GPS技術在礦山控制網測量中的應用

劉 陽，黃 霞

（江西省煤田地質局測繪大隊，江西 南昌 330001）

礦山控制測量是礦山工程建設、地形測量、采礦設計不可或缺的測量任務之一，與傳統的測量技術，如水準儀、全站儀等相比，GPS技術具有操作簡便、精度高的優勢，明顯提高了礦山控制測量效率，尤其是我國北斗系統投入使用以來，GPS測量精度顯著提高[1]。

本文以某金屬礦山控制測量為研究對象，講述GPS技術的應用。

1 GPS技術概況

自北斗系統投入使用以來，推動了我國GPS技術快速發展，逐步實現了動態實時監測的目的。礦山控制測量中GPS技術的使用，一般由基準站、數據鏈和流動站三部分組成。

GPS在礦山控制網測量中的應用主要依賴于北斗衛星、GPS基準站和控制網點之間的三維關系進行。總體上，GPS技術在礦山控制網測量中具有明顯的優勢，主要體現在：一是使用條件更為寬泛，與全站儀、水準儀等測量手段相比，GPS受氣候條件、地形地貌等影響小；二是測量精度明顯提高，有效的減弱了或消除了系統誤差問題；三是測量范圍的擴大化，即相對傳統全站儀測量等來說，有效的減少了搬動站點的次數，可實現10km半徑范圍內的測繪任務；四是自動化程度顯著提高，GPS技術能夠自主完成7d內的測量任務，并按成測量數據的動態初始化解算工作等。綜上所述，GPS技術在礦山控制網測量中具有明顯的優勢，能夠滿足控制網測量周期長、不間斷測量的基本要求。

2 GPS技術在礦山控制網測量中的應用

2.1 GPS控制網布設

GPS控制網的布設有較高的要求，不同的測量任務布設要求略有差異。

因此布設控制網時要根據礦山實際工作比例尺確定，布設方式一般為邊相連接的方式，控制網的平均長度需控制在0.2～0.5km之間，且控制相對誤差應不大于1/40000。如某金屬礦山工作比例尺為1/2000，在埋設控制點時以85/1088為起點，分別按照方位119°47′27″測定1000m至85/1128點、299°47′27″測定1000m至85/1048點為主基線，線距100米，另從85/1052至85/1088加密為50m間距測線；基線采用開放式布設，測線垂直于基線兩側布設。

2.2 GPS控制網選點

礦山控制網測量工作中對首級控制網和加密點的選擇有嚴格的選點要求，選點應滿足以下幾個方面內容：一是控制點與加密點的選擇必須考慮其他測量方法配合使用的基本要求，如與全站儀聯合測量等，因此，選點必須以可能用到的測量方法要求進行；二是控制點與加密點需要結合礦山實際情況布設，以能夠長期使用為基本原則；三是選點區域的視野要開闊，能夠滿足設備的安放和操作[2]；四是控制網點或加密點以交通便利和不易破壞為基本原則，且周邊不存在干擾衛星信號的物體；五是選點位置要遠離輸電線路50m以外。

2.3 GPS控制點埋石要求

GPS控制點和加密點是礦山建設、開采過程中經常使用的基準點，因此，在控制點埋設過程中以交通便利和不易破壞為基本原則[3]。

采用永久性測量標志進行標注，在埋石中心用不銹鋼材料制作清晰的十字線，為了便于保護防治破壞，埋石一般埋入地表以下30～50cm為宜。

2.4 GPS數據處理

某金屬礦山E級GPS網平差采用拓普康靜態測量平差軟件Pinnacie1.07，在WGS-84地球大地上進行三維無約束平差，并在無約束平差確定的有效觀測基礎上進行二維約束平差得到了E級GPS點的1954北京坐標系和1980西安坐標系（表1）。

表1 工作區圖根控制點成果表

GPS數據處理主要包括基線解算，本文采用中海達HGO數據后處理軟件進行GPS數據的解算處理[3]，解算按照國家頒布的GBT 18314-2009行業規范要求執行，解算結果見表2。文章在計算過程使用雙差相位觀測值對測量數據進行解算，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，總線差均滿足相應比例尺設計要求，基線解算合格，說明GPS技術在礦山控制網測量中具有較高的精度，能夠滿足基本精度要求。

表2 某礦區控制網測量同步環基線質量檢查

3 結語

礦山控制網測量工作是分析礦山工程建設、地形測量等精度的指標之一，對礦山建設有著重要的意義。本文以某金屬礦山的控制網測量工作為例，分析了GPS技術在礦山控制網測量中的應用。通過分析可知，GPS技術在礦山控制網測量中具有較高的監測精度，能夠滿足礦山生產需求，在礦山測量中具有廣闊的應用前景。