礦山測(cè)量中GPS技術(shù)應(yīng)用與優(yōu)勢(shì)探索

王 鳳

（安徽省地勘局第一水文工程地質(zhì)勘查院，安徽 蚌埠 233000）

1 GPS技術(shù)的概括

GPS技術(shù)是一項(xiàng)被廣泛應(yīng)用的科學(xué)技術(shù)，不論是在我們的日常生活還是國(guó)家大規(guī)模的科技研發(fā)項(xiàng)目中，GPS技術(shù)的應(yīng)用都是必不可少的。這是因?yàn)镚PS技術(shù)能夠全天不間斷的進(jìn)行定位工作，而且準(zhǔn)確度和工作效率都非常高，所以GPS技術(shù)也被廣泛應(yīng)用在礦山測(cè)量工程中。先進(jìn)GPS技術(shù)的應(yīng)用也對(duì)相關(guān)的工作人員提出了新的要求，要求礦山測(cè)量的工作隊(duì)伍培養(yǎng)出專業(yè)水平高、工作效率強(qiáng)的技術(shù)人員，這有這樣才能保證GPS技術(shù)的作用得到有效的提升，保證礦山測(cè)量工程能夠順利進(jìn)行[1]。

2 GPS技術(shù)的構(gòu)成

GPS技術(shù)可以分成：GPS衛(wèi)星星座、地面監(jiān)控系統(tǒng)、GPS信號(hào)接收機(jī)三個(gè)部分。GPS一般是通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來進(jìn)行定位工作，這就是我們所說的GPS網(wǎng)。GPS網(wǎng)又可以分成外業(yè)工作和內(nèi)業(yè)工作兩部分內(nèi)容。外業(yè)工作主要是進(jìn)行野外作業(yè)和建立測(cè)標(biāo)站工作，而內(nèi)業(yè)工作也主要是進(jìn)行技術(shù)的操作和信息的交流處理工作，二者有本質(zhì)上的區(qū)別。

3 礦山測(cè)量中GPS技術(shù)的應(yīng)用

3.1 GPS靜態(tài)布設(shè)平面控制網(wǎng)

（1）礦山測(cè)量中選點(diǎn)的具體要求。在選點(diǎn)是要選擇那些地面情況平穩(wěn)，方便保護(hù)而且其周圍方便設(shè)計(jì)測(cè)量裝置和能夠進(jìn)行測(cè)量操作，觀察起來較為方便，周圍環(huán)境中不存在高壓設(shè)施和大功率的無線發(fā)電源的測(cè)量地點(diǎn)。在測(cè)量地點(diǎn)選定后，要做好相應(yīng)的標(biāo)記并對(duì)其做好防護(hù)工作[2]。

（2） GPS技術(shù)控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)。GPS技術(shù)在每次測(cè)量結(jié)束后都會(huì)出現(xiàn)一個(gè)同步的觀測(cè)閉合環(huán)，為了保證平面控制網(wǎng)的幾何平衡，就要滿足具體的復(fù)測(cè)邊和非同步圖形閉合要求。嚴(yán)格按照R.Asany提出的觀測(cè)時(shí)段數(shù)計(jì)算公式和各基線數(shù)公式，從而形成一個(gè)具體嚴(yán)格的GPS控制網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

（3） GPS技術(shù)中的控制網(wǎng)平差?？刂凭W(wǎng)平差包括二維約束平差和三維非約束平差兩個(gè)方面。GPS技術(shù)中的控制網(wǎng)平差先要進(jìn)行三維無約束平差，測(cè)量出基線向量的誤差，并對(duì)測(cè)量出的數(shù)據(jù)進(jìn)行人工的調(diào)整工作，檢測(cè)出每個(gè)測(cè)量衛(wèi)星的測(cè)量時(shí)間，去除不準(zhǔn)確的測(cè)量衛(wèi)星，并且重新調(diào)整衛(wèi)星的采樣時(shí)間間隔和測(cè)量角度，挑選出誤差程度最小的測(cè)量數(shù)據(jù)。然后再進(jìn)行二維約束平差，從而提高GPS技術(shù)的測(cè)量準(zhǔn)確度。

3.2 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)在GPS技術(shù)中的應(yīng)用

在具體的GPS技術(shù)應(yīng)用中，能夠計(jì)算出地點(diǎn)坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換參數(shù)，而且能夠直接在實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)技術(shù)中加以應(yīng)用，而且實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)技術(shù)的應(yīng)用范圍也相對(duì)廣泛，優(yōu)勢(shì)較大。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)技術(shù)的工作原理就是在基準(zhǔn)站和移動(dòng)站之間進(jìn)行差分，但是基準(zhǔn)站的位置是固定不變的，所以測(cè)量出的誤差都是移動(dòng)站相對(duì)于基準(zhǔn)站來說的，所以實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)技術(shù)不存在數(shù)據(jù)傳播誤差。

3.3 GPS控制網(wǎng)的優(yōu)化工作

再進(jìn)行礦山測(cè)量時(shí)，要設(shè)計(jì)具體的GPS控制網(wǎng)，不僅僅要發(fā)展全新的測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)，還要為實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)技術(shù)進(jìn)行作業(yè)，并提供七個(gè)參考數(shù)據(jù)，所以要最高程度的保證GPS控制網(wǎng)的質(zhì)量。

在實(shí)際的GPS控制網(wǎng)建設(shè)工作時(shí)，可以設(shè)立分層的控制網(wǎng)絡(luò)也可以設(shè)立同步的全面控制網(wǎng)絡(luò)。GPS控制網(wǎng)可以通過網(wǎng)連式，對(duì)相近的同步圖案具有兩個(gè)及以上公共點(diǎn)進(jìn)行連接，通過這種密集的布局方式，提高GPS控制網(wǎng)的幾何強(qiáng)度和安全系數(shù)。

3.4 礦山測(cè)量中GPS技術(shù)應(yīng)用存在的不足

GPS技術(shù)應(yīng)用會(huì)受到衛(wèi)星覆蓋的影響，從而導(dǎo)致產(chǎn)生的信號(hào)發(fā)生錯(cuò)誤，測(cè)量時(shí)間也會(huì)受到影響，產(chǎn)生錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)。所以，在進(jìn)行礦山測(cè)量工作時(shí)也要盡量選擇合適的時(shí)間進(jìn)行工作，因?yàn)槲覈?guó)的地形特征過于復(fù)雜，那些海拔較高地區(qū)的測(cè)量精度就會(huì)比較低，因?yàn)楣ぷ麟y度較大，密度也很不均勻，這些都會(huì)給測(cè)量結(jié)果造成不利影響。

4 礦山測(cè)量中GPS技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

（1）采樣技術(shù)與地質(zhì)勘探方面的優(yōu)勢(shì)。我國(guó)傳統(tǒng)的礦山測(cè)量技術(shù)都必須在規(guī)定的范圍內(nèi)開展工作，在合適的測(cè)量點(diǎn)安裝經(jīng)緯儀等一系列所需的設(shè)備。雖然后來引進(jìn)了一些較為先進(jìn)的技術(shù)，但是這些技術(shù)操作步驟都很繁瑣，而且工作效率極低。

我國(guó)現(xiàn)在GPS技術(shù)的使用已經(jīng)解決了這些傳統(tǒng)測(cè)量方式給我們帶來的不便，一個(gè)普通的測(cè)量點(diǎn)只需要架立一個(gè)監(jiān)測(cè)站，就能測(cè)量出周圍近10千米的地理情況，而且測(cè)量出的數(shù)據(jù)已經(jīng)精確到了厘米級(jí)別，誤差度極小，數(shù)據(jù)安全可靠。而且操作簡(jiǎn)單，所需的工作人員較少。這樣也就會(huì)大大降低測(cè)量所需的時(shí)間，提高工作效率和測(cè)量水平。

當(dāng)測(cè)量完畢后，就能夠根據(jù)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確描繪出所測(cè)量地區(qū)的地理環(huán)境。

（2）工程放樣方面的優(yōu)勢(shì)。我國(guó)傳統(tǒng)的鉆孔等放樣技術(shù)，要將原定點(diǎn)的位置用經(jīng)緯儀等操作設(shè)備在實(shí)際地形中準(zhǔn)確的標(biāo)注出來，要想實(shí)現(xiàn)最好的結(jié)果，就必須不停的移動(dòng)目標(biāo)。

該項(xiàng)工作需要兩到三個(gè)人通過相互配合才能夠完成。但是在進(jìn)行傳統(tǒng)的放樣工作中還是會(huì)遇到很多的問題，如果在測(cè)量的距離較遠(yuǎn)，還需要設(shè)立其他的測(cè)量點(diǎn)，這樣會(huì)加大礦山的測(cè)量誤差，這就要求相關(guān)技術(shù)人員通過不斷的調(diào)整努力，才能實(shí)現(xiàn)良好的通視效果。

與傳統(tǒng)放樣技術(shù)相比，GPS技術(shù)放樣雖然操作步驟較為復(fù)雜，工作量較大，但是只需要一個(gè)工作人員把原定點(diǎn)的具體坐標(biāo)位置輸入進(jìn)去，就能夠直接顯示出該點(diǎn)的情況，而且能夠幫助用戶到達(dá)放樣的地點(diǎn)，這樣的操作既簡(jiǎn)單方便又有效高速，唯一存在的缺點(diǎn)就是在測(cè)量地點(diǎn)不能確定出其角度和方向。礦山測(cè)量是一項(xiàng)復(fù)雜的技術(shù)學(xué)科，在測(cè)量過程中應(yīng)該充分發(fā)揮出GPS技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，調(diào)整其存在的缺點(diǎn)[3]。

其發(fā)展情況與我國(guó)煤炭開采行業(yè)等一系列采礦行業(yè)息息相關(guān)，能夠大幅度的提升我國(guó)采礦的質(zhì)量和效益。GPS技術(shù)在礦山測(cè)量工程中的良好應(yīng)用，能夠推動(dòng)我國(guó)相關(guān)行業(yè)的持續(xù)發(fā)展，推動(dòng)我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長(zhǎng)。

5 結(jié)語

在礦山測(cè)量中GPS技術(shù)的使用價(jià)值是非常大的，我國(guó)的GPS技術(shù)的使用也已經(jīng)達(dá)到了相對(duì)成熟的階段，在測(cè)量時(shí)要與相關(guān)的測(cè)量設(shè)備配合使用，這就要求相關(guān)測(cè)量單位，要聘用專業(yè)的工作人員進(jìn)行技術(shù)操作，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的目標(biāo)，能夠有效的提高測(cè)量效率和測(cè)量質(zhì)量，保證礦山測(cè)量工作的順利實(shí)施。而且目前我國(guó)的測(cè)繪技術(shù)正有著突飛猛進(jìn)的發(fā)展趨勢(shì)，給一定會(huì)給我國(guó)的礦山測(cè)量技術(shù)帶來非常巨大的有利影響。