淺議GPS技術(shù)在礦山測(cè)量中的應(yīng)用

王財(cái) 馬威武

(青海省柴達(dá)木綜合地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院,青海格爾木 816000)

淺議GPS技術(shù)在礦山測(cè)量中的應(yīng)用

王財(cái) 馬威武

(青海省柴達(dá)木綜合地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院,青海格爾木 816000)

GPS技術(shù)是近些年來才出現(xiàn)并在社會(huì)生活中發(fā)展開來,GPS(Global Positioning System)即全球定位系統(tǒng),最早被美國(guó)研制出來,并且在1994年才開始投入使用的衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。就當(dāng)前來看,該應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)普及到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域,在測(cè)量領(lǐng)域中GPS技術(shù)以全天候、高效率、高精度、自動(dòng)化的優(yōu)勢(shì)逐步應(yīng)用到測(cè)量領(lǐng)域內(nèi),本文就GPS技術(shù)在礦上測(cè)量中的應(yīng)用進(jìn)行分析,來進(jìn)一步促進(jìn)GPS技術(shù)在礦上測(cè)量中的應(yīng)用。

GPS技術(shù) 礦上測(cè)量 應(yīng)用措施

在傳統(tǒng)的礦山測(cè)量中，常規(guī)三角、導(dǎo)線測(cè)量因?yàn)槠渥鳂I(yè)率低，精度不準(zhǔn)確已經(jīng)逐漸滿足不了現(xiàn)在礦山工作的需要。而GPS技術(shù)的出現(xiàn)很好的滿足了現(xiàn)代礦山測(cè)量的需要，就目前來講，GPS技術(shù)已經(jīng)普遍的應(yīng)用到礦山的測(cè)量中，本文就結(jié)合礦山的實(shí)際情況，探究GPS技術(shù)在礦山測(cè)量中的一些工作方法。

1 GPS技術(shù)概述及特點(diǎn)

GPS(全球定位系統(tǒng))是美國(guó)第二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，它主要由三個(gè)部分組成：空間部分、地面監(jiān)控部分和用戶接收。GPS的空間部分主要是由24顆GPS衛(wèi)星所組成，這24個(gè)衛(wèi)星一并組成了GPS的衛(wèi)星星座，這24個(gè)衛(wèi)星分工不同，其中21個(gè)衛(wèi)星用于導(dǎo)航，3個(gè)為備用衛(wèi)星。每個(gè)衛(wèi)星能夠發(fā)出導(dǎo)航定位的信號(hào)?？刂撇糠种饕植荚谌虿煌母櫿窘M成的監(jiān)控系統(tǒng)，跟蹤站根據(jù)作用的不同又被分為主控站、監(jiān)控站和注入站。而用戶部分主要是由接收機(jī)、數(shù)據(jù)處理軟件及相應(yīng)的用戶設(shè)備所組成的，用戶部分的主要作用是接收GPS衛(wèi)星所發(fā)出的信號(hào)，并利用這些信號(hào)進(jìn)行導(dǎo)航定位。

GPS因其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)地位在測(cè)量領(lǐng)域中應(yīng)用于大地測(cè)量、城市測(cè)量、各類工程測(cè)量、變形測(cè)量等一些領(lǐng)域，并且逐步成為一種重要的常規(guī)檢測(cè)手段。并且GPS有一定的精度高、觀測(cè)時(shí)間短、操作方便以及全天候作業(yè)等特點(diǎn)，這些特點(diǎn)也是GPS技術(shù)能夠在礦上測(cè)量的優(yōu)勢(shì)之一。

2 空間信息技術(shù)在礦山測(cè)量中的應(yīng)用

對(duì)空間信息技術(shù)的核心是和主體來說，主要應(yīng)用的是“3S”技術(shù)。對(duì)礦山測(cè)量來說，在礦山測(cè)量中都已經(jīng)應(yīng)用了該技術(shù)，并且在應(yīng)用的過程中也得到了良好的成效。尤其對(duì)于GPS技術(shù)來說，GPS技術(shù)在礦山測(cè)量、控制測(cè)量、工程測(cè)量、環(huán)境監(jiān)測(cè)、防災(zāi)減災(zāi)以及交通運(yùn)輸工具的導(dǎo)向方面發(fā)揮著重要的作用。GPS技術(shù)有著比傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)更為優(yōu)勢(shì)的特點(diǎn)，如：不受天氣的限制，能夠全天候的作業(yè)、并且計(jì)算精度高同時(shí)還無等級(jí)測(cè)量之分，無需考慮測(cè)點(diǎn)間的通視，且不存在積累的誤差。這些技術(shù)的應(yīng)用都改變了傳統(tǒng)的測(cè)量模式，地理信息系統(tǒng)有關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理、管理，其發(fā)展和應(yīng)用對(duì)測(cè)繪科學(xué)的發(fā)展意義重大，在空間信息技術(shù)的支撐下，現(xiàn)代的測(cè)繪儀器和技術(shù)層出不窮，并且對(duì)礦山測(cè)量帶來方便。作為“3S”技術(shù)中的遙感技術(shù)在礦山測(cè)量中的應(yīng)用經(jīng)歷了較長(zhǎng)的發(fā)展階段，在遙感技術(shù)豐富經(jīng)驗(yàn)的引導(dǎo)下，航空遙感技術(shù)可以獲取礦區(qū)的信息資源，對(duì)礦區(qū)的環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)，為礦區(qū)的環(huán)境保護(hù)提供意見和決策的支持。通過相片的校正、目視判讀和野外的調(diào)繪工作來完成地形圖的描繪。GPS技術(shù)的出現(xiàn)改變了傳統(tǒng)的地面測(cè)繪的方式，在礦山測(cè)控中可有效的利用GPS技術(shù)進(jìn)行礦區(qū)地表移動(dòng)檢測(cè)。水文觀測(cè)孔的高程檢測(cè)、礦區(qū)控制網(wǎng)建立或復(fù)制與改造等。GPS接收機(jī)的性能價(jià)格比不斷的上升，其應(yīng)用于礦山測(cè)量工作的地面部分已經(jīng)成為現(xiàn)代礦山測(cè)量的一項(xiàng)重要的技術(shù)。

3 GPS RTK在礦山工程測(cè)量中的應(yīng)用

RTK(實(shí)施動(dòng)態(tài)測(cè)量)的定位系統(tǒng)是有基準(zhǔn)站、流動(dòng)站和數(shù)據(jù)鏈組成的，實(shí)施動(dòng)態(tài)測(cè)量是必須建立在無線通訊技術(shù)上，該系統(tǒng)的原理主要是在點(diǎn)位精度較高的手機(jī)控制點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)，并且安裝一臺(tái)接收機(jī)作為參考站，對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)的觀測(cè)，流動(dòng)站上的接收機(jī)在接收衛(wèi)星信號(hào)的同時(shí)，可以通過無線電的傳輸設(shè)備接受觀測(cè)數(shù)據(jù)，流動(dòng)站上的計(jì)算便可以根據(jù)相對(duì)定位的原理實(shí)時(shí)計(jì)算機(jī)顯示出流動(dòng)站的三維坐標(biāo)與測(cè)量精度。這樣用戶便可以根據(jù)待測(cè)點(diǎn)的精度指標(biāo)確定觀測(cè)時(shí)間，從而減少冗余的觀測(cè)，進(jìn)而提高了工作的效率。

在礦山的測(cè)量中，現(xiàn)在都開始采用RTK，對(duì)一般的地形地勢(shì)而言，一次的測(cè)區(qū)范圍是10多km，這就大大減少了傳統(tǒng)測(cè)量所需的控制點(diǎn)數(shù)量和測(cè)量?jī)x器的搬站次數(shù)，僅需要一個(gè)操作步驟，便可以準(zhǔn)確測(cè)到該點(diǎn)的三維坐標(biāo)值。RTK技術(shù)的另外一個(gè)優(yōu)勢(shì)便是其平面精度和高程進(jìn)度已經(jīng)達(dá)到厘米級(jí)，對(duì)出現(xiàn)的錯(cuò)誤不會(huì)累加，并且數(shù)據(jù)安全可靠。在對(duì)鉆孔、征地邊界、境界線的工程放樣中，RTK技術(shù)能夠大大提高外業(yè)放樣的效率，個(gè)人應(yīng)把提前設(shè)計(jì)好的點(diǎn)位坐標(biāo)輸入到電子薄中，手薄便會(huì)自動(dòng)的提醒你如何走到要放樣的位置，具有方便快捷的優(yōu)勢(shì)，不足之處是不能現(xiàn)場(chǎng)給定角度和方向。

4 GPS技術(shù)在礦山測(cè)量中的具體的作業(yè)步驟

4.1 準(zhǔn)備工作

采用GPS對(duì)礦山進(jìn)行測(cè)量時(shí)，第一個(gè)應(yīng)該要做的步驟首先應(yīng)該是對(duì)測(cè)區(qū)進(jìn)行踏勘，接下來應(yīng)該根據(jù)踏勘的特點(diǎn)完成工作。在準(zhǔn)備的過程中，準(zhǔn)備工作一般包括以下幾個(gè)方面：設(shè)置好參數(shù)，基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)采樣率一般為4—5秒的時(shí)間，流動(dòng)站的數(shù)據(jù)采樣率一般為1—2秒，并且對(duì)高度的截止角通常設(shè)定為10度；對(duì)已經(jīng)知道的坐標(biāo)及時(shí)更換參數(shù)；對(duì)實(shí)施的工程放樣來說，在實(shí)施工程放樣前，應(yīng)該對(duì)每個(gè)放樣點(diǎn)進(jìn)行坐標(biāo)的設(shè)計(jì)，并且定位線路的方位角，這樣便于在野外工作時(shí)，實(shí)施準(zhǔn)確放樣。

4.2 對(duì)測(cè)區(qū)的坐標(biāo)進(jìn)行合適的轉(zhuǎn)化

對(duì)于坐標(biāo)系的參數(shù)來說，在礦區(qū)的應(yīng)用中有多種參數(shù)，這就需要對(duì)參數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。如：如果一個(gè)礦區(qū)采用的坐標(biāo)系是北京54坐標(biāo)系，而在對(duì)礦山的測(cè)量是在WGS—84的坐標(biāo)系上進(jìn)行的。因此，在進(jìn)行礦區(qū)測(cè)量的過程中應(yīng)該把坐標(biāo)體系進(jìn)行轉(zhuǎn)換，所以應(yīng)該注重對(duì)測(cè)量的坐標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

4.3 合理的安置基準(zhǔn)站

對(duì)基準(zhǔn)站的設(shè)置來說比較靈活，可以設(shè)立在精確坐標(biāo)的已知點(diǎn)上，而且還可以設(shè)置在未知點(diǎn)上。對(duì)在基準(zhǔn)站安裝的過程中在對(duì)地理位置的選擇上有較為明確的要求，如：應(yīng)該選擇地位位置較高的地方、無遮擋、電臺(tái)信號(hào)覆蓋良好的地方。此外，在對(duì)基準(zhǔn)臺(tái)安置的選擇過程中為了防止多重路徑效應(yīng)與數(shù)據(jù)鏈的丟失時(shí)，在基準(zhǔn)站的200m范圍內(nèi)最好不要出現(xiàn)高壓電線和無線電的發(fā)射臺(tái)。

4.4 GPS_RTK施測(cè)及放樣

在測(cè)區(qū)首級(jí)控制監(jiān)控基礎(chǔ)之上，利用點(diǎn)校正的方法，并且用求解坐標(biāo)的系數(shù)去轉(zhuǎn)換參數(shù)，并且在基準(zhǔn)站的設(shè)置時(shí)還應(yīng)該選擇通視性好，四周沒有任何強(qiáng)電磁干擾的地方。當(dāng)測(cè)區(qū)可見GPS衛(wèi)星數(shù)在5顆星以上，只需要5—15秒的時(shí)間 就可完成初始化而得到固定解。這樣簡(jiǎn)單方面的操作，使得每臺(tái)移動(dòng)站只需一人便可以進(jìn)行測(cè)量作業(yè)，每次在開始作業(yè)之前都應(yīng)該對(duì)已經(jīng)控制的控制點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，在確保檢測(cè)系統(tǒng)正確無誤之后，方可進(jìn)行作業(yè)，

實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài) RTL數(shù)據(jù)處理則相對(duì)比較簡(jiǎn)單，外業(yè)測(cè)量采集的實(shí)測(cè)坐標(biāo)通過手簿的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，直接下載到計(jì)算機(jī)內(nèi)。便可對(duì)其進(jìn)行圖形編輯，同時(shí)也可以通過采集、整理和分類使之形成文件之后進(jìn)行打印出來，在鉆孔放樣中，RTK 同樣能實(shí)時(shí)地提供導(dǎo)航數(shù)據(jù)，既可以快速的找到點(diǎn)位，還能夠精確的提供定位的精度。如在鉆孔放點(diǎn)和測(cè)點(diǎn)，可以依據(jù)GPS的電子手簿顯示的定線導(dǎo)航數(shù)據(jù)同樣能夠快速上線。并且用 GPS_RTK放樣，GPS電子手簿導(dǎo)航畫面可以快速上點(diǎn)及上線，它在一定的程度上提高了工作效率，減輕了工作人員的工作強(qiáng)度。因此，RPK的 測(cè)量既可以實(shí)時(shí)提供點(diǎn)位坐標(biāo)和高程，又可實(shí)時(shí)知道測(cè)量點(diǎn)位精度。與此同時(shí)從測(cè)量結(jié)果來看，RPK的測(cè)量精度可以達(dá)到厘米，能夠很好的滿足礦山測(cè)量的需要。

5 結(jié)語

GPS技術(shù)在礦山測(cè)量中的出現(xiàn)和發(fā)展極大的提高了礦山測(cè)量的工作效率，并且變革了傳統(tǒng)的測(cè)量手段，極大的方便的了礦上的測(cè)量工作。隨著GPS技術(shù)不斷的改進(jìn)與發(fā)展，將會(huì)把礦山測(cè)量帶進(jìn)另外一個(gè)新的發(fā)展階段，

[1]康金芳.GPS技術(shù)在礦山測(cè)量中的應(yīng)用[J].科技與企業(yè),2012(10).

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[3]孟敏.GPS技術(shù)在礦山控制測(cè)量中的應(yīng)用研究[J].科技與企業(yè),2013(20).

[4].余小龍,胡學(xué)奎.測(cè)繪通報(bào),GPS—RTK技術(shù)的缺點(diǎn)及發(fā)展的前景[M].北京:中國(guó)地圖出版社(測(cè)繪出版社),2007.

GPS technology is only in recent years and in the development of social life, GPS (Global Positioning System), the Global Positioning System(GPS), first developed by the United States, and in 1994 began to be put into use of satellite navigation and Positioning System. In the context of the current, the application technology has spread to all fields of national economy, in the field of measurement of GPS technology to the advantage of all-weather, high efficiency, high precision, automation gradually applied to the measurement field, in this paper, the application of GPS technology in the mine survey analysis,to further promote the application of GPS technology in the mine measurement.

GPS technology;The mine measurement;The application measures

王財(cái)(1980—),男,青海湟中人,漢,測(cè)繪工程師,研究方向:礦山測(cè)量;

馬威武(1981—),男,甘肅酒泉人,漢,測(cè)繪工程師,研究方向:礦山測(cè)量。