GPS技術(shù)在露天礦山測(cè)量中的實(shí)踐分析

＊張雪松

（山西地寶能源有限公司 山西 030045）

GPS衛(wèi)星定位技術(shù)的快速發(fā)展，為測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用提供工作保障，將GPS技術(shù)融入到露天礦山測(cè)量當(dāng)中，有利于更好的將自身的能力展現(xiàn)，從而在全球范圍內(nèi)完成定位與追蹤，具備良好的保密性。因此，為了能夠有效將技術(shù)的價(jià)值體現(xiàn)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，必須要做好全面探究，以便于制定針對(duì)性舉措，從而更好的將技術(shù)應(yīng)用價(jià)值體現(xiàn)彌補(bǔ)傳統(tǒng)應(yīng)用所面臨的影響，發(fā)揮不可替代的作用及價(jià)值。

1.GPS技術(shù)論述

(1)GPS技術(shù)概述

在生活中應(yīng)用到地圖，都需要通過(guò)GPS進(jìn)行定位處理，可以更好的理解為方向感系統(tǒng)具有目標(biāo)準(zhǔn)確性的功能，在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中可以更好的融入到各領(lǐng)域當(dāng)中，無(wú)論在哪一環(huán)節(jié)應(yīng)用都能夠?qū)?zhǔn)確的功能體現(xiàn)，從而能夠更加科學(xué)準(zhǔn)確的進(jìn)行測(cè)量。因此，其使用面積范圍也得到廣泛擴(kuò)展，可以結(jié)合GPS優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化與拓展，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上對(duì)技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用創(chuàng)新。

(2)GPS定位原理

定位系統(tǒng)是GPS的重要功能，其原理主要就是通過(guò)科學(xué)手段進(jìn)行測(cè)量，而且在測(cè)量過(guò)程中主要就是發(fā)出信息對(duì)應(yīng)方式進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)還可以通過(guò)GPS技術(shù)的特點(diǎn)，對(duì)發(fā)射中信息與用戶之間發(fā)射信息進(jìn)行衡量，無(wú)論哪種方法都能夠更好的對(duì)位置進(jìn)行確定，而且GPS技術(shù)采用高軌測(cè)距體制，多種方法在實(shí)際運(yùn)用的過(guò)程中可以更好的進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，從而能夠?qū)?shí)際應(yīng)用的價(jià)值體現(xiàn)，所以在時(shí)間探究階段必須要做好全面分析，以便于制定針對(duì)性舉措推進(jìn)后續(xù)工作，穩(wěn)步進(jìn)行的同時(shí)，還可以通過(guò)觀測(cè)數(shù)據(jù)定位接收機(jī)對(duì)應(yīng)距離測(cè)量方案，以便于更加有效的推進(jìn)后續(xù)工作內(nèi)容進(jìn)行，采用更加科學(xué)的測(cè)量方法，從而發(fā)揮一定的價(jià)值[1]。

(3)應(yīng)用范圍

GPS技術(shù)最初的應(yīng)用在比較特殊的領(lǐng)域，因?yàn)槠渥陨韮r(jià)格較高，普通人無(wú)法接受。隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展與改善，使得GPS逐漸成熟，也能夠更好的廣泛應(yīng)用，特別是在現(xiàn)實(shí)生活中，其自身具有較好的應(yīng)用。而且隨著科學(xué)的進(jìn)步，其應(yīng)用價(jià)值也在不斷擴(kuò)大。在20世紀(jì)90年代中后期，GPS已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)普及在航天領(lǐng)域和交通領(lǐng)域建設(shè)工作中有較為廣泛的應(yīng)用，但是在煤礦開(kāi)采方面，GPS技術(shù)在國(guó)外明顯領(lǐng)先于國(guó)內(nèi)。近10年來(lái)，隨著測(cè)繪技術(shù)的不斷發(fā)展，GPS的運(yùn)用也明顯增多并凸顯出自身的優(yōu)勢(shì)在大量的相關(guān)項(xiàng)目工程中可以更好的為工作人員提供測(cè)量數(shù)據(jù)，這也使得其受到大家的重視，并得到了廣泛的認(rèn)可。GPS可以為工作人員提供高精度和自動(dòng)化以及高效益的數(shù)據(jù)信息有利于測(cè)量工作更好的展開(kāi)[2]。

2.露天礦山測(cè)量中GPS技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

GPS技術(shù)已經(jīng)廣泛的融到露天礦山測(cè)量當(dāng)中，而且在技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，GPS技術(shù)在測(cè)量過(guò)程中得到了創(chuàng)新與改進(jìn)，不僅改善了原有技術(shù)決定性，同時(shí)可以提高測(cè)量的精準(zhǔn)度，而且GPS技術(shù)擁有計(jì)算速度很高的分布特點(diǎn)，用于露天礦山測(cè)量當(dāng)中可以更好的將自身的能力體現(xiàn)。

(1)位置基準(zhǔn)點(diǎn)偏差

現(xiàn)代GPS技術(shù)可以根據(jù)自身優(yōu)勢(shì)建立三維坐標(biāo)差參考自身網(wǎng)形和橢面的位置可以在經(jīng)度方向上產(chǎn)生燒取偏差。所以，導(dǎo)致整個(gè)GPS技術(shù)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，然而若偏差在100m之內(nèi)，則產(chǎn)生的影響可以完全忽略不計(jì)，而且針對(duì)差距較大，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行重新計(jì)算，所以在實(shí)際進(jìn)行應(yīng)用過(guò)程中，必須要采取常規(guī)的手段，用科學(xué)對(duì)技術(shù)優(yōu)化控制，從而最大化保障技術(shù)應(yīng)用價(jià)值[3]。

(2)GPS露天礦山網(wǎng)的優(yōu)化

在傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)應(yīng)用的背景下，雖然已經(jīng)具備了較強(qiáng)的可靠性，而且精度也在不斷提高，但是在實(shí)際發(fā)展過(guò)程中，為了能夠更好的適應(yīng)露天礦山工作，則必須要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行規(guī)范化處理，以便嚴(yán)格遵守各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，從而推進(jìn)測(cè)量工作的順利開(kāi)展，避免影響過(guò)于嚴(yán)重而導(dǎo)致問(wèn)題的產(chǎn)生。因此，對(duì)于技術(shù)的優(yōu)化主要就是對(duì)網(wǎng)型規(guī)劃和時(shí)段的安排，實(shí)踐工作需要根據(jù)GPS技術(shù)所形成的網(wǎng)型規(guī)劃方案，以便于選擇科學(xué)的控制點(diǎn)，從而能夠更好的對(duì)各項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，使得兩個(gè)內(nèi)容能夠相互整合，避免特殊分布而導(dǎo)致問(wèn)題的產(chǎn)生，只有通過(guò)平衡均勻狀態(tài)的處理，才可以發(fā)揮一定的價(jià)值。同時(shí)合理分布平面中控制點(diǎn)可以最大化保證位置的準(zhǔn)確性，而且至少分布三個(gè)已知測(cè)試點(diǎn)，這樣可以根據(jù)各點(diǎn)位置在操作中對(duì)整個(gè)測(cè)區(qū)外圍進(jìn)行全面分析，以便于更好的將已知點(diǎn)距離進(jìn)行調(diào)控，長(zhǎng)遠(yuǎn)能夠確保每個(gè)控制點(diǎn)距離小于30km。

(3)GPS技術(shù)引入地籍測(cè)量

在實(shí)際工作開(kāi)展的過(guò)程中，礦山環(huán)境數(shù)據(jù)測(cè)量尤為重要，而且是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，在實(shí)際開(kāi)展工作階段必須要加強(qiáng)認(rèn)識(shí)，確?？梢酝ㄟ^(guò)全面調(diào)查科學(xué)合理的將GPS技術(shù)融入到實(shí)踐應(yīng)用當(dāng)中，這樣可以對(duì)各個(gè)點(diǎn)誤差進(jìn)行有效調(diào)控，從而通過(guò)對(duì)隱蔽介質(zhì)點(diǎn)的間距，對(duì)誤差進(jìn)行優(yōu)化調(diào)控，更好的將GPS技術(shù)的精準(zhǔn)度體現(xiàn)，而且針對(duì)影響GPS相關(guān)的因素，必須要做好全面分析，充分了解多種問(wèn)題產(chǎn)生的主要原因，以便于做好全面拓展，從而能夠根據(jù)多角度檢測(cè)工作的落實(shí)更好的推進(jìn)測(cè)量工作的順利開(kāi)展，發(fā)揮不可替代的作用與價(jià)值，彌補(bǔ)傳統(tǒng)工作所面臨的問(wèn)題。

3.露天礦山測(cè)量?jī)?nèi)容和特點(diǎn)

(1)測(cè)量?jī)?nèi)容

表1 GPS導(dǎo)航定位系統(tǒng)的特點(diǎn)

露天礦場(chǎng)的測(cè)量基本內(nèi)容主要包含線路和采廠以及排土場(chǎng)的測(cè)量。例如在開(kāi)展工作的過(guò)程中相關(guān)人員需要做好初期工作，將控制網(wǎng)絡(luò)和地形圖做好統(tǒng)計(jì)并放置在應(yīng)用軟件之中，以此有利于露天礦場(chǎng)地面的各種測(cè)量，包括施工測(cè)量以及竣工驗(yàn)收工作的開(kāi)展。總而言之，測(cè)量工作一般在露天礦場(chǎng)設(shè)計(jì)階段展開(kāi)，GPS的運(yùn)用主要在于指導(dǎo)和數(shù)據(jù)測(cè)量[4]。

(2)測(cè)量特點(diǎn)

露天礦山的測(cè)量特點(diǎn)主要體現(xiàn)在自身具有一定的不確定性，而且在測(cè)量的過(guò)程中會(huì)受到一些因素的限制，從而導(dǎo)致其數(shù)據(jù)信息不夠準(zhǔn)確。另外一些外部環(huán)境因素的變化也會(huì)給測(cè)量帶來(lái)極大的影響，例如采礦場(chǎng)區(qū)域開(kāi)展不同類型的工程，會(huì)使環(huán)境形成較大的變化。隨著采礦場(chǎng)深入的極大不確定性在曲線上露天礦場(chǎng)的測(cè)量，主要體現(xiàn)在對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性方面。另外露天礦場(chǎng)的測(cè)量對(duì)于環(huán)境適應(yīng)性有較大的要求，如露天礦場(chǎng)在采場(chǎng)中灰塵較大，同時(shí)噪聲也較大，會(huì)給測(cè)量工作帶來(lái)極大的影響。

4.GPS在露天礦山測(cè)量中的應(yīng)用

露天礦山的設(shè)計(jì)以及開(kāi)采需要根據(jù)其地質(zhì)情況制定，這說(shuō)明該項(xiàng)工作需要大量的測(cè)量工作支持。目前GPS自身具有較高的精確度，而且所需的測(cè)量時(shí)間較少，說(shuō)明其自身具有良好的經(jīng)濟(jì)性，已經(jīng)完全替代傳統(tǒng)的測(cè)量?jī)x器，這也使得GPS在露天礦山的測(cè)量過(guò)程中有著較為廣泛的應(yīng)用，而且在放樣和地表控制測(cè)量工作中都有較好的發(fā)揮[5]。

(1)應(yīng)用要點(diǎn)

①在地表控制測(cè)量中的應(yīng)用

通過(guò)大量的實(shí)踐內(nèi)容可以得知，在小于50km的地表基線上，利用GPS技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)高精度的定位，并且將其控制在1×10-6，而在100～500km的地表基線上，精度可以達(dá)到1×10-6至1×10-7。足以證明GPS運(yùn)用具有較高的精確度，而且整體運(yùn)用也比較方便。

②在地形測(cè)量中的應(yīng)用

以往傳統(tǒng)的地形測(cè)量需要使用較多的設(shè)備，而且該項(xiàng)工作需要較多人員參與才能更好的完成，這使得該項(xiàng)工作需要耗費(fèi)大量的人力和物力。而通過(guò)該項(xiàng)技術(shù)的運(yùn)用，相關(guān)技術(shù)人員不會(huì)受到其他因素影響，通過(guò)建站的形式做好區(qū)域測(cè)量，而且數(shù)據(jù)和信息比較可靠，可以節(jié)省大量的使用費(fèi)用，并且不需要過(guò)多的人參與，節(jié)省了較多人工費(fèi)用同時(shí)在精確度上較高具有較好的參考價(jià)值。

③在點(diǎn)放樣上的應(yīng)用

放樣是測(cè)量的一個(gè)應(yīng)用分支，在完成該項(xiàng)工作時(shí)需要做好參數(shù)的轉(zhuǎn)換，在具體開(kāi)展中由于要求不一且地點(diǎn)不同，在測(cè)量開(kāi)始時(shí)，需要做好準(zhǔn)備工作，盡可能的將變動(dòng)狀態(tài)改為固定狀態(tài)，在固定解放后可以對(duì)其區(qū)域進(jìn)行測(cè)量放樣。并且相關(guān)工作人員可以利用該項(xiàng)技術(shù)獲取大量的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行保存，而且保存時(shí)間相對(duì)比較理想，便于工作人員更好的獲取與運(yùn)用，再次運(yùn)用時(shí)將其數(shù)據(jù)填寫至GPS坐標(biāo)之中直接可進(jìn)行操作，以此獲取更加高精度的數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)礦山生產(chǎn)。

(2)測(cè)量驗(yàn)收

①GPS測(cè)量驗(yàn)收系統(tǒng)構(gòu)成以及工作原理

GPS露天礦山測(cè)量應(yīng)用具體可以參考下圖1，其系統(tǒng)通過(guò)多種不同的設(shè)備組成，最終通過(guò)PC端實(shí)現(xiàn)操作。這些設(shè)備在具體使用的過(guò)程中雖然具有較強(qiáng)的計(jì)算能力，但計(jì)算出的結(jié)果仍存在一定的誤差，其工作原理大體相同，都是通過(guò)坐標(biāo)獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)值，然后通過(guò)GPS基站設(shè)立，將其數(shù)據(jù)導(dǎo)入，再結(jié)合點(diǎn)位進(jìn)行分析，最終將數(shù)據(jù)導(dǎo)入到系統(tǒng)中進(jìn)行處理與解算。

②GPS測(cè)量驗(yàn)收系統(tǒng)內(nèi)業(yè)處理方法

外業(yè)是露天礦山中的專業(yè)術(shù)語(yǔ)，其自身包含內(nèi)部與外部?jī)烧咩暯樱以诮ㄔO(shè)過(guò)程中具有較為重要的作用，相關(guān)人員通過(guò)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)更好的管理，大體情況可以靠軟件實(shí)現(xiàn)操作，工作人員通過(guò)軟件的使用，將其內(nèi)容完善，以此確保完成度。相比較于外業(yè)，內(nèi)業(yè)測(cè)量室相關(guān)人員在工作過(guò)程中將所獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)用與處理，通常情況下會(huì)利用相應(yīng)的繪圖軟件將其自動(dòng)化生成，然后結(jié)合數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，以此確定需要的數(shù)量，再進(jìn)行工程量的運(yùn)距計(jì)算，表2為GPS測(cè)量驗(yàn)收與傳統(tǒng)測(cè)量驗(yàn)收的方法比較，以供參考。

表2 GPS測(cè)量驗(yàn)收與傳統(tǒng)測(cè)量驗(yàn)收的對(duì)比

(3)邊坡監(jiān)測(cè)

邊坡是指在露天礦山開(kāi)采過(guò)程中產(chǎn)生的生產(chǎn)臺(tái)階，由于臺(tái)階邊角自身具有一定特殊性，所以邊坡巖體會(huì)因角度而形成偏移或者是滑落，在這樣的情況下會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)運(yùn)行受到影響，同時(shí)還伴有較大的安全隱患。導(dǎo)致這種問(wèn)題的出現(xiàn)是諸多因素造成，如人體自身的物理性質(zhì)以及邊坡角的大小和時(shí)間等都是造成這種現(xiàn)象的主要因素。相關(guān)工作人員通過(guò)數(shù)據(jù)的獲取進(jìn)行監(jiān)測(cè)測(cè)量可以確保將其進(jìn)行全面改善，同時(shí)還能將其存在的問(wèn)題進(jìn)行全面調(diào)整，以此實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。

露天礦山GPS邊坡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)自身具有一定的特殊性，具體是針對(duì)以下幾點(diǎn)展開(kāi)，幾乎與GPS驗(yàn)收系統(tǒng)相同，站在精度要求和環(huán)境要求上具有較大的區(qū)別，在具體的運(yùn)用過(guò)程中兩者的精度上存在差異，而且采集形式上也有所不同，驗(yàn)收系統(tǒng)所采用的為動(dòng)態(tài)形式，而邊坡監(jiān)測(cè)采取靜態(tài)形式，在具體運(yùn)用GPS設(shè)備的過(guò)程中，相關(guān)工作人員需要做好精度的調(diào)整，同時(shí)確保其自身的獨(dú)立性和關(guān)聯(lián)性。邊坡檢測(cè)系統(tǒng)通常情況下沒(méi)有測(cè)量驗(yàn)收的獨(dú)立性強(qiáng)，但是其他功能上具有較強(qiáng)的改善，特別是在信號(hào)的采集方面具有較好的優(yōu)勢(shì)。最后在工作形式上兩者也有一定的區(qū)別，前者采取固定的形式在外部運(yùn)用，若沒(méi)有人看管的情況下需要做好細(xì)節(jié)處理工作，因?yàn)樵谑褂眠^(guò)程中其自身還會(huì)受到天氣以及環(huán)境因素的影響，所以這是工作人員需要重視的方面，具體需要結(jié)合環(huán)境安裝防護(hù)措施，并考慮到周邊因素影響，通過(guò)有效的方法做好改善，減少安全隱患的出現(xiàn)。

5.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，GPS技術(shù)在露天礦山測(cè)量中應(yīng)用日漸成熟，而且在某種程度上有利于測(cè)量工作的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，特別是針對(duì)一些不穩(wěn)定因素可以幫助工作人員實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)，有利于避免一些安全隱患出現(xiàn)。在露天礦山測(cè)量過(guò)程中，應(yīng)該進(jìn)一步加強(qiáng)相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用，并加強(qiáng)其內(nèi)容的研究，以此加深GPS技術(shù)的探索，同時(shí)GPS技術(shù)為工作人員帶來(lái)的可靠數(shù)據(jù)信息有利于礦山生產(chǎn)，從而為礦產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。