礦山開采區(qū)GPS控制測量投影變形原因及對策

對GPS控制測量來講，其不僅測量速度較快，并且精準(zhǔn)度相對較高。這樣將其應(yīng)用到測繪工作之中時，能夠使測繪工作效率得到全面提升。但是在礦山開采區(qū)中，GPS控制測量出現(xiàn)投影變形的幾率相對較大，從而使測量結(jié)果的精準(zhǔn)度受到嚴(yán)重影響。因此，本文從以下方面來對投影變形的原因和對策進(jìn)行詳細(xì)闡述。

通過以上研究，本文認(rèn)為當(dāng)前正處于轉(zhuǎn)型期的中國不應(yīng)只將經(jīng)濟(jì)增長、收入增加作為國家追求的終極目標(biāo)，而應(yīng)該在經(jīng)濟(jì)取得一定成就后，逐漸將視角轉(zhuǎn)移到增強國民實際幸福感這一問題上。而提高國民幸福感除了采取措施提高收入外，改善醫(yī)療、教育、就業(yè)等民生問題顯得十分重要。另外，由于個體之間對于幸福的感受存在異質(zhì)性，政策的制定和實施應(yīng)該做到有差別且具針對性，應(yīng)該更多關(guān)注弱勢群體和幸福感低的群體，提升他們的幸福度，以維護(hù)社會的穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)性發(fā)展。

順便提一句，據(jù)說慈禧送給程廷華的那塊“節(jié)孝可風(fēng)”的匾在文革中被查抄，用作農(nóng)村合作醫(yī)療診室的注射床，有人嫌鐫刻凹凸不平的字跡磕著身體，找了個木匠刨子給刨了。

在對河道污染因素進(jìn)行調(diào)查時，發(fā)現(xiàn)工業(yè)廢水、生活用水以及含有面源污染物的雨水是導(dǎo)致河道水質(zhì)污染的主要因素，尤其是針對強降雨時由強排泵站所排出的污水，對于河道的水質(zhì)產(chǎn)生了巨大的影響，甚至是造成河道水質(zhì)出現(xiàn)明顯周期性惡化的主要因素。因此，為了有效避免由于溫度上升而造成的水體缺氧，破壞水生動物生存環(huán)境的問題，工程設(shè)置了河道曝氣系統(tǒng)，以此來實現(xiàn)對河道內(nèi)氧氣的增加，將螺旋風(fēng)機放置于水面，同時連接了6個曝氣盤，為河道內(nèi)的水生動物生態(tài)系統(tǒng)平衡維護(hù)產(chǎn)生了積極的影響。

1 GPS控制網(wǎng)在礦山開采區(qū)的布設(shè)

1.1 基準(zhǔn)設(shè)計

基準(zhǔn)設(shè)計的內(nèi)容主要由以下部分所構(gòu)成：第一，對礦山開采區(qū)開展相關(guān)測繪工作時，為了使陸地和海洋的測繪基準(zhǔn)保持一致性，并使大地地心坐標(biāo)能夠有效明確。通常情況下，需要對國家標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系和獨立坐標(biāo)系合理化應(yīng)用；第二，當(dāng)測量結(jié)果需要進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換時，需要使坐標(biāo)系中具有足夠多的公共坐標(biāo)點，從而使坐標(biāo)參數(shù)轉(zhuǎn)換的精準(zhǔn)性和可靠性顯著提升；第三，在利用GPS進(jìn)行全面測量時，需要使實測地物和水準(zhǔn)高程等工作有效完成；第四，在求解測量礦山開采區(qū)的未知點時，可以合理應(yīng)用內(nèi)插法。同時需要使整個測量區(qū)域內(nèi)水準(zhǔn)聯(lián)測點保持均勻分布的狀態(tài)；第五，對同步坐標(biāo)點和監(jiān)測站間來講，兩者之間不需通視。影響坐標(biāo)點精確度的因素在衛(wèi)星、監(jiān)測站間幾何圖形等存在一定關(guān)聯(lián)性

。因此，要加強對觀測數(shù)據(jù)的可靠性的重視，并反復(fù)核查校對，使錯誤數(shù)據(jù)能夠及時剔除，從而使相關(guān)誤差明顯降低。

1.2 圖形設(shè)計

對GPS控制網(wǎng)來講，同步觀測點之間無需形成相應(yīng)的通視，這使得圖形設(shè)計的靈活性顯著提高。但需注意的是，需要使控制網(wǎng)圖形和用戶需求保持一致性。圖形設(shè)計的樣式主要分為以下幾種：第一，點連式。該方式所構(gòu)成的幾何圖形強度相對較低，這樣就會使整個控制網(wǎng)點間出現(xiàn)問題的幾率明顯增加，所以不適宜單獨應(yīng)用；第二，邊連式。對該種樣式所構(gòu)圖形來講，相鄰點基線向量的精度具有明顯的均勻性。同時具備效率高、自檢能力相對較強等特點，使得該種樣式在礦山測量中應(yīng)用較廣，圖形主要有三角形和大地四邊形為最佳；第三，星形連接。這種樣式構(gòu)建的圖形相對簡單，且布點具有一定的靈活性，同時觀測邊不存在閉合圖形。這樣使其應(yīng)用方式更加簡便，操作效率也相對較高，但是其自檢能力相對薄弱。因此，在邊界或工程測量中使用頻率相對較高；第四，環(huán)形網(wǎng)連接。環(huán)形網(wǎng)連接的特點以作業(yè)量相對較少、自檢能力相對較強、精準(zhǔn)度相對較高等為主，但是不適宜在非直線基線邊測量中進(jìn)行應(yīng)用?；€相鄰點的不均勻分布會對環(huán)形網(wǎng)連接產(chǎn)生一定限制作用，這使得環(huán)形網(wǎng)連接在精準(zhǔn)度要求不高的測量中應(yīng)用相對適宜

。

各種連接方式都具有各自的優(yōu)勢，也存在一定的缺點。因此，在實踐的過程中，要對上述連接方式進(jìn)行結(jié)合應(yīng)用，以此來使圖形的合理設(shè)計得以實現(xiàn)。當(dāng)完成GPS控制網(wǎng)設(shè)計工作之后，就要對影響測量結(jié)果的因素進(jìn)行全面考量，使成果符合工程測量規(guī)范要求，確保GPS控制網(wǎng)在礦山開采區(qū)中發(fā)揮出應(yīng)有的效果。

1.3 工程測量平面控制網(wǎng)的精度要求

對礦山工程測量控制網(wǎng)來講，不僅能夠測繪大比例尺地形圖，還要為地面和井下各種工程施工放樣提供基準(zhǔn)。為了使施工放樣工作的順利開展，需要在控制點坐標(biāo)的基礎(chǔ)上，來對邊長和實地測量邊長進(jìn)行比較。當(dāng)長度相同時，需要使歸算投影改正所產(chǎn)生的長度變形控制在施工放樣精度需求范圍內(nèi)。從相關(guān)研究資料中可知，每公里長度改正數(shù)需要控制在1.0cm～2.5cm范疇之內(nèi)

。

2 邊長投影變形分析

實測地面邊長向參考橢球面歸化時，需要實施相應(yīng)的高程改正操作。同時將橢球面長度向高斯平面投影時，也要完成相應(yīng)的高斯投影改正。由于實施兩次改正，使得投影距離和實際地面距離之間存在差異。簡言之，高斯投影面和地面之間長度之差就是邊長投影所導(dǎo)致的變形。

2.1 實測邊長投影到參考橢球面的長度變形

從該公式中可知，邊長投影變形不單單和測量區(qū)域在投影帶之內(nèi)的位置息息相關(guān)，還和測量區(qū)域之內(nèi)的平均高程存在密切關(guān)聯(lián)性。通過該公式，可以對已知測量區(qū)域內(nèi)長度變形的大小進(jìn)行合理計算

。

邊長尺度約束法指的是合理約束GPS控制網(wǎng)內(nèi)點間邊長長度，使高斯平面邊長歸算間接實現(xiàn)?？梢詫⑵鋭澐殖蓛纱箢悾磳崪y和理論計算。實測邊長的應(yīng)用步驟為：第一，將選定控制點作為相應(yīng)的約束點，將約束點能夠和新測控制網(wǎng)點聯(lián)測構(gòu)成網(wǎng)形。之后實施GPS約束平差的操作，以此解算出控制網(wǎng)點內(nèi)的坐標(biāo)，該坐標(biāo)和已知GPS控制點處于相同坐標(biāo)系之中。第二，控制點通常選擇位于測區(qū)中央地帶，控制點數(shù)量為兩個。這兩個控制點之間能夠通視，之后將基準(zhǔn)約束點設(shè)定為點1，將方向點設(shè)定為點2，GPS約束平差來選取這兩點的坐標(biāo)和方位角作為約束條件。第三，使用高精度全站儀以及測距儀等設(shè)備，同時利用儀器加常數(shù)改正或氣象改正的方式，來對測距邊長有效糾正，確保兩點間平距的精確性。第四，先設(shè)定三個條件，如點1坐標(biāo)、兩點之間水平距離、兩點之間方位角，分別對這三個條件開展相應(yīng)的約束平差。之后在計算機軟件的輔助下，對比相應(yīng)的GPS網(wǎng)約束平差控制點成果，使得投影變形減小到規(guī)范許可的范圍內(nèi)

。

可以將公式二近似化簡成

橋梁墩身的腳手架安裝是墩身施工的關(guān)鍵問題。為了保證腳手架強度和穩(wěn)定性，腳手架在焊接過程中一定要充分注意細(xì)節(jié)問題,做好材料焊接的每一個環(huán)節(jié)，嚴(yán)格按照圖紙完成橋墩加固籠的焊接工作。除此以外，還要注意墩柱模板的安裝,混凝土澆筑前的支架、模板等安裝，在混凝土澆筑前一定要仔細(xì)檢查橋墩固定架，防治澆筑模型出偏差而影響澆筑后的橋墩質(zhì)量，從而影響橋體的施工質(zhì)量。

該公式中a指的是橢球長半軸，b為短半軸，e’為橢球第二偏心率，B為緯度。可以將地面水平距離投影到隨意高程面的長度H

轉(zhuǎn)換成

在礦山開采區(qū)中控制網(wǎng)點間邊長投影變形，使得施工測量放樣工作無法開展。因此，需要采取相應(yīng)方法，使投影變形的問題得到妥善解決。通常所應(yīng)用的投影變形處理方法主要包括以下幾種。

2.2 橢球面邊長投影到高斯平面的長度變形

高斯投影邊長換算指的是對橢球面兩點之間大地線長度向高斯平面進(jìn)行投影，并在高斯投影平面中找到對應(yīng)的支線長度，并完成相應(yīng)的換算。需要注意的是，高斯投影中具有一定的長度變形問題。在開展投影工作之前，所有的子午線長度都保持一致，當(dāng)經(jīng)過投影之后，中央子午線由于是直線，這樣使得長度未出現(xiàn)變形情況。但是其他子午線會變成向兩極方向彎曲的曲線，從而使這些子午線的投影后長度都明顯小于中央子午線長度。距離改正的目的是把橢球面兩點大地線長度向高斯平面距離轉(zhuǎn)換。相關(guān)計算公式為

第一，輸入的搜索內(nèi)容為：文章名+作者。如果檢測出有同名作者和文章名，則可判定文章已經(jīng)發(fā)表過，屬一稿多投，檢測結(jié)束；如果沒有發(fā)現(xiàn)同名作者和文章名，則進(jìn)入第二步檢測。

2.3 高程歸算和高斯投影綜合變形

2017年大連市全社會研究與試驗發(fā)展 （R&D）經(jīng)費為164.2億元，R&D投入強度為2.23%，萬人發(fā)明專利擁有量16件，無論是創(chuàng)新投入總量、投入強度，還是發(fā)明專利擁有量，同北京、上海、深圳等城市相比有明顯差距 （見表3）。企業(yè)創(chuàng)新意識、創(chuàng)新活力不足，創(chuàng)新主體作用不突出，產(chǎn)學(xué)研一體化有待加強，高校與企業(yè)、產(chǎn)業(yè)融合不夠，重大創(chuàng)新平臺建設(shè)不足，政府公共財政科技投入有待于提高。

從圖1中可知，S

代表和橢球面形成的測距邊長。S代表歸化到參考橢球面之上的邊長。H

代表測線兩端點高出參考橢球面的平均高差。R

代表測線方向上的橢球曲率半徑。ΔS

代表長度元素高程歸化改正。通過數(shù)學(xué)推導(dǎo)可得：公式一為

3 投影變形的處理方法

ΔS

為負(fù)值時，這說明當(dāng)?shù)孛鎸崪y長度歸算到參考橢球面之上時，該數(shù)值會明顯縮短。當(dāng)ΔS

和H

保持正比關(guān)系時，ΔS

就會隨著H

增大而增大

。

該公式中的R代表橢球面平均曲率半徑，其計算公式為

3.1 抵償投影帶法

3.2 抵償高程面法

將抵償高程面法和抵償投影帶法相對比可知，兩者的原理完全相反。抵償高程面法依然采用3°帶中央子午線，來完成相應(yīng)的高斯投影計算。但是不選擇標(biāo)準(zhǔn)的參考橢球面，而選取更適宜的其他高程面，這樣能夠使地面邊長高斯投影改正和抵償高程投影改正之間相互抵消，根據(jù)公式：

該方法適合應(yīng)用在范圍相對較小的測量區(qū)域，能夠?qū)ν队白冃芜M(jìn)行有效處理，但是需要對橢球參數(shù)進(jìn)行重新計算。

將高斯投影面和地面兩者之間的長度差定義成長度綜合變形。實測邊長和橢球面同一距離大致相等，就將S

和S看做相等，即S

=S，這樣可以得出邊長高程投影和高斯投影變形總和為

3.3 抵償投影帶和高程面法

對抵償投影帶和高程面法來講，都需要使ΔS

=ΔS

=0，該種方式能有效整合抵償投影帶和高程面法兩種方法的優(yōu)勢，即使所選擇的中央子午線位置處于所測量區(qū)域的中央地帶，并且使所選擇的高程投影面和測量平均高程面保持一致，或者稍微小一點。這種方法的投影變形相對較小，適用于區(qū)域較大的測量區(qū)域中。當(dāng)前，對礦山或距離國家標(biāo)準(zhǔn)投影中央子午線非常遠(yuǎn)的區(qū)域來講，在構(gòu)建城市或開采區(qū)獨立坐標(biāo)系時，都會采用該方法

。但是因為投影帶以及投影面出現(xiàn)一定變化時，就會使國家標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系和成果之間的可能出現(xiàn)偏差，無法實現(xiàn)嚴(yán)格的一一對應(yīng)關(guān)系，數(shù)據(jù)計算及操作困難性顯著提升。因此，對施工人員技術(shù)水平提出全新要求。

3.4 邊長尺度約束法

公式二為

實測邊長和高斯平面邊長幾乎相等，在ΔS公式的基礎(chǔ)上，來對兩次投影改正邊長反向計算，同時再次計算出實際邊長。之后將約束條件設(shè)置為實際邊長，對控制網(wǎng)中的未知點進(jìn)行坐標(biāo)平差計算，使控制點坐標(biāo)中的投影變形問題得到有效消除。兩種邊長的約束法幾乎保持一致，主要的區(qū)別是獲得兩個控制點之間距離的方式不同，一個是通過實測的方式來獲得，另一個是通過理論計算所獲得。

該種方法在操作方面相對便捷，并能夠?qū)呴L投影變形進(jìn)行有效的減少或消除，以此來使所測結(jié)果有效附合于國家標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系。但須注意的是，該方法參考橢球的參數(shù)不明確，在該對技術(shù)全面應(yīng)用時，可根據(jù)實際情況，來對邊長尺度約束法靈活性選擇。

3.5 橢球膨脹法

橢球膨脹法指的是根據(jù)已經(jīng)確定的地方參考橢球?qū)?yīng)幾何元素以及定位定向，以此來使投影面和地方橢球有效擬合得以實現(xiàn)。該方法的原理是對橢球A的長半徑a

進(jìn)行改變，同時使扁率a

、第一第二偏心率等維持不變。這樣可以使投影面和橢球面有效吻合，并對另外獨立坐標(biāo)系下的橢球B有效構(gòu)建。全面分析橢球B可知，橢球B和國家標(biāo)準(zhǔn)橢球定位定向之間保持一致，長半徑a

=a

+Δa，橢球B和標(biāo)準(zhǔn)橢球A之間的長半徑之差為Δa，獲得Δa的方式相對較多，不僅可以包括高程補償法，還包含法線方向增長法和平面曲率半徑法等。

橢球A下的已知坐標(biāo)能夠向橢球B下有效轉(zhuǎn)換，這樣可以使獨立坐標(biāo)系成果順利轉(zhuǎn)換成國家坐標(biāo)系。在構(gòu)建獨立坐標(biāo)系時，相關(guān)的流程主要為：第一，橢球參數(shù)、中央子午線精度等坐標(biāo)都已知，在此基礎(chǔ)上，可以對大地坐標(biāo)（B

，L

）有效計算。第二，對長半徑a1進(jìn)行計算，以此獲得橢球B的其他幾何元素。第三，將大地坐標(biāo)（B

，L

）向橢球B下有效換算，以此獲得橢球B下的大地坐標(biāo)（B

，L

）。第四，選取合適的投影中央子午線，來對高斯投影的長度變形有效控制，并可以使（B

，L

）向高斯平面坐標(biāo)有效轉(zhuǎn)換，獲得高斯平面直角坐標(biāo)。第五，對橢球B下的已知平面坐標(biāo)點實施二維約束平差處理，構(gòu)建吻合性較高的國家工程坐標(biāo)系。

橢球膨脹法具有明顯的科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)性，其主要是利用變換之后的高斯投影反算公式，來形成相應(yīng)的坐標(biāo)成果。該坐標(biāo)成果和國家坐標(biāo)系未得到有效統(tǒng)一，同時獨立應(yīng)用性相對不足，并且計算過程具有明顯的復(fù)雜性。因此，需要應(yīng)用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換軟件，來完成相應(yīng)的轉(zhuǎn)化工作?？偠灾?，對礦山開采區(qū)來講，將橢球膨脹法和邊長尺度約束法有效融合應(yīng)用，可以使投影變形現(xiàn)象得到有效控制或消除，并可以使GPS控制測量結(jié)果的精度得到有效保證。與此同時，相關(guān)測量人員需要在具體地域情況和工程要求的基礎(chǔ)上，將其他技術(shù)也聯(lián)合應(yīng)用其中，這樣可以對礦山開采區(qū)GPS控制測量的科學(xué)有效性進(jìn)一步加強，在減少工作量的同時提高工作效率。

由運行結(jié)果可知，系統(tǒng)的根軌跡增益為1.6，零點為-0.5，極點為-1、-0.4，增益為2。簡單的程序語言就可以完成三種形式之間的轉(zhuǎn)換，簡單快捷，有利于學(xué)生更好地理解知識點。

“1、3、5原則”為業(yè)務(wù)員工作內(nèi)容明確了目標(biāo)。其中“1”指公司的每位業(yè)務(wù)員在做新產(chǎn)品推廣的階段必須在該區(qū)域內(nèi)鎖定1個目標(biāo)客戶。在這位客戶家中選出3塊以上試驗田，并需在區(qū)域附近開展5次以上農(nóng)民會。首先，目標(biāo)客戶不宜多，只需一家即可。若做多家，每位客戶都會覺得自己不是唯一，難免缺乏信心，無法全心全意投入。其次，試驗田要選出3塊以上做平行試驗，以應(yīng)對不可預(yù)知的突發(fā)情況。再次，農(nóng)民會時間無需太長，場地更無限制，哪怕在田間地頭5分鐘便足夠，但每個目標(biāo)區(qū)域舉辦的農(nóng)民會一定要在5次以上，目的是為輻射到更多農(nóng)戶。只要這一位目標(biāo)客戶的試驗效果顯著，便能起到轟動的效果，今后的推廣工作自然水到渠成。

4 結(jié)語

從本文的論述中可知，礦山開采區(qū)的工程項目數(shù)量不斷增加，為了使該開采區(qū)GPS控制測量結(jié)果的精度得到有效保證，不僅基準(zhǔn)設(shè)計和控制網(wǎng)點圖形設(shè)計要科學(xué)合理，還要制定有效措施，消除投影變形對工程施工的影響。從長度變形的角度來講，可以使用的方法相對較多，并且各個方法都有自身獨特的特點。因此，測繪人員要對處理方法進(jìn)行合理選擇，相關(guān)未知數(shù)或參數(shù)計算要有科學(xué)依據(jù)，為礦山開采區(qū)GPS控制測量的可靠性和實用性奠定基礎(chǔ)保障。

[1]折宏強,毛招軍．GPS在礦山控制測量中的應(yīng)用[J]．建材發(fā)展導(dǎo)向,2020,18(5)：1．

[2]張國宏,賈秋梅．GPS技術(shù)在礦山控制網(wǎng)測量中的應(yīng)用[J]．中國地名,2020(1)：1．

[3]于成帥,孟祥輝．GPS控制網(wǎng)在礦山測量中的應(yīng)用[J]．測繪與勘探,2020,2(1)：2．

[4]張杰．礦山控制測量和地形圖測繪技術(shù)[J]．世界有色金屬,2020(11)：2．

[5]陳懷川,尹相軍．礦山工程測繪中GPS測繪技術(shù)的應(yīng)用[J]．2021．

[6]郭文龍．GPS-RTK技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用分析[J]．中國金屬通報,2020(5)：2．

[7]殷德耀,白傳飛,董俞雪．礦山控制測量中虛擬參考站(VRS)技術(shù)的應(yīng)用與改進(jìn)[J]．礦產(chǎn)與地質(zhì),2020,34(3)：7．

[8]唐凱．GPS在地形測量中的應(yīng)用及發(fā)展[J]．中國金屬通報,2020(10)：2．