淺析GPS技術(shù)在礦山測量中的實際應(yīng)用

閆韋如

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)得到了前所未有的發(fā)展高潮期，各個行業(yè)的迅速發(fā)展對于我國的礦產(chǎn)資源需求量不斷增加，在當(dāng)前的社會和時代背景下，我國的礦產(chǎn)行業(yè)取得了良好的發(fā)展機(jī)遇和空間。做好礦山測量工作可以有效地保證礦山開采過程中的安全性，提高礦山測量工作的精確度和效率。隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，GPS技術(shù)開始與礦山測量之間相互融合，在實際工作中，將GPS技術(shù)與其他測量工具相配合使用可以有效減少測量過程中的干擾因素，進(jìn)一步提高測量的精度與速度。

關(guān)鍵詞：GPS技術(shù);礦山測量;實際應(yīng)用

引言

當(dāng)前我國的礦產(chǎn)企業(yè)已成為社會主義經(jīng)濟(jì)市場中重要的產(chǎn)業(yè)之一，為了滿足不斷增長的礦山資源需求量，在礦山測量以及建設(shè)過程中需要用到現(xiàn)代的電子設(shè)備，才能進(jìn)一步促進(jìn)礦產(chǎn)開采工作的進(jìn)行。

1、GPS技術(shù)概述

（1）GPS技術(shù)的原理組成。GPS技術(shù)最早應(yīng)用于美國的軍事領(lǐng)域，是在無線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展和創(chuàng)新而來的，可以為用戶提供較為精密的坐標(biāo)、速度和時間。各個監(jiān)測站可以精準(zhǔn)的獲得相關(guān)的氣象信息和觀測資料，由地面的主控制站收集之后傳送至GPS衛(wèi)星，通過科學(xué)的計算之后迅速進(jìn)行靜態(tài)定位。在GPS技術(shù)的實際應(yīng)用過程中可以采用線性組合的方式。當(dāng)前的GPS系統(tǒng)包括GPS衛(wèi)星系統(tǒng)、地面監(jiān)測系統(tǒng)、GPS信號接收系統(tǒng)。在GPS系統(tǒng)中，衛(wèi)星系統(tǒng)負(fù)責(zé)發(fā)送到航定位信號，地面監(jiān)測系統(tǒng)負(fù)責(zé)監(jiān)測每顆衛(wèi)星的運(yùn)行時間，計算出相應(yīng)的數(shù)據(jù)再發(fā)送給衛(wèi)星，然后再由信號接收系統(tǒng)對信號進(jìn)行相應(yīng)的處理，得出具體的三維位置以及速度時間。（2）GPS技術(shù)的特點(diǎn)與優(yōu)勢。GPS技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用主要的優(yōu)勢在于定位相對準(zhǔn)確，精度較高，在平面位置上誤差不會超過1mm，尤其是隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步軟件得到了不斷的完善與更新，極大地縮短了觀測的時間，提升了效率，一次監(jiān)測過程往往需要幾秒鐘就可以完成。同時測量過程已經(jīng)得到了極大的簡短與簡化，這也在很大程度上節(jié)省了造標(biāo)的費(fèi)用。在工作中可以采用不同的測量方法不僅可以對三維坐標(biāo)進(jìn)行檢測和提供，還能夠?qū)崿F(xiàn)精確測定。在當(dāng)前的GPS應(yīng)用過程中已經(jīng)實現(xiàn)了高自動化簡單操作，有效緩解了以往測量工作中勞動人員的工作強(qiáng)度，適用于全天候作業(yè)，不容易受到天氣的影響。

2、礦山測量中GPS技術(shù)的優(yōu)勢

（1）采樣技術(shù)與地質(zhì)勘探方面的優(yōu)勢。我國傳統(tǒng)的礦山測量技術(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。我國現(xiàn)在GPS技術(shù)的使用已經(jīng)解決了這些傳統(tǒng)測量方式給我們帶來的不便，一個普通的測量點(diǎn)只需要架立一個監(jiān)測站，就能測量出周圍近10千米的地理情況，而且測量出的數(shù)據(jù)已經(jīng)精確到了厘米級別，誤差度極小，數(shù)據(jù)安全可靠。而且操作簡單，所需的工作人員較少。這樣也就會大大降低測量所需的時間，提高工作效率和測量水平。當(dāng)測量完畢后，就能夠根據(jù)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確描繪出所測量地區(qū)的地理環(huán)境。（2）工程放樣方面的優(yōu)勢。我國傳統(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)備在實際地形中準(zhǔn)確的標(biāo)注出來，要想實現(xiàn)最好的結(jié)果，就必須不停的移動目標(biāo)。該項工作需要兩到三個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遇到很多的問題，如果在測量的距離較遠(yuǎn)，還需要設(shè)立其他的測量點(diǎn)，這樣會加大礦山的測量誤差，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)，這樣的操作既簡單方便又有效高速，唯一存在的缺點(diǎn)就是在測量地點(diǎn)不能確定出其角度和方向。礦山測量是一項復(fù)雜的技術(shù)學(xué)科，在測量過程中應(yīng)該充分發(fā)揮出GPS技術(shù)的優(yōu)勢，調(diào)整其存在的缺。其發(fā)展情況與我國煤炭開采行業(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采礦的質(zhì)量和效益。

3、GPS技術(shù)在礦山測量中應(yīng)用

3.1在礦山控制測量中應(yīng)用

（1）控制測量是礦山測量中一項重要分支，傳統(tǒng)的礦山控制測量技術(shù)主要通過布置若干個控制點(diǎn)建立控制網(wǎng)，從而限制測量誤差累計的作用，為其他各項測量工作精準(zhǔn)、高效開展提供必需的坐標(biāo)參1982018年第10期照。但是傳統(tǒng)測量技術(shù)在進(jìn)行控制點(diǎn)布置時受氣候條件、施工環(huán)境、測區(qū)障礙物等影響較大，加大了測量工作中內(nèi)業(yè)工作量，而且測量精度低，誤差大。（2）GPS技術(shù)在礦山控制測量中應(yīng)用時，主要采用的是靜態(tài)差分定位技術(shù)，利用GPS接收機(jī)對測區(qū)內(nèi)多個控制點(diǎn)進(jìn)行差分精準(zhǔn)定位，并可對不同測量精度進(jìn)行差分調(diào)整。該技術(shù)可有效提高礦山控制測量精度，降低作業(yè)人員勞動強(qiáng)度，縮短內(nèi)外業(yè)測量時間，同時在測量過程中無需考慮地形變化、氣候條件以及障礙物阻擋等，測量時更加靈活、簡便。

3.2在礦山地形測量與施工中應(yīng)用

（1）對于面積大且地形相對復(fù)雜的礦區(qū)（如大同礦區(qū)、淮南礦區(qū)等），在煤礦建設(shè)施工時必須對整個礦區(qū)地形、地貌進(jìn)行全面測定，傳統(tǒng)測量方法是利用航空攝影技術(shù)獲得航拍照片后進(jìn)行解讀，然后采用測量儀器再進(jìn)行補(bǔ)測，采用該方法受環(huán)境影響大，且測量任務(wù)繁重，需多次返工補(bǔ)測，測量工作效率低。（2）GPS技術(shù)在礦山地形測量與施工中主要是利用實時差分技術(shù)手段，建立便捷的測量體系，然后通過靜態(tài)基站以及若干個控制點(diǎn)，對覆蓋整個礦區(qū)的空間坐標(biāo)系進(jìn)行建立，然后通過衛(wèi)星、基站設(shè)備、流動站接收設(shè)備進(jìn)行測量數(shù)據(jù)接收處理，從而實現(xiàn)高效、低誤差測量作業(yè)。

3.3在礦山測量數(shù)據(jù)采集中的應(yīng)用

（1）在礦山測量中GPS技術(shù)主要利用系統(tǒng)內(nèi)部傳感器對各種電量信號、非電量信號進(jìn)行采集，并及時將采集信息存儲在信息存儲器中，從而為后期數(shù)據(jù)分析、計算提供準(zhǔn)確信息。（2）利用GPS技術(shù)對礦山測量進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時，在監(jiān)控設(shè)備區(qū)域安裝數(shù)據(jù)采集器，同時利用A/D轉(zhuǎn)換器對采集的電流信號源進(jìn)行處理，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。待所有信號轉(zhuǎn)換完成后再將數(shù)字信號發(fā)送至ARM7芯片內(nèi)，最終通過以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)發(fā)送至上位機(jī)，從而完成數(shù)據(jù)采集任務(wù)。

3.4在其他測量工作中應(yīng)用

（1）作業(yè)面野外調(diào)查中應(yīng)用。利用GPS定位儀可在野外對作業(yè)面位置精準(zhǔn)定位，對作業(yè)面上覆巖層形態(tài)及變化情況進(jìn)行測定，并能根據(jù)作業(yè)面生產(chǎn)情況提供實時作業(yè)信息。與傳統(tǒng)拉尺測量相比，具有工作量小、測量時間短、勞動作業(yè)強(qiáng)度低等優(yōu)點(diǎn)。（2）礦山生態(tài)環(huán)境監(jiān)測。受礦井開采影響地表出現(xiàn)沉陷區(qū)，為了保證地表建設(shè)及井下生產(chǎn)安全，必須對沉陷區(qū)采用測量技術(shù)手段進(jìn)行實時監(jiān)測，傳統(tǒng)測量方法主要利用全站儀進(jìn)行駐點(diǎn)測定，但是采用該方法進(jìn)行沉陷區(qū)測量時很容易受地形地貌、測點(diǎn)數(shù)量、測點(diǎn)分布等限制，測量難度大，精度低。而利用GPS技術(shù)可降低控制點(diǎn)布置難度，提高測量效率且縮短監(jiān)測作業(yè)的工作強(qiáng)度。

結(jié)束語

在礦山測量中GPS技術(shù)的使用價值是非常大的，我國的GPS技術(shù)的使用也已經(jīng)達(dá)到了相對成熟的階段，在測量時要與相關(guān)的測量設(shè)備配合使用，這就要求相關(guān)測量單位，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)勢互補(bǔ)的目標(biāo)，能夠有效的提高測量效率和測量質(zhì)量，保證礦山測量工作的順利實施。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙衛(wèi)平.GPS在礦山測量中的工作原理及應(yīng)用分析[J].世界有色金屬，2017（13）：33-34.

[2]向新華.GPS技術(shù)在礦山測量工程中的應(yīng)用探究[J].世界有色金屬，2017（07）：239-240.

[3]曹中軍.關(guān)于GPS在礦山測量中的工作原理及應(yīng)用探討[J].科技視界，2017（14）：150+131.