淺談GPS控制技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用與發(fā)展趨勢

劉鑫

【摘 要】在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，GPS測量新技術(shù)給測繪工作帶來了巨大的變化，它改變了傳統(tǒng)的測量模式，它能夠?qū)崟r(shí)完成厘米級定位精度和在不通視的情況下遠(yuǎn)距離測量坐標(biāo)，它具有需要的測量人員少、速度快、不需要同時(shí)觀測、精度高等特點(diǎn)，能夠極大地提高工作效率，值得大力推廣。

【關(guān)鍵詞】GPS；礦山測量；應(yīng)用；問題措施；趨勢

1.GPS導(dǎo)航定位系統(tǒng)的特點(diǎn)

現(xiàn)階段GPS導(dǎo)航定位系統(tǒng)在許多領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用，與GPS系統(tǒng)相關(guān)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也隨之而來，這種情況的發(fā)生主要得益于GPS本身的特點(diǎn)，概括起來主要有以下幾個(gè)方面。

（1）定位精度高：通過很多應(yīng)用實(shí)踐已經(jīng)證明，GPS相對定位精度在50km以內(nèi)可達(dá)10-6，100～500km可達(dá)10-7，1000km以上可達(dá)10-9，在300～1500m工程精密定位中，1h以上觀測的解算， 其平面位置誤差小于1mm。（2）觀測時(shí)間短：由于GPS系統(tǒng)的不斷完善，軟件不斷更新，目前20km以內(nèi)相對靜態(tài)定位，僅需15～20min，動態(tài)相對定位測量時(shí)，可隨時(shí)定位，每站觀測僅需幾秒鐘。（3）測站間無須通視。（4）可提供三維坐標(biāo)：GPS可同時(shí)精確測定測站點(diǎn)的三維坐標(biāo)。（5）操作簡便：隨著GPS機(jī)不斷改進(jìn)，新設(shè)計(jì)出來的機(jī)器的自動化程度越來越高，機(jī)器的體積及重量也在不斷改善，更便于工作人員使用。（6）不受天氣等其它因素的影響可以隨時(shí)進(jìn)行工作，這樣就提高了工作效率。

2.GPS在礦山測量的實(shí)施

在掌握了GPS特點(diǎn)和原理的同時(shí)，更重要的是把GPS控制技術(shù)運(yùn)用到礦山測量的工作中，其中GPS對礦山測量實(shí)施包括GPS點(diǎn)的選埋、觀測、數(shù)據(jù)傳輸與數(shù)據(jù)預(yù)處理等工作。

2.1選點(diǎn)

GPS測量不是僅有一個(gè)觀測站，而是有很多，但觀測站之間沒有要求相互通視，且網(wǎng)點(diǎn)的圖形結(jié)構(gòu)也不是一成不變的，比較靈活，故與常規(guī)控制測量的選點(diǎn)相比較為簡便。但點(diǎn)位的選擇對于保證觀測工作的順利進(jìn)行和保證測量結(jié)果的可靠性有著重要的意義，所以在點(diǎn)位選擇的過程中應(yīng)持有嚴(yán)謹(jǐn)，謹(jǐn)慎的態(tài)度，在選點(diǎn)工作中應(yīng)遵守以下原則：

（1）選擇的點(diǎn)位應(yīng)設(shè)在易于安裝接收設(shè)備，視野開闊的較高點(diǎn)上。（2）點(diǎn)位目標(biāo)要顯著，視場周圍15°以上不應(yīng)有障礙物。（3）點(diǎn)位應(yīng)遠(yuǎn)離大功率無線電發(fā)射源（如電視臺、微波站等），遠(yuǎn)離高壓輸電線和微波無線電信號傳送通道，其距離不得小于50m，目的是避免信號間的干擾，影響測量結(jié)果。（4）點(diǎn)位附近不應(yīng)有大面積水域或不應(yīng)有強(qiáng)烈干擾衛(wèi)星信號接收的物體，以減弱多路徑效應(yīng)的影響。（5）點(diǎn)位應(yīng)選在交通方便，便于安裝其它相關(guān)聯(lián)的測量及觀察設(shè)備。（6）對于地面的基礎(chǔ)要求穩(wěn)定，易于點(diǎn)的保存。（7）選點(diǎn)人員應(yīng)按照工作準(zhǔn)則及工程的需要在實(shí)地按要求選定點(diǎn)位。當(dāng)利用舊點(diǎn)時(shí)，應(yīng)對舊點(diǎn)的穩(wěn)定性，完好性，進(jìn)行檢查和測量，符合要求方可利用。（8）網(wǎng)行應(yīng)有利于同步觀測邊、點(diǎn)聯(lián)結(jié)。

2.2標(biāo)志埋設(shè)

對于選好的點(diǎn)位要進(jìn)行標(biāo)志，以便于在工作中容易識別，一般是采用埋用具有中心標(biāo)志的標(biāo)石，用來精確標(biāo)志點(diǎn)位，對選定的標(biāo)石要求堅(jiān)固，不易毀壞，更重要的是要能長久保存和利用。

2.3開機(jī)觀測

當(dāng)前期工作處理完畢時(shí)，下步該進(jìn)行的就是觀測，觀測的主要目的是捕獲GPS衛(wèi)星信號，并對其進(jìn)行跟蹤、處理和量測，以獲得所需要的定位信息和觀測數(shù)據(jù)。一個(gè)時(shí)段觀測過程中，不允許對機(jī)器進(jìn)行以下操作：關(guān)閉又重新啟動；進(jìn)行自測試；改變衛(wèi)星高度角；改變天線位置；改變數(shù)據(jù)采樣間隔；按動關(guān)閉文件和刪除文件等功能鍵，這些都能影響機(jī)器的測量結(jié)果。

2.4觀測記錄

當(dāng)有觀測結(jié)果出來時(shí)，最重要的就是對觀測結(jié)果進(jìn)行記錄。記錄形式有以下兩種：觀測記錄和測量手薄。觀測記錄由GPS接收機(jī)自動進(jìn)行，均記錄在存儲介質(zhì)上。對于觀測結(jié)果的所用信息資料都要進(jìn)行嚴(yán)格的記錄，測量信息要及時(shí)填寫，不能出現(xiàn)漏填或錯(cuò)填的情況，對于測量信息堅(jiān)決杜絕事后補(bǔ)記和追記。

3.GPS技術(shù)存在的問題與對策

雖然GPS技術(shù)在礦山測量中有較廣闊的應(yīng)用前景，但是由于礦區(qū)特殊的環(huán)境，存在一些不利于GPS作業(yè)的因素，如山谷和森林等。在應(yīng)用中，就發(fā)現(xiàn)一些測量過程的一些問題：

（1）各觀測值都是獨(dú)立觀測的，儀器是否處于正常狀態(tài)，觀測的數(shù)據(jù)是否可靠？在開觀測前、觀測一段時(shí)間、觀測結(jié)束前或儀器失鎖都要聯(lián)測已知點(diǎn)進(jìn)行比對，以確定基準(zhǔn)站和流動站參數(shù)是否設(shè)置正確。數(shù)據(jù)鏈通訊是否正常。

（2）森林區(qū)、不能被衛(wèi)星很好地覆蓋區(qū)、高山峽谷深處、密集高樓林立區(qū)，GPS的使用受到限制，應(yīng)配合航空攝影測量和常規(guī)測量方法。

（3）高程異常值問題，GPS作業(yè)模式要求高程的轉(zhuǎn)換必須精確，但我國現(xiàn)有的高程異常圖在有些地區(qū)，尤其是山區(qū)，存在較大誤差，在有些地區(qū)還是空白，這就使得將GPS大地高程轉(zhuǎn)換至海撥高程的工作變得相對困難，精度也不均勻。應(yīng)盡量在測區(qū)分存均勻的控制點(diǎn)上聯(lián)測，求得較精確的高程轉(zhuǎn)換參數(shù)。

（4）在測量過程中，有時(shí)會出現(xiàn)在某個(gè)時(shí)間段或區(qū)域內(nèi)解算時(shí)間較長，有時(shí)甚至無法獲取固定雙差解。

4.測量質(zhì)量控制的方法主要有

（1）已知點(diǎn)檢核比較法——即在布測控制網(wǎng)時(shí)用靜態(tài)GPS或全站儀多測出一些控制點(diǎn)，然后用RTK測出這些控制點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行比較檢核，發(fā)現(xiàn)問題即采取措施改正。

（2）重測比較法——每次初始化成功后，先重測1-2個(gè)已測過的RTK點(diǎn)或高精度控制點(diǎn)，確認(rèn)無誤后才進(jìn)行RTK測量。以上方法中，最可靠的是已知點(diǎn)檢核比較法，但控制點(diǎn)的數(shù)量總是有限的，所以沒有控制點(diǎn)的地方需要用重測比較法來檢驗(yàn)測量成果。

5.GPS礦山測量的發(fā)展趨勢

隨著全球定位系統(tǒng)（GPS）技術(shù)的快速發(fā)展，RTK測量技術(shù)也日益成熟，是一種新的常用的GPS測量方法，它與GPS技術(shù)相比較精確性更高。它采用了載波相位動態(tài)實(shí)時(shí)差分方法，是GPS應(yīng)用的重大里程碑，它被廣泛應(yīng)用于工程放樣、地形測圖，各種控制測量等工程中，提高了工作效率。它是GPS的衍生，在今后的發(fā)展中有著光明的前景。在國家的大力發(fā)展和調(diào)控下，我國的礦山的開采和勘探測量雖取得了一定的成果，但在具體的技術(shù)操作中還存在很多問題，如測量控制技術(shù)和發(fā)達(dá)國家相比還是存在一定的差距，所以我們工作人員在進(jìn)行礦山勘探中要不斷的進(jìn)行學(xué)習(xí)，在接收新的知識技術(shù)的同時(shí)，要注意多對技術(shù)改進(jìn)方面進(jìn)行總結(jié)，把工作中遇到的問題和技術(shù)的不足多向有關(guān)部門反映，以在實(shí)踐的基礎(chǔ)上找出更適合開采測量我國礦山的技術(shù)，為我國礦山的勘探測量技術(shù)貢獻(xiàn)自己的力量，從而提高我國礦山在國際上的競爭力。

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