GPS技術(shù)在礦山控制網(wǎng)測量中的應(yīng)用

葉于明

（江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局物化探大隊(duì)，江西 南昌 330002）

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，礦山測量工作也引入了現(xiàn)代先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，如GPS技術(shù)等，與傳統(tǒng)的測量技術(shù)相比，新的測量技術(shù)不僅提高了測量精度，更是節(jié)省了大量的人力、物力資源，提高了社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益[1]。

1 GPS技術(shù)的原理和優(yōu)勢分析

GPS技術(shù)以定位技術(shù)為主要組成部分，其中，定位技術(shù)由基準(zhǔn)站、數(shù)據(jù)鏈和流動(dòng)三部分組成，有效的實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)監(jiān)測，通過基準(zhǔn)點(diǎn)、控制點(diǎn)與衛(wèi)星之間的完整運(yùn)轉(zhuǎn)，完成相應(yīng)的測量工作。GPS技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是減少了受控因素，與傳統(tǒng)的測量技術(shù)相比，GPS技術(shù)受天氣、氣候、地形等影響較?。欢菧y量范圍明顯增加，減少了搬動(dòng)儀器的頻數(shù)，一般來說，GPS技術(shù)可以一次完成半徑10km范圍內(nèi)區(qū)域的測量工作，極大程度上減少了測量儀器搬動(dòng)的頻數(shù)，提高了工作效率；三是測量精度提高，GPS技術(shù)的測量精度明顯有所提升，不存在誤差積累問題；四是自動(dòng)化技術(shù)程度明顯提高，可以自動(dòng)完成7d內(nèi)的未知數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)初始化解算工作，減少了輔助測量工作。

2 GPS技術(shù)在礦山控制網(wǎng)測量中的應(yīng)用

2.1 GPS控制網(wǎng)布設(shè)

GPS系統(tǒng)在礦山控制網(wǎng)中布設(shè)要根據(jù)實(shí)際工作的比例尺要求進(jìn)行確定，如在某金屬礦山中，一般選擇GPS系統(tǒng)作為礦區(qū)的首級(jí)控制網(wǎng)。通常情況，在礦山首級(jí)控制網(wǎng)的布設(shè)過程中采用邊相連接的形式，控制網(wǎng)的平均長度應(yīng)該嚴(yán)格控制在0.2km～0.5km之間，在控制最弱的邊上其相對誤差也應(yīng)不大于1/40000。眾所周知，GPS系統(tǒng)接收機(jī)的固定差是不大于1cm的，結(jié)合比例誤差系數(shù)應(yīng)不大于20，其各項(xiàng)技術(shù)要求也滿足全球定位技術(shù)[2]。如某礦山控制網(wǎng)布設(shè)按照從整體到局部、從高級(jí)到低級(jí)的布設(shè)原則共布設(shè)了E級(jí)GPS控制點(diǎn)（首級(jí)控制網(wǎng)）5，聯(lián)測GPS國家控制點(diǎn)2個(gè)。

2.2 GPS控制網(wǎng)選點(diǎn)

GPS控制網(wǎng)中首級(jí)控制網(wǎng)和加密點(diǎn)的選點(diǎn)應(yīng)按照一定的規(guī)范要求執(zhí)行，通常應(yīng)充分考慮以下幾個(gè)方面內(nèi)容：①控制點(diǎn)與加密點(diǎn)的選點(diǎn)要符合規(guī)范要求，并且要充分考慮其他測量手段的配合使用，因此，所選點(diǎn)以能夠滿足其他測量手段的基本要求為準(zhǔn)；②控制點(diǎn)與加密點(diǎn)的選擇要考慮礦山的整體狀況，利于礦山安全工作，能夠長期保存；③所選點(diǎn)位的周圍地勢較為開闊，可以滿足設(shè)備的安放和操作，此外，被測衛(wèi)星的地平高度角大于15°；④所選點(diǎn)位要原理具有大功率發(fā)射源區(qū)域，其距離應(yīng)大于200m，也要原理輸電線路，其距離大于50m為宜；⑤在控制點(diǎn)和加密點(diǎn)周圍沒有強(qiáng)烈干擾衛(wèi)星信號(hào)的物體存在；⑥所選點(diǎn)位的交通以便利為基本原則，且不易被破壞。

2.3 GPS控制網(wǎng)點(diǎn)埋石

GPS點(diǎn)標(biāo)石及標(biāo)志規(guī)格有著嚴(yán)格的要求，GPS控制點(diǎn)埋設(shè)永久性測量標(biāo)志，中心標(biāo)志為不銹鋼材料制作，中心刻有清晰、精細(xì)的十字線，標(biāo)志頂部為圓球狀，頂部高出標(biāo)石面，標(biāo)志滿足平面、高程共用。采用預(yù)制標(biāo)石，標(biāo)石上面20cm×20cm，底面30cm×30cm，高60cm，埋設(shè)時(shí)標(biāo)石周圍用土石夯筑；為便于保護(hù)標(biāo)志，標(biāo)石埋入地表以下30cm～50cm。

2.4 GPS控制網(wǎng)施測

表1 GPS點(diǎn)觀測技術(shù)參數(shù)

①GPS點(diǎn)觀測方式：選擇經(jīng)過檢驗(yàn)的3臺(tái)中海達(dá)V30 GNSS RTK接收機(jī)進(jìn)行同步觀測，采用靜態(tài)測量模式。②GPS點(diǎn)觀測技術(shù)參數(shù)，按照規(guī)范《全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范(GBT 18314-2009)》進(jìn)行技術(shù)參數(shù)設(shè)置及允許范圍，符合規(guī)范要求（表1）。③觀測前編制了衛(wèi)星見性預(yù)報(bào)表，研究所要觀測點(diǎn)的最佳時(shí)間段，并制定了工作計(jì)劃。④出發(fā)前檢查了電池電量和接收機(jī)內(nèi)存或磁盤容量是否充足。⑤天線基座嚴(yán)格對中置平；天線高測前、測后各量取一次，誤差≤3mm，取中數(shù)使用。⑥在觀測期間每一臺(tái)接收機(jī)有專人看管，防止震動(dòng)、移動(dòng)，防止人和物體靠近天線。⑦測量手簿按作業(yè)程序，由作業(yè)員認(rèn)真逐項(xiàng)填寫，手簿記錄清晰、整潔。⑧在觀測期間，不在接收機(jī)旁邊使用對講機(jī)；雷雨過境時(shí)關(guān)機(jī)停測。⑨觀測中接收機(jī)工作正常，數(shù)據(jù)記錄正確，每日觀測結(jié)束后，均及時(shí)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存至計(jì)算機(jī)硬、軟盤上，確保觀測數(shù)據(jù)無丟失。

表2 同步環(huán)基線質(zhì)量檢查

表3 異步環(huán)基線質(zhì)量檢查

2.5 GPS數(shù)據(jù)處理

基線解算及檢核：本次基線解算采用中海達(dá)HGO數(shù)據(jù)后處理軟件進(jìn)行處理，按照規(guī)范《全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范(GBT 18314-2009)》進(jìn)行解算，解算結(jié)果表2、表3。

本次基線解算采用雙差相位觀測值進(jìn)行基線解算，以雙差固定解作為最終結(jié)果，從以上基線質(zhì)量檢查表中可以看出，各基線分量限差均在總限差誤差范圍內(nèi)，基線解算合格。

3 結(jié)語

綜上所述，本文以某金屬礦山控制網(wǎng)測量工作為研究對象，講述了GPS技術(shù)在礦山控制網(wǎng)測量中的應(yīng)用。通過實(shí)例可以得出，GPS技術(shù)與傳統(tǒng)的技術(shù)相比具有更高的測量精度、全天候、全方位，成本更低的優(yōu)勢，因此，在礦山測量中具有廣闊的應(yīng)用前景。