸，會(huì)給礦山測(cè)量的結(jié)果帶來嚴(yán)重影響。（4）點(diǎn)位的周圍也不能存在大范圍水域和其他影響衛(wèi)星信號(hào)的物象，以免降低衛(wèi)星信號(hào)的接收效果。（5）點(diǎn)位的選擇要交通便利，方便安置其他有關(guān)的裝置設(shè)備，并且安裝地基要穩(wěn)定，以免傾倒。

2.3.2 準(zhǔn)確無(wú)誤的標(biāo)志埋設(shè)和合理安置基準(zhǔn)站

標(biāo)志的埋設(shè)，一般是選擇有中心標(biāo)志的標(biāo)石，挑選完成的點(diǎn)位要及時(shí)做出標(biāo)志，能在工作時(shí)候快速找出，標(biāo)石要堅(jiān)固、無(wú)損壞，能夠長(zhǎng)時(shí)間保存和利用。而基準(zhǔn)站的設(shè)立相對(duì)來說較為靈活，可以設(shè)置在已知的精確坐標(biāo)上，也可以設(shè)立在未知的點(diǎn)位坐標(biāo)上，但是基準(zhǔn)站的設(shè)置必須選擇在地理位置比較高的地方，還需要無(wú)遮攔，電臺(tái)信號(hào)覆蓋也需良好。為了防止多重路徑效應(yīng)和數(shù)據(jù)的遺失，基準(zhǔn)站的幾百米內(nèi)最好不能出現(xiàn)無(wú)線電發(fā)射臺(tái)和高壓電線等設(shè)施。

2.3.3 GPS技術(shù)的施測(cè)和放樣

準(zhǔn)備階段工作都已經(jīng)完成之后，就要開始進(jìn)行施測(cè)。觀測(cè)的關(guān)鍵點(diǎn)在于如何獲取GPS衛(wèi)星信號(hào)，并且對(duì)其加以跟蹤、處理和測(cè)量等，然后得出相關(guān)的定位信息和測(cè)量出的數(shù)據(jù)。施測(cè)的操作非常簡(jiǎn)單，每臺(tái)移動(dòng)站只需要一個(gè)人就可以進(jìn)行測(cè)量工作，但是每次在開始工作前都應(yīng)該對(duì)已經(jīng)掌握的控制點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，確保檢測(cè)系統(tǒng)都準(zhǔn)確無(wú)誤之后，才能進(jìn)行后續(xù)工作。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)RTK處理數(shù)據(jù)相對(duì)來說也很容易，采集的施測(cè)坐標(biāo)可以通過數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，直接down入電腦，接著進(jìn)行圖形編輯，也可以整理后進(jìn)行打印。鉆孔放樣中，RTK實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)也能提供實(shí)時(shí)導(dǎo)航數(shù)據(jù)，能快速定位，還能提供定位的精確度。利用GPS-RTK放樣，既能提高工作效率，還能減輕工作人員的壓力和工作強(qiáng)度，能夠滿足礦山測(cè)量的需求。

3? 結(jié)語(yǔ)

GPS技術(shù)在礦山測(cè)量的使用中，改變了傳統(tǒng)測(cè)量方法帶來的復(fù)雜程序和較為麻煩的過程，作為控制測(cè)量的首選，對(duì)于礦山的勘測(cè)和作業(yè)都起到了變革的作用，對(duì)于礦山測(cè)量的效率和精準(zhǔn)度都有幾何倍的提升。如今，GPS技術(shù)在地質(zhì)測(cè)量尤其是礦山測(cè)量中受到越來越多的重視，對(duì)于礦山測(cè)量來說是比較理想的選擇，既能省時(shí)省力，還能節(jié)約人力和各項(xiàng)資源等成本，效率高、靈活度高以及精準(zhǔn)度也較高，在礦山工程中有著非常好的發(fā)展前景。但是GPS技術(shù)對(duì)于信號(hào)的依賴性很強(qiáng)，如果礦山在一些比較偏僻的地方，信號(hào)也容易丟失，測(cè)量就會(huì)失準(zhǔn)，因此，礦山測(cè)量還需要與傳統(tǒng)測(cè)量方式相結(jié)合，發(fā)揮各自優(yōu)點(diǎn)，這樣才能加快礦山測(cè)量的速度，提高精準(zhǔn)度。

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[3] 黃梟昌，羅利君.前工程測(cè)繪中GPS測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用探討[J].四川水泥，2017（10）：130.①作者簡(jiǎn)介：周大勇（1985—），男，漢族，遼寧丹東人，本科，工程師，研究方向：測(cè)繪工程。