GPS技術(shù)在礦山控制網(wǎng)測(cè)量中的應(yīng)用

劉 陽(yáng)，黃 霞

（江西省煤田地質(zhì)局測(cè)繪大隊(duì)，江西 南昌 330001）

礦山控制測(cè)量是礦山工程建設(shè)、地形測(cè)量、采礦設(shè)計(jì)不可或缺的測(cè)量任務(wù)之一，與傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)，如水準(zhǔn)儀、全站儀等相比，GPS技術(shù)具有操作簡(jiǎn)便、精度高的優(yōu)勢(shì)，明顯提高了礦山控制測(cè)量效率，尤其是我國(guó)北斗系統(tǒng)投入使用以來(lái)，GPS測(cè)量精度顯著提高[1]。

本文以某金屬礦山控制測(cè)量為研究對(duì)象，講述GPS技術(shù)的應(yīng)用。

1 GPS技術(shù)概況

自北斗系統(tǒng)投入使用以來(lái)，推動(dòng)了我國(guó)GPS技術(shù)快速發(fā)展，逐步實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的目的。礦山控制測(cè)量中GPS技術(shù)的使用，一般由基準(zhǔn)站、數(shù)據(jù)鏈和流動(dòng)站三部分組成。

GPS在礦山控制網(wǎng)測(cè)量中的應(yīng)用主要依賴于北斗衛(wèi)星、GPS基準(zhǔn)站和控制網(wǎng)點(diǎn)之間的三維關(guān)系進(jìn)行。總體上，GPS技術(shù)在礦山控制網(wǎng)測(cè)量中具有明顯的優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在：一是使用條件更為寬泛，與全站儀、水準(zhǔn)儀等測(cè)量手段相比，GPS受氣候條件、地形地貌等影響?。欢菧y(cè)量精度明顯提高，有效的減弱了或消除了系統(tǒng)誤差問(wèn)題；三是測(cè)量范圍的擴(kuò)大化，即相對(duì)傳統(tǒng)全站儀測(cè)量等來(lái)說(shuō)，有效的減少了搬動(dòng)站點(diǎn)的次數(shù)，可實(shí)現(xiàn)10km半徑范圍內(nèi)的測(cè)繪任務(wù)；四是自動(dòng)化程度顯著提高，GPS技術(shù)能夠自主完成7d內(nèi)的測(cè)量任務(wù)，并按成測(cè)量數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)初始化解算工作等。綜上所述，GPS技術(shù)在礦山控制網(wǎng)測(cè)量中具有明顯的優(yōu)勢(shì)，能夠滿足控制網(wǎng)測(cè)量周期長(zhǎng)、不間斷測(cè)量的基本要求。

2 GPS技術(shù)在礦山控制網(wǎng)測(cè)量中的應(yīng)用

2.1 GPS控制網(wǎng)布設(shè)

GPS控制網(wǎng)的布設(shè)有較高的要求，不同的測(cè)量任務(wù)布設(shè)要求略有差異。

因此布設(shè)控制網(wǎng)時(shí)要根據(jù)礦山實(shí)際工作比例尺確定，布設(shè)方式一般為邊相連接的方式，控制網(wǎng)的平均長(zhǎng)度需控制在0.2～0.5km之間，且控制相對(duì)誤差應(yīng)不大于1/40000。如某金屬礦山工作比例尺為1/2000，在埋設(shè)控制點(diǎn)時(shí)以85/1088為起點(diǎn)，分別按照方位119°47′27″測(cè)定1000m至85/1128點(diǎn)、299°47′27″測(cè)定1000m至85/1048點(diǎn)為主基線，線距100米，另從85/1052至85/1088加密為50m間距測(cè)線；基線采用開(kāi)放式布設(shè)，測(cè)線垂直于基線兩側(cè)布設(shè)。

2.2 GPS控制網(wǎng)選點(diǎn)

礦山控制網(wǎng)測(cè)量工作中對(duì)首級(jí)控制網(wǎng)和加密點(diǎn)的選擇有嚴(yán)格的選點(diǎn)要求，選點(diǎn)應(yīng)滿足以下幾個(gè)方面內(nèi)容：一是控制點(diǎn)與加密點(diǎn)的選擇必須考慮其他測(cè)量方法配合使用的基本要求，如與全站儀聯(lián)合測(cè)量等，因此，選點(diǎn)必須以可能用到的測(cè)量方法要求進(jìn)行；二是控制點(diǎn)與加密點(diǎn)需要結(jié)合礦山實(shí)際情況布設(shè)，以能夠長(zhǎng)期使用為基本原則；三是選點(diǎn)區(qū)域的視野要開(kāi)闊，能夠滿足設(shè)備的安放和操作[2]；四是控制網(wǎng)點(diǎn)或加密點(diǎn)以交通便利和不易破壞為基本原則，且周邊不存在干擾衛(wèi)星信號(hào)的物體；五是選點(diǎn)位置要遠(yuǎn)離輸電線路50m以外。

2.3 GPS控制點(diǎn)埋石要求

GPS控制點(diǎn)和加密點(diǎn)是礦山建設(shè)、開(kāi)采過(guò)程中經(jīng)常使用的基準(zhǔn)點(diǎn)，因此，在控制點(diǎn)埋設(shè)過(guò)程中以交通便利和不易破壞為基本原則[3]。

采用永久性測(cè)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數(shù)據(jù)處理

某金屬礦山E級(jí)GPS網(wǎng)平差采用拓普康靜態(tài)測(cè)量平差軟件Pinnacie1.07，在WGS-84地球大地上進(jìn)行三維無(wú)約束平差，并在無(wú)約束平差確定的有效觀測(cè)基礎(chǔ)上進(jìn)行二維約束平差得到了E級(jí)GPS點(diǎn)的1954北京坐標(biāo)系和1980西安坐標(biāo)系（表1）。

表1 工作區(qū)圖根控制點(diǎn)成果表

GPS數(shù)據(jù)處理主要包括基線解算，本文采用中海達(dá)HGO數(shù)據(jù)后處理軟件進(jìn)行GPS數(shù)據(jù)的解算處理[3]，解算按照國(guó)家頒布的GBT 18314-2009行業(yè)規(guī)范要求執(zhí)行，解算結(jié)果見(jiàn)表2。文章在計(jì)算過(guò)程使用雙差相位觀測(cè)值對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行解算，最終將雙差固定解確定為本次的最終解算成果，從表2可以得出，總線差均滿足相應(yīng)比例尺設(shè)計(jì)要求，基線解算合格，說(shuō)明GPS技術(shù)在礦山控制網(wǎng)測(cè)量中具有較高的精度，能夠滿足基本精度要求。

表2 某礦區(qū)控制網(wǎng)測(cè)量同步環(huán)基線質(zhì)量檢查

3 結(jié)語(yǔ)

礦山控制網(wǎng)測(cè)量工作是分析礦山工程建設(shè)、地形測(cè)量等精度的指標(biāo)之一，對(duì)礦山建設(shè)有著重要的意義。本文以某金屬礦山的控制網(wǎng)測(cè)量工作為例，分析了GPS技術(shù)在礦山控制網(wǎng)測(cè)量中的應(yīng)用。通過(guò)分析可知，GPS技術(shù)在礦山控制網(wǎng)測(cè)量中具有較高的監(jiān)測(cè)精度，能夠滿足礦山生產(chǎn)需求，在礦山測(cè)量中具有廣闊的應(yīng)用前景。