GPS控制網(wǎng)在礦山測量中的應(yīng)用

賀婧

摘 要：由于礦區(qū)地形復(fù)雜，因此用傳統(tǒng)的控制網(wǎng)建立會消耗大量物力和人力，可靠性不高。但控制網(wǎng)建立的好壞影響著礦山測量精度的高低，礦山測量又礦山的開采及生產(chǎn)非常關(guān)鍵。因此本文主要分析了利用GPS定位技術(shù)建立礦區(qū)控制網(wǎng)時，各種不同因素對精度的影響。

關(guān)鍵詞：礦區(qū)；控制測量；GPS；控制網(wǎng)布設(shè)

一、緒論

礦山測量工作是貫穿于礦山建設(shè)、礦山生產(chǎn)的一項必不可少的測量工作，它對礦山的生存和發(fā)展非常重要，因此必須建立良好的控制網(wǎng)。但是，礦區(qū)多為山區(qū)，并地形條件較為復(fù)雜，并且伴隨采礦工業(yè)的快速發(fā)展，對礦山測量的精度要求也越來越高，傳統(tǒng)測量已無法滿足這種需求。因此，GPS測量的產(chǎn)生與發(fā)展改變了傳統(tǒng)控制測量的方法，降低了測量作業(yè)的勞動強度，大大減少了人力、財力的消耗。

二、利用GPS技術(shù)建立礦區(qū)控制網(wǎng)的可行性分析

（1）精度方面：《煤礦測量規(guī)程》規(guī)定，礦區(qū)地面平面控制網(wǎng)可布設(shè)為一、二級小三角、導(dǎo)線或小測邊。一般情況下布設(shè)為一級小三角，其基線相對誤差的精度為1/20000。GPS網(wǎng)精度與一級網(wǎng)精度要求一致。

（2）效率方面：若利用GPS建立控制網(wǎng)，只需1～2天，傳統(tǒng)測量方法建立控制網(wǎng)至少需要15天以上，因此效率有明顯提高。

（3）安全方面：GPS控制網(wǎng)布設(shè)時無需點與點之間通視。將點布設(shè)在地勢平坦或相對低的地方，傳統(tǒng)測量方法建立控制網(wǎng)時控制點必須布設(shè)在高處，便于點與點之間通視。因此，GPS控制網(wǎng)更安全可靠。

三、某礦區(qū)GPS網(wǎng)設(shè)計方案分析

（1）測區(qū)有三個已知點HB、HX、HY，以這三個點設(shè)計了三種控制網(wǎng)的模式。模式一邊連式，模式二邊點混合式，模式三點連式。如圖1、圖2、圖3。

三種模式的網(wǎng)形設(shè)計不同，從網(wǎng)形可以三種模式的明顯不同之處。閉合環(huán)的數(shù)量明顯減少，基線數(shù)也減少了，為更好的分析三種模式的優(yōu)劣需要幾個數(shù)據(jù)的分析。

（2）GPS網(wǎng)特征條件的計算：C=n*m/N。

式中C為時段數(shù)；m為每點設(shè)站次數(shù)；n為網(wǎng)點數(shù)； N為接收機數(shù)。

因此在GPS網(wǎng)中：

總基線數(shù)為J總=C*N*（N-1）/2；必要基線數(shù)為J必=n-1；獨立基線為J獨=C*（N-1）；多余基線數(shù)為J多=C*（N-1）-（n-1）。

（3）幾項指標(biāo)的計算。a.效率指標(biāo)：當(dāng)點數(shù)、GPS接收機數(shù)確定后，理論最少觀測數(shù)與實際觀測觀測數(shù)的比值，用（e）來表示[7]。

b.精度指標(biāo)：GPS測量中反映精度的指標(biāo)為最弱點位中誤差、最弱方位角中誤差、最弱邊中誤差。而經(jīng)過平差后的精度只與圖形結(jié)構(gòu)有關(guān)，與網(wǎng)點的幾何位置無關(guān)。當(dāng)網(wǎng)點數(shù)給定時，如果增加同步觀測圖形，就必須增大重復(fù)設(shè)站率，進而增加可靠性，但當(dāng)重復(fù)設(shè)站率過大時也是不經(jīng)濟的。根據(jù)測量平差理論，控制網(wǎng)觀測量在網(wǎng)平差前后的所得權(quán)比值反映精度，[7]精度指標(biāo)如下：

（4）成果比較。根據(jù)以上各項指標(biāo)的計算方法得出下表，通過表中各項指標(biāo)的比較分析三個模式的優(yōu)劣情況：

根據(jù)上述分析：模式一中多余基線和獨立基線較多，即非同步圖形閉合條件和較多的復(fù)測邊，一條公共基線連接這同步環(huán)。觀測時段較多，設(shè)站數(shù)也較多，對于礦區(qū)的控制網(wǎng)建立不太經(jīng)濟；模式二工作量比模式一多一些，但相對來講比較適中，有足夠的復(fù)測邊和非同步圖形閉合條件，幾何強度得到了保證，可靠性得到了提高，降低了成本，減少了外業(yè)工作量，對礦區(qū)控制網(wǎng)建立來講較為理想。模式三觀測時段較少，設(shè)站數(shù)少，相鄰?fù)綀D形之間僅有一個公共點連接，因此，該方案可靠性較低，圖形幾何強度較弱。綜合比較后本次實施的最優(yōu)方法為模式二，采用邊點混合式連接方法。

四、總結(jié)

傳統(tǒng)測量方法中工程網(wǎng)的布設(shè)，點位靈活性差，活動范圍小，觀測時間長，而GPS工程網(wǎng)設(shè)計點位靈活性高，無需考慮點的通視，作業(yè)范圍以公里為單位，范圍大，非常適合地形條件困難地區(qū)。同傳統(tǒng)測量相比，可極大地減少工作量，提高作業(yè)效率。工程網(wǎng)布設(shè)需要注意：（1）綜合控制網(wǎng)的圖形結(jié)構(gòu)；（2）注意高精度點的分布；（3）坐標(biāo)轉(zhuǎn)換時，重視點的分布，以及精度隨著連續(xù)觀測站的增加，測站間的距離減小，可將連續(xù)觀測站作為固定站進行網(wǎng)的布設(shè)，將會越來越方便。

參考文獻：

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