淺析GPS 在礦井測(cè)量中的應(yīng)用

張廣生

(河南能源義煤公司新義礦業(yè)有限公司，河南新安471800)

0 引言

近些年，由于對(duì)煤礦的勘測(cè)錯(cuò)誤，使得重大的煤礦事故頻發(fā)。每次的煤礦事故都牽扯著許多生命的安危。因此，政府也對(duì)此非常重視，三令五申要提高作業(yè)的安全系數(shù)，保證施工人員的生命財(cái)產(chǎn)安全。廣泛地采用GPS 技術(shù)就是一項(xiàng)主要的保護(hù)措施，使得在施工中可以更加準(zhǔn)確的構(gòu)建結(jié)構(gòu)，保證施工的安全性，避免人員的傷亡。

1 GPS 技術(shù)的介紹

隨著GPS 技術(shù)的不斷發(fā)展，它的主要功能也得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步，為人們的生產(chǎn)生活提供了極大的幫助，使得各項(xiàng)工作都能夠適應(yīng)時(shí)代的變化。在煤礦產(chǎn)業(yè)中，測(cè)量工作是一項(xiàng)重要的前期工作，能夠保證具體施工的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。各種高科技技術(shù)的應(yīng)用都是為了進(jìn)一步提高測(cè)量的精確性。

GPS 技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)相比，是采用布設(shè)空間網(wǎng)的方式，大大減少了布局設(shè)線的煩惱，僅僅依靠幾個(gè)接收機(jī)就能夠?qū)φw測(cè)試區(qū)域進(jìn)行全方位、立體式的測(cè)量，省去了建立標(biāo)桿的費(fèi)用，降低了生產(chǎn)成本。

2 GPS 在煤礦測(cè)量中的應(yīng)用

目前礦區(qū)的測(cè)量方式主要是利用GPS 相對(duì)靜止的測(cè)量定位方法，即對(duì)固定的兩點(diǎn)進(jìn)行空間測(cè)量。

首先在煤礦周圍要布設(shè)新的信息網(wǎng)。為了滿足地表以及井下數(shù)據(jù)的一致性，要設(shè)立兩個(gè)不同的控制網(wǎng):地表上面的要按照國(guó)家要求的GPS 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)定;礦井中的要采取新型的RTK 靜態(tài)GPS 技術(shù)。兩個(gè)獨(dú)立的測(cè)量系統(tǒng)在礦井貫通時(shí)會(huì)進(jìn)行融合，保證數(shù)據(jù)的連貫性。

其次，在選址上要注意的問(wèn)題。GPS 在測(cè)量中并不是僅有一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，而要有一群測(cè)試點(diǎn)連接起來(lái)的立體型模型。在各個(gè)測(cè)試點(diǎn)之間應(yīng)該保持信息傳輸?shù)臅惩ǎ苊庥姓系K物的阻擋，盡可能地選擇地勢(shì)較高的地方，接收信號(hào)比較容易，并且遠(yuǎn)離大功率的設(shè)備，以免造成不必要的干擾。同時(shí)，在煤礦下面也要布置必要的測(cè)試點(diǎn)，選擇光線條件比較好的、巖層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的地方。否則，在長(zhǎng)時(shí)間的挖掘之后會(huì)造成地質(zhì)結(jié)構(gòu)的改變，影響信號(hào)的接收效果。

在得到觀測(cè)結(jié)果后，要及時(shí)對(duì)結(jié)果進(jìn)行記錄，保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性。要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的檢查，對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行平差處理，建立三維立體坐標(biāo)，并將測(cè)量坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為普遍應(yīng)用的坐標(biāo)建立模型。通過(guò)儀器的自動(dòng)記錄和手寫兩種方式進(jìn)行記錄。在完成一階段任務(wù)之后進(jìn)行比對(duì)，找出不一樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。嚴(yán)格杜絕事后補(bǔ)寫記錄或者謊報(bào)記錄的情況，因?yàn)槊恳粭l記錄甚至?xí)绊懙焦こ痰馁|(zhì)量，牽扯到許多人的生命安全。

3 GPS 在測(cè)量中存在的問(wèn)題

雖然GPS 的應(yīng)用程度已經(jīng)很高，但是高科技產(chǎn)品也有很多使用的受限條件，對(duì)環(huán)境的要求、對(duì)地理?xiàng)l件的要求等。

1)由于GPS 數(shù)據(jù)測(cè)量站每個(gè)都是獨(dú)立的整體，在測(cè)量開(kāi)始前都要進(jìn)行相關(guān)的調(diào)試，檢查設(shè)備的連接狀態(tài)，檢查具體參數(shù)是否發(fā)生改變。這是一個(gè)非常耗時(shí)間的過(guò)程，有時(shí)會(huì)嚴(yán)重影響工作的進(jìn)度和效率。

2)由于GPS 是高精密度儀器，所以對(duì)于環(huán)境的要求很高，潮濕、灰塵多、能見(jiàn)度低等惡劣的自然條件都嚴(yán)重影響GPS 設(shè)備的使用，同時(shí)影響著測(cè)量的精度和準(zhǔn)度，產(chǎn)生較大的誤差。

3)由于礦區(qū)內(nèi)的測(cè)量工作具有階段性、局部性等特點(diǎn)，測(cè)量的數(shù)據(jù)產(chǎn)生或經(jīng)過(guò)介質(zhì)會(huì)造成損耗，嚴(yán)重影響測(cè)試的結(jié)果。

4)隨著GPS 測(cè)量工作的深入進(jìn)行，接收機(jī)可能無(wú)法及時(shí)對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換，這樣就會(huì)被迫使接收機(jī)進(jìn)行恢復(fù)初始化，需要重新對(duì)每個(gè)測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行丈量，這樣會(huì)造成時(shí)間的浪費(fèi)，降低工作效率。

4 減少誤差的措施

由于GPS 測(cè)量是根據(jù)地面的接收器與太空中的衛(wèi)星進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)交換，所以在數(shù)據(jù)的傳輸中任何一方發(fā)生偏差都會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

首先應(yīng)該對(duì)測(cè)量?jī)x器在工作前進(jìn)行必要的校對(duì)和檢查，根據(jù)《煤礦測(cè)量規(guī)程》中規(guī)定要定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行保養(yǎng)、校對(duì)等工序。由于一些人認(rèn)為保養(yǎng)、校對(duì)工作很繁瑣，為了節(jié)省時(shí)間，沒(méi)有對(duì)儀器進(jìn)行定期的檢驗(yàn)，使得一些儀器是在非正常狀態(tài)下工作，很難保證工作的質(zhì)量。

測(cè)量中難免會(huì)出現(xiàn)誤差，不管是什么原因造成的都會(huì)對(duì)最終的結(jié)果產(chǎn)生影響，甚至有的誤差是致命的。在減少誤差的方法上注意對(duì)測(cè)量站的選擇，采取同步的測(cè)量方法減少傳播中的損耗，避免一次測(cè)試結(jié)果的單一性。要經(jīng)常對(duì)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行核查，保證礦區(qū)內(nèi)的生態(tài)條件不會(huì)發(fā)生大的變化，以免造成數(shù)據(jù)不斷修改，影響工作進(jìn)度。

由傳統(tǒng)的手動(dòng)測(cè)量方式轉(zhuǎn)向現(xiàn)代化的、數(shù)字化的、全自動(dòng)化的GPS 衛(wèi)星測(cè)量，是社會(huì)發(fā)展的一種體現(xiàn)。但是技術(shù)的發(fā)展也受到現(xiàn)實(shí)條件的制約。誤差是不可避免的，我們只能縮小它，但是不能消除它。

5 結(jié)語(yǔ)

煤礦測(cè)量是礦區(qū)生產(chǎn)中不可或缺的工作程序。無(wú)論煤礦的規(guī)模大小，測(cè)量工作都是一個(gè)必不可少的工序。煤礦測(cè)量技術(shù)也體現(xiàn)著我國(guó)煤炭工業(yè)發(fā)展的程度。在國(guó)家的大力支持和調(diào)控下，我國(guó)煤礦開(kāi)采和測(cè)量取得了一些成果，GPS 的測(cè)量方法減少了勞動(dòng)的強(qiáng)度，減輕了施工難度，保證了精密數(shù)據(jù)的可靠性。各種技術(shù)的不斷應(yīng)用也在不斷促進(jìn)工作人員不斷改進(jìn)自己的工作技能。只有充分利用GPS 功能，在煤礦的探測(cè)基礎(chǔ)上采取人機(jī)相結(jié)合的方法來(lái)減少測(cè)量誤差，提高其精確性，探索適合我國(guó)國(guó)情的勘探技術(shù)，才能為我國(guó)的煤礦開(kāi)采事業(yè)作出自己的貢獻(xiàn)。

［1］何寧，錢亞俊，何斌，等. 高精度GPS 實(shí)時(shí)變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用研究［J］.水利水運(yùn)工程學(xué)報(bào)，2013 (1).

［2］齊利強(qiáng).論 GPS 測(cè)量的誤差及精度控制分析［J］.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013 (1).