GPS控制網(wǎng)在礦山測量中的應(yīng)用及精度分析

潘少群，熊芳芳

（江西省煤田地質(zhì)局測繪大隊，江西 南昌 330001）

礦山測量工作是指應(yīng)用現(xiàn)代化的測繪技術(shù)，通過深入全面的地質(zhì)勘查工作，對影響礦物質(zhì)開采的高危因素進行分析，為礦山開采方案的制定提供信息支持的一個項目，是煤礦開采安全性與高效性的保障[1]。GPS技術(shù)是一種可以實現(xiàn)定時控制進行距離測定的空間交會定點導(dǎo)航系統(tǒng)，由空間部分、地面控制部分和用戶設(shè)備部分組成，通過覆蓋全球的衛(wèi)星系統(tǒng)，能夠為用戶提供地標(biāo)物的精準(zhǔn)三維定位數(shù)據(jù)，目前在礦山測量中得到了廣泛的應(yīng)用[2]。在待測礦區(qū)中，采用GPS控制網(wǎng)進行首級控制，與國家三角點進行聯(lián)測，采集外業(yè)數(shù)據(jù)，并進行數(shù)據(jù)處理，其測量效率較高，且數(shù)據(jù)精度能夠符合工作要求。

1 GPS控制網(wǎng)的布設(shè)

根據(jù)待測礦區(qū)的地形圖、地質(zhì)圖及工程放樣資料，按照《全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)測量規(guī)范》中的四等技術(shù)要求，布設(shè)GPS控制網(wǎng)，采用BJ-54坐標(biāo)系，采用D級GPS網(wǎng)進行首級控制，以Ⅲ等三角點作為起算點，根據(jù)外業(yè)控制測量需求，布攝像控點，在GPS網(wǎng)中，需利用原總參測繪局施測的Ⅲ等水準(zhǔn)點作為本測區(qū)的GPS點，再另外埋設(shè)新的GPS標(biāo)石，組成測區(qū)基本控制網(wǎng)。

在布設(shè)GPS控制點時，應(yīng)按照均勻分布的原則，將基準(zhǔn)站設(shè)置在地勢高、電臺信號覆蓋面積廣的地區(qū)，并且周圍200m無高壓電等信號干擾源，比如說溝谷的交匯地帶、道路轉(zhuǎn)彎處，確保部分測站上有已知方向，便于首級導(dǎo)線玩的布設(shè)，同時在地勢平坦、林木稀疏的地方布設(shè)一定的將基準(zhǔn)站設(shè)置在地勢高、電臺信號覆蓋面積廣的地區(qū)，并且周圍200m無高壓電等信號干擾源，否則將因信號問題無法工作點，以確保整體控制精度符合要求[2]。

2 GPS外業(yè)數(shù)據(jù)采集及基線向量考核

2.1 GPS外業(yè)數(shù)據(jù)采集

采用中海達HD8900雙頻接收機，接收GPS數(shù)據(jù)，采集外業(yè)數(shù)據(jù)時，嚴(yán)格遵守《全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)測量規(guī)范》中四等作業(yè)的要求，制定靜態(tài)連邊式觀測方案，合理設(shè)置接收機的運行參數(shù)，其中，衛(wèi)星高度角為15°，衛(wèi)星圖形強度因子（PDOP）＜4.0，同步接收衛(wèi)星及有效衛(wèi)星個數(shù)應(yīng)大于等于5個。鋼尺測量接收機天線高度，取三次測量的平均值。

圖1 GPS測量技術(shù)系統(tǒng)應(yīng)用流程圖

2.2 GPS網(wǎng)基線向量檢核

（1）基線解算。以雙差固定解作為最終的基線解算成果，獲得了87條基線，除去2條粗差基線后，獲得85條滿足測量要求的基線。采用RMS、ROPP等指標(biāo)衡量基線解算質(zhì)量，若RMS偏大，說明觀測值質(zhì)量低，若ROPP值偏大，說明觀測條件不佳。而且，在處理完相關(guān)數(shù)據(jù)后，應(yīng)查看Fix后面的方差比Ritio的大小，若小于3，說明基線的固定雙差解不合格，需要對基線處理參數(shù)設(shè)置進行優(yōu)化，確保處理后平均基線邊長、觀測基線及整數(shù)解誤差最大值都滿足相關(guān)要求。

（2）閉合環(huán)路檢驗。在基線質(zhì)量檢測中，可采用以下幾種閉合環(huán)路檢驗方法：①同步閉合環(huán)檢驗。理論上，同步閉合環(huán)之間的閉合差數(shù)值為0，若同步環(huán)閉合差插線，說明其中存在一條及以上錯誤的基線向量，此次共獲取50個最小三遍同步環(huán)，全長相對閉合差為0.07×10-6至8.75×10-6，且僅有一個超過7.00×10-6，滿足測量要求；②異步閉合環(huán)檢驗。異步環(huán)極為不完全同步觀測基線組成的閉合環(huán)，此次共有53個異步環(huán)，全長閉合差W小于140.8mm，且各坐標(biāo)分量閉合差不超過82.1mm，異步環(huán)基線向量合格；③復(fù)測基線檢驗。重復(fù)基線是指在不同的觀測時段兩個測站間的觀測結(jié)果，此次礦區(qū)測量共形成19條復(fù)測基線，復(fù)測基線較差為0.08mm至14.70mm，滿足復(fù)測基線長度≤65mm的要求。

3 GPS網(wǎng)平差計算及精度分析

3.1 三維無約束平差的計算及精度分析

采用中海達GPS隨機HDS2003數(shù)據(jù)處理軟件，在WGS-84坐標(biāo)系中，進行自由網(wǎng)三維無約束平差計算，對GPS內(nèi)部符合進度進行檢驗，若發(fā)現(xiàn)多余觀測誤差造成的網(wǎng)內(nèi)不符值問題，及時解決。在剔除2條粗差基線后，對三維無約束平差進行χ2檢驗和t檢驗，分別對整個觀測量群及各個觀測元素進行統(tǒng)計檢驗，檢驗GPS控制網(wǎng)內(nèi)部符合進度，以及各個向量解決定的協(xié)方差陣之間的比例關(guān)系是否滿足要求。

3.2 二維無約束平差的計算及精度分析

為了避免起算數(shù)據(jù)進度引起的GPS控制網(wǎng)扭曲，導(dǎo)致的控制網(wǎng)重點精度降低的問題，首先應(yīng)檢驗一下起算數(shù)據(jù)的精度和質(zhì)量，采用吳宇舒平差，計算起算點對應(yīng)的坐標(biāo)值，將反算起算點間的邊長與原起算點坐標(biāo)反算的邊長進行對比，得到二者較差和先對誤差，若起算點精度滿足要求，將之作為礦區(qū)首級GPS控制網(wǎng)的起算點。隨后，應(yīng)用索佳全站儀，貫徹全站儀測距邊長，再進行抽樣檢查，使用高精度全站儀，觀測GPS控制網(wǎng)中檢查樣本間的距離，與對應(yīng)的GPS實測邊長進行對比。

4 結(jié)語

隨著社會的發(fā)展，礦山開采工作效率顯著提升，而對于礦山測量所得數(shù)據(jù)的精確度及時效性要求也大大提高，傳統(tǒng)的測繪技術(shù)已經(jīng)無法滿足工作的需求，大量現(xiàn)代測繪新技術(shù)涌現(xiàn)在礦山測量實踐中，取得了喜人的成果。

其中，GPS技術(shù)就是其中一個改變礦山測量工作現(xiàn)狀的技術(shù)，在礦山測量中應(yīng)用GPS控制網(wǎng)，可打破傳統(tǒng)光學(xué)測量的通視要求限制，并且具有高效便捷、數(shù)據(jù)精度高的優(yōu)點，能夠有效降低礦區(qū)測量作業(yè)人員的工作負(fù)荷，加快工程進展，為礦區(qū)開發(fā)提供可靠的信息支持，應(yīng)用前景廣闊。

[1]段建峰.GPS快速靜態(tài)測量技術(shù)應(yīng)用于加密控制測量的可行性研究[J].測繪與空間地理信息,2018,41(01):98-100.

[2]王思鍇,李冠,馬全明,熊琦智.電離層誤差對城市軌道交通GPS控制網(wǎng)測量精度的影響分析[J].測繪通報,2017(01):102-105.