用GPS建立煤礦近井點

蘇軒，張愛生

(安陽大眾煤業有限責任公司，河南安陽 455141)

用GPS建立煤礦近井點

蘇軒?，張愛生

(安陽大眾煤業有限責任公司，河南安陽 455141)

介紹利用GPS建立礦井近井點的方法，討論方法的優缺點。實踐表明:利用GPS建立礦井近井點精度高，速度快，可全天候作業，為煤礦安全生產提供了保證。

GPS；近井點；控制測量

1 引 言

安陽大眾煤業有限責任公司礦區位于安陽西北30 km，礦區范圍為東經114°05′20″～114°07′06″，北緯36°10′12″～36°14′49″。由于井下巷道原有測量控制點變形破壞嚴重，為了滿足煤礦礦井擴建和新建主、副井安全生產的需要和對前期測量成果進行檢校，需要進行地面控制測量，建立近井點。

建立近井點可以采用三角測量、三邊測量等傳統方法，也可以采用交會法和導線測量法。相比而言，GPS精度高，速度快，可全天候作業。本文介紹利用GPS建立礦井近井點的方法和經驗。

2 坐標系統和已有成果的利用

2.1 坐標系統

本次測量成果屬于1954年北京坐標系，高斯正形投影3°帶，測區中央子午線為114°，高程采用1956年黃海高程系。

2.2 已有成果的利用

經過測區踏勘和調查得知，河南省煤田地質三隊2007年在本礦區進行煤田勘探時布設了E級GPS控制網點5座，這些點目前保存完好。因此，確定使用這些E級GPS點作為測量的起算點。

3 儀器設備配置和近井點布設

3.1 儀器設備配置

本次投入2臺套南方天王星9800型雙頻GPS接收機和2臺套天王星9600單頻GPS接收機，其儀器標稱精度為:

水平距離:±(5 mm＋1 ppm×D)

垂直距離:±(1 cm＋2 ppm×D)

所有儀器均經過國家認證機構鑒定，并在鑒定有效期內使用。

3.2 近井點布設

近井點點位的選擇應遵循以下原則:

(1)當利用已有控制點時應檢查該點的穩定性及完好性；

(2)地面上的近井點應選在利于保存施測方便的地方，一個井口至少設立一個近井點，并且與至少一個控制點通視；

(3)建筑物上的近井點應選在便于聯測的樓頂承重墻上面，并且還要距離井口不應多于一個轉點；

(4)近井點上應視野開闊并避開多路徑效應的影響；

(5)近井點應遠離高壓輸電線和無線電發射裝置，其間距分別不小于50 m和200 m。

為滿足新建主、副井對測量控制點的要求，在其周圍分別埋設了“Z1”、“Z2”和“F1”、“F2(魯仙東)”4座E級GPS控制點。

在新建副井附近埋設標石F1，F2是利用原有舊控制點“魯仙東”；新建主井附近布設的測量控制點Z1和Z2，是分別在礦區職工宿舍樓頂上澆灌制作的標石。

E級GPS網主要特征如表1。

GPS網主要特征 表1

4 GPS外業觀測

觀測前首先對GPS接受機進行了預熱和靜置，接收機的安置利用腳架安置在標志的上方，用測前經過檢驗、校正的光學對點器進行對中、整平，對中誤差不超過3 mm，儀器高量取兩個方向，互差不大于3 mm，測前測后各量一次，取平均值輸入接受機中；取位至0.001 m。

接收機安置好后，經檢查測站點號、觀測參數值、信號指示燈等正確無誤，然后按照當天的作業計劃，在規定的時間內對同一組衛星進行同步觀測。

為了評估外業觀測成果質量，保證外業成果達到相應等級精度，外業觀測及時對數據進行了處理和檢核，保證外業數據真實可靠。外業采集的數據回來后即傳輸到計算機中，并且檢查外業記錄和輸入的天線高是否有誤，使用南方靜態GPS數據后處理軟件GPSAdj進行基線數據處理解算，同時這也是對外業數據質量的檢驗。

根據計算機處理輸出的基線質量摘要，檢查基線方差比(Ratio)，中誤差(Rms)、周跳數、重復觀測邊精度和測站數據剔除率等。基線長度都小于 10 km，使用L1頻率(單頻)采集的數據自動處理，基線質量都在限差以內，由同步環和異步環閉合差檢驗精度可以看到，解算后基線質量都很理想。

GPS外業觀測技術指標見表2。

GPS外業觀測技術指標 表2

5 E級GPS網的精度

5.1 GPS網標準差

本次測量施測的E級GPS網平均邊長0.6 km，因此，E級GPS網相鄰點間弦長精度即標準差為:

式中:E級GPS網固定誤差a＝10 mm，比例誤差b＝20 ppm，d為平均邊長(單位/km)。

5.2 E級GPS網數據檢驗

(1)同步環檢驗:由于每個時段4臺GPS接收機同步觀測，因此每時段中同步環有5個，在外業數據處理后對各時段同步環進行了檢驗，并對組成GPS網的基線向量所在的同步環進行了統計，坐標增量閉合差絕對值最大分別為 △x＝6.3 mm，△y＝6.1 mm，△z＝4.5 mm，都小于規范允許誤差。

(2)異步環檢驗:為了既要檢查統計出異步環閉合差大小，反映出GPS網內部結構強度，又減少不必要的大量統計工作，在異步環檢驗時，對獨立多邊形進行了逐個檢查，GPS網中每條邊至少被檢查過一次。環線坐標增量絕對值最大分別為 △x＝10.0 mm，△y＝16.8 mm，△z＝7.6 m，都小于允許誤差的1/2。

5.3 E級GPS網二維約束平差(1954北京坐標系)

(1)起算數據的確定:二維約束平差采用平面與高程一起平差的方法。本次GPS網聯測的“GC09”、“BGLD”和“近井點1”3個已知點中，選擇其中兩個點進行GPS網平差，平差后與另一個點的已知成果比較，其結果△x和△y均小于0.03 m，說明這3個起算點精度匹配且點位可靠。因此平面平差采用“近井點1”和“GC09”兩點起算，以“BGLD(辦公樓頂)”的成果作為檢核。

高程平差計算:采用“近井點1”和“GC09”兩點的高程值為起算依據，對礦區似大地水準面進行擬合計算，推出4個近井點的正常高。結果用TOPCON GTS－332(2″級)全站儀對近井點成果進行檢查，△H＜2.0 cm。

(2)E級GPS網在1954北京坐標系中約束平差精度見表3。從中可看出，E級GPS網各控制點精度遠優于規范和設計要求。

GPS網約束平差精度 表3

6 結 語

安陽大眾煤礦采用最先進的全球定位系統技術建立近井點，使用雙頻GPS接收機，用精密星歷解算基線向量，為獲取高質量的測量成果提供了技術保證；GPS控制網的數據處理，采用了精密數據處理軟件、精密星歷解算基線向量，其精度滿足煤礦測量規程和煤礦安全生產的要求。

[1]李曠建，李春紅.GPS在建立和改造城市控制網中應用的若干問題[J].城市勘測，2005(1)

[2]施鳳翔.利用GPS技術建立控制測量新模式的探討[J].測繪標準化，2005(1)

[3]潘寶玉，傅文祥，劉彥長.臨淄區四等GPS網的布網特點及精度分析[J].測繪通報，2001(9)

Application of GPS in Establishing Control Points Near Wells

Su Xuan，Zhang AiSheng
(Anyang Dazhong Coal Co.，Ltd，Anyang 455141，China)

This paper introduces the application of GPS in establishing the control points near the wells，discusses the advantages the method.Practice shows that the application of GPS improves the accuracy of the control points ensures the smooth progress of the construction，and it could give reference to similar project.

GPS；Control points near the well；Control survey

1672－8262(2010)02－76－02

P228

B

2009—07—18

蘇軒(1985—)，男，技術員，主要從事煤礦地質測量技術工作。