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摘要：隨著我國(guó)科技發(fā)展，礦山測(cè)量工程要求的標(biāo)準(zhǔn)更高。gps技術(shù)作為現(xiàn)階段較為成熟的新型科學(xué)技術(shù)，運(yùn)用到礦山測(cè)量工程中具有較高的靈活性和實(shí)用性，能夠提高工程測(cè)量的精準(zhǔn)度，有利于提高礦山測(cè)量工程質(zhì)量和效。本文闡述GPS技術(shù)及其在礦山測(cè)量中的應(yīng)用原理，結(jié)合實(shí)例對(duì)其進(jìn)行分析，為礦山測(cè)量工程提供幫助。

關(guān)鍵詞：GPS技術(shù)；測(cè)量工程

如今GPS技術(shù)能夠向全球用戶提供高精度的時(shí)間信息、速度和三維坐標(biāo)等技術(shù)參數(shù)[1，2]，在地形地貌測(cè)繪、礦山施工等領(lǐng)域中已被大范圍推廣使用，尤其是礦山工程測(cè)量。礦山工程設(shè)計(jì)階段能夠利用GPS技術(shù)實(shí)現(xiàn)跨地域、空間限制的工程測(cè)量，能夠?qū)ΦV山施工建設(shè)全過程進(jìn)行監(jiān)督和控制，提高工程測(cè)量的效率和質(zhì)量，為推動(dòng)我國(guó)礦區(qū)測(cè)量行業(yè)的發(fā)展發(fā)揮巨大作用[3，4]。

1GPS技術(shù)在礦山測(cè)量工程中的應(yīng)用

1.1GPS技術(shù)特點(diǎn)GPS技術(shù)主要有以下特點(diǎn)：①測(cè)站間無需通視：提高了選點(diǎn)的靈活性和方便性，但在使用過程中需保證測(cè)站上空是開闊的，防止GPS衛(wèi)星信號(hào)受到干擾；②定位精度高：一般情況下，雙頻GPS接收機(jī)基線精度為5mm+1ppm，且大量試驗(yàn)表明，在小于50km的基線上，其相對(duì)定位精度可達(dá)到12×10-6，在100-500km的基線上，其相對(duì)定位精度可達(dá)到12×10-6-12×10-7；③觀測(cè)時(shí)間短：采用GPS布設(shè)控制網(wǎng)時(shí)，每個(gè)控制點(diǎn)的觀測(cè)時(shí)間一般為30-40min，若采用動(dòng)態(tài)定位技術(shù)，觀測(cè)時(shí)間會(huì)更短；④操作簡(jiǎn)單。GPS地面儀器操作相對(duì)簡(jiǎn)單，僅需操作人員掌握基本的測(cè)量和操作技術(shù)即可完成實(shí)現(xiàn)對(duì)GPS的有效使用，比如在測(cè)量過程中，僅需將儀器、電線等設(shè)備進(jìn)行連接，這些設(shè)備即可自動(dòng)完成數(shù)據(jù)的觀測(cè)、記錄和處理工作。另外，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，觀測(cè)設(shè)備逐漸朝著信息化、自動(dòng)化和智能化的方向發(fā)展，這種情況下可減少操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度；⑤實(shí)時(shí)測(cè)量。由于GPS衛(wèi)星在空間分布上呈現(xiàn)一定的均勻性，可實(shí)現(xiàn)GPS技術(shù)測(cè)量的實(shí)時(shí)性和可靠性，即可全天候開展測(cè)量作業(yè)；同時(shí)在礦山工程測(cè)量過程中，除了雷電、暴雨等惡劣天氣外，該系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用基本不受空間、地點(diǎn)和時(shí)間的限制，因此，將GPS技術(shù)應(yīng)用于礦山測(cè)量工作中具有一定的有效性。圖1GPS技術(shù)基本原理圖

1.2GPS技術(shù)的應(yīng)用原理GPS系統(tǒng)主要包括以下三個(gè)部分：一是空間部分，該部分主要由24顆空間衛(wèi)星組成；二是地面控制部分，該部分主要由控制站、通訊系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)站等組成；三是用戶裝置部分，該部分主要由信號(hào)接收系統(tǒng)、衛(wèi)星天線和用戶設(shè)備組成。目前，該系統(tǒng)已被廣泛應(yīng)用于汽車導(dǎo)航、測(cè)量工程等領(lǐng)域中。在實(shí)際測(cè)量工程中，需在測(cè)量位置架設(shè)GPS接收機(jī)，在某一時(shí)刻會(huì)同時(shí)接收三顆以上GPS衛(wèi)星所發(fā)出的導(dǎo)航電文，[1]李廣春，戴吾蛟，曾凡河.抗差移動(dòng)平均在GPS自動(dòng)化監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用[J].大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué)，2016，36（1）：85-88.[2]李秋紅，辛長(zhǎng)江，許康生，等.差分GPS在中國(guó)地磁監(jiān)測(cè)網(wǎng)地理方位角測(cè)量中的應(yīng)用[J].地震工程學(xué)報(bào)，2015，37（3）：862-866.[3]田發(fā),李建.GPS控制網(wǎng)在礦山測(cè)量中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代礦業(yè),2011(4):52-53.[4]趙卓輝，王海濤，楊耀，等.GPS定位測(cè)量技術(shù)在房屋建筑工程中的應(yīng)用[J].建筑技術(shù)，2014，45（5）：396-399.在對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)處理和計(jì)算后，可得出該時(shí)刻GPS接收機(jī)到GPS衛(wèi)星的距離，且經(jīng)過接收衛(wèi)星星歷可獲取該時(shí)刻這些衛(wèi)星的空間位置，進(jìn)而利用距離交會(huì)法對(duì)測(cè)量位置的三維坐標(biāo)進(jìn)行計(jì)算。一般情況下，GPS測(cè)量中常用的兩類坐標(biāo)系統(tǒng)為空間固定坐標(biāo)系統(tǒng)和地固坐標(biāo)系統(tǒng)，而在礦山工程測(cè)量中多采用地固坐標(biāo)系統(tǒng)。比如WGS-84世界大地坐標(biāo)在實(shí)際使用過程中，需根據(jù)坐標(biāo)系統(tǒng)間參數(shù)轉(zhuǎn)換的結(jié)果來計(jì)算出所使用的坐標(biāo)系統(tǒng)的坐標(biāo)，以將地面控制點(diǎn)位置和GPS觀測(cè)結(jié)果更好的呈現(xiàn)出來，有利于保證GPS測(cè)量結(jié)果的精準(zhǔn)度。

1.3GPS技術(shù)在礦山測(cè)量工程中的具體應(yīng)用礦山測(cè)量工程中主要應(yīng)用了GPS技術(shù)的兩大功能，一是動(dòng)態(tài)測(cè)量，主要利用衛(wèi)星系統(tǒng)將已獲取的三維坐標(biāo)點(diǎn)定位實(shí)地放樣到地面上，其定位測(cè)量精度可有效滿足礦山勘查的需要；二是靜態(tài)測(cè)量，主要利用所接收到的衛(wèi)星信息來確定地面某一點(diǎn)的三維坐標(biāo)，多應(yīng)用于礦山控制網(wǎng)的布設(shè)中。具體內(nèi)容為：1.3.1在加密控制點(diǎn)中的應(yīng)用在礦山測(cè)量工程中，原有平面控制網(wǎng)中的一些控制點(diǎn)極易遭到破壞，不利于保證控制網(wǎng)的精確度，而GPS技術(shù)在控制點(diǎn)加密中的應(yīng)用，可精確找到控制點(diǎn)定位的坐標(biāo)點(diǎn)，并對(duì)其進(jìn)行加密工作，以保證控制點(diǎn)的精準(zhǔn)度。1.3.2在植被茂密地區(qū)的應(yīng)用在礦山建設(shè)過程中，植被茂密地區(qū)是較為常見的，利用傳統(tǒng)的測(cè)量手段難度較大，而GPS導(dǎo)線控制測(cè)量方式的運(yùn)用可有效克服通視困難，保證工程測(cè)量工作的及時(shí)性和有效性。具體內(nèi)容為：在保證良好通視的條件下，按照一定距離合理設(shè)置GPS控制點(diǎn)，在對(duì)這些控制點(diǎn)進(jìn)行加密處理后，再在相鄰兩個(gè)控制點(diǎn)范圍內(nèi)開展放線測(cè)量工作。1.3.3實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)技術(shù)在測(cè)量放線中的應(yīng)用：（1）道路的縱橫斷面放樣。放線工作在礦山測(cè)量工程中占據(jù)重要地位，而GPS技術(shù)的應(yīng)用在很大程度上提高了工程測(cè)量的工作效率和質(zhì)量。在道路縱斷面放樣工作中，首先要將需放樣測(cè)量的數(shù)據(jù)輸入并存儲(chǔ)到電子程序中，再在施工現(xiàn)場(chǎng)利用實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)內(nèi)置的放樣程序開展放樣測(cè)量工作；道路橫斷面剛放樣工作流程和縱斷面相同，但在工程開展前需將道路橫斷面的形式確定下來；（2）路線中樁放樣。利用實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)技術(shù)對(duì)礦山中線進(jìn)行測(cè)量，可在保證放樣點(diǎn)獨(dú)立性的基礎(chǔ)上，快速確定中線放樣點(diǎn)的位置，同時(shí)可將放樣點(diǎn)誤差控制在合理范圍內(nèi)；（3）測(cè)繪大比例尺地形圖。在礦山工程建設(shè)中，中小比例尺地形圖并不能有效滿足工程建設(shè)的需求，在一些局部地區(qū)需更新或補(bǔ)測(cè)大比例尺地形圖，而實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)技術(shù)的運(yùn)用可實(shí)現(xiàn)測(cè)量信息的快速采集，進(jìn)而提高可繪圖的效率。

2實(shí)例分析

2.1實(shí)例概況某礦區(qū)面積16km2，該工程要求在全線進(jìn)行礦山四等控制點(diǎn)加密工作，將控制點(diǎn)布設(shè)礦區(qū)兩邊150-1200m，布設(shè)點(diǎn)之間的距離為1300-1600m，在礦山周圍均布設(shè)GPS點(diǎn)。

2.2平面控制測(cè)量野外觀測(cè)主要使用HD8200B遙控型一體化單頻GPS靜態(tài)接收機(jī)，共布設(shè)4臺(tái)，接收機(jī)的平面精度和高程精度均滿足了控制測(cè)量的精度要求，對(duì)每個(gè)控制點(diǎn)的觀測(cè)時(shí)間控制在0.5h左右，并利用相關(guān)軟件進(jìn)行基線處理和平差計(jì)算。該礦山共采集到五個(gè)三級(jí)控制點(diǎn)，分別為：159ASN、160ASN、WJ01、WJ02、WJ03，其中將WJ01、WJ02、WJ03作為網(wǎng)平差中的已知起算點(diǎn)，通過計(jì)算得出該四等網(wǎng)中最弱點(diǎn)位中誤差為33.3mm，最弱邊相對(duì)中誤差1/26834，可見控制網(wǎng)的各項(xiàng)指標(biāo)均滿足國(guó)家四等網(wǎng)的技術(shù)要求。另外，該路段近20km的GPS控制網(wǎng)僅安排2個(gè)外業(yè)組、2名作業(yè)員、4臺(tái)GPS接收機(jī)，約花費(fèi)三天時(shí)間完成全部的測(cè)量工作，大大提高了工程測(cè)量效率。

3GPS技術(shù)在礦山測(cè)量中應(yīng)注意的問題

盡管GPS技術(shù)在礦山測(cè)量中已得到廣泛應(yīng)用，但在具體測(cè)量中仍存在一些測(cè)量精度不達(dá)標(biāo)或采集數(shù)據(jù)無法解算的問題。在利用GPS技術(shù)進(jìn)行道路測(cè)量的過程中，由于多種因素的共同作用會(huì)在一定程度上影響GPS測(cè)量的精準(zhǔn)度，與傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)相比，其雖在很大程度上提高了測(cè)量的通視性，但叢林、山峰、建筑群等因素或多或少的會(huì)影響測(cè)量精度，甚至?xí)霈F(xiàn)局部無法測(cè)量的喜愛你想。另外，測(cè)量人員若無法熟練掌握GPS測(cè)量技術(shù)的操作流程或知識(shí)，也會(huì)導(dǎo)致GPS測(cè)量精度和工作效率的下降。因此，在采用GPS技術(shù)進(jìn)行礦山測(cè)量的過程中，應(yīng)對(duì)測(cè)量工作中存在的問題進(jìn)行客觀分析，盡可能提高測(cè)量通視性，降低外在因素對(duì)GPS測(cè)量精度的影響，同時(shí)還需對(duì)操作人員進(jìn)行定期培訓(xùn)，提高操作人員對(duì)GPS測(cè)量技術(shù)的熟練度，以提高GPS測(cè)量水平，進(jìn)而保證礦山施工質(zhì)量。

4結(jié)語

綜上所述，在礦山測(cè)量工程中運(yùn)用GPS技術(shù)具有可行性，比傳統(tǒng)礦山測(cè)量技術(shù)測(cè)量結(jié)果更加準(zhǔn)確、效率更高，已經(jīng)成為現(xiàn)階段構(gòu)建礦山控制網(wǎng)絡(luò)的重要手段，不僅極大減輕工程人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，還為礦山工程測(cè)量效率和質(zhì)量提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。因此，礦山測(cè)量行業(yè)應(yīng)該增大GPS技術(shù)的適用范圍，結(jié)合工程實(shí)際情況具體調(diào)整，為礦山測(cè)量事業(yè)提供支持。

參考文獻(xiàn)：

[1]李廣春，戴吾蛟，曾凡河.抗差移動(dòng)平均在GPS自動(dòng)化監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用[J].大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué)，2016，36（1）：85-88.

[2]李秋紅，辛長(zhǎng)江，許康生，等.差分GPS在中國(guó)地磁監(jiān)測(cè)網(wǎng)地理方位角測(cè)量中的應(yīng)用[J].地震工程學(xué)報(bào)，2015，37（3）：862-866.

[3]田發(fā),李建.GPS控制網(wǎng)在礦山測(cè)量中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代礦業(yè),2011(4):52-53.

[4]趙卓輝，王海濤，楊耀，等.GPS定位測(cè)量技術(shù)在房屋建筑工程中的應(yīng)用[J].建筑技術(shù)，2014，45（5）：396-399.

作者：向新華 單位：湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四一四隊(duì)