浅谈GPS控制技术在矿山测量中的应用与发展趋势

刘鑫

【摘 要】在科学技术飞速发展的今天，GPS测量新技术给测绘工作带来了巨大的变化，它改变了传统的测量模式，它能够实时完成厘米级定位精度和在不通视的情况下远距离测量坐标，它具有需要的测量人员少、速度快、不需要同时观测、精度高等特点，能够极大地提高工作效率，值得大力推广。

【关键词】GPS；矿山测量；应用；问题措施；趋势

1.GPS导航定位系统的特点

现阶段GPS导航定位系统在许多领域都得到了广泛应用，与GPS系统相关的产业结构也随之而来，这种情况的发生主要得益于GPS本身的特点，概括起来主要有以下几个方面。

（1）定位精度高：通过很多应用实践已经证明，GPS相对定位精度在50km以内可达10-6，100～500km可达10-7，1000km以上可达10-9，在300～1500m工程精密定位中，1h以上观测的解算， 其平面位置误差小于1mm。（2）观测时间短：由于GPS系统的不断完善，软件不断更新，目前20km以内相对静态定位，仅需15～20min，动态相对定位测量时，可随时定位，每站观测仅需几秒钟。（3）测站间无须通视。（4）可提供三维坐标：GPS可同时精确测定测站点的三维坐标。（5）操作简便：随着GPS机不断改进，新设计出来的机器的自动化程度越来越高，机器的体积及重量也在不断改善，更便于工作人员使用。（6）不受天气等其它因素的影响可以随时进行工作，这样就提高了工作效率。

2.GPS在矿山测量的实施

在掌握了GPS特点和原理的同时，更重要的是把GPS控制技术运用到矿山测量的工作中，其中GPS对矿山测量实施包括GPS点的选埋、观测、数据传输与数据预处理等工作。

2.1选点

GPS测量不是仅有一个观测站，而是有很多，但观测站之间没有要求相互通视，且网点的图形结构也不是一成不变的，比较灵活，故与常规控制测量的选点相比较为简便。但点位的选择对于保证观测工作的顺利进行和保证测量结果的可靠性有着重要的意义，所以在点位选择的过程中应持有严谨，谨慎的态度，在选点工作中应遵守以下原则：

（1）选择的点位应设在易于安装接收设备，视野开阔的较高点上。（2）点位目标要显著，视场周围15°以上不应有障碍物。（3）点位应远离大功率无线电发射源（如电视台、微波站等），远离高压输电线和微波无线电信号传送通道，其距离不得小于50m，目的是避免信号间的干扰，影响测量结果。（4）点位附近不应有大面积水域或不应有强烈干扰卫星信号接收的物体，以减弱多路径效应的影响。（5）点位应选在交通方便，便于安装其它相关联的测量及观察设备。（6）对于地面的基础要求稳定，易于点的保存。（7）选点人员应按照工作准则及工程的需要在实地按要求选定点位。当利用旧点时，应对旧点的稳定性，完好性，进行检查和测量，符合要求方可利用。（8）网行应有利于同步观测边、点联结。

2.2标志埋设

对于选好的点位要进行标志，以便于在工作中容易识别，一般是采用埋用具有中心标志的标石，用来精确标志点位，对选定的标石要求坚固，不易毁坏，更重要的是要能长久保存和利用。

2.3开机观测

当前期工作处理完毕时，下步该进行的就是观测，观测的主要目的是捕获GPS卫星信号，并对其进行跟踪、处理和量测，以获得所需要的定位信息和观测数据。一个时段观测过程中，不允许对机器进行以下操作：关闭又重新启动；进行自测试；改变卫星高度角；改变天线位置；改变数据采样间隔；按动关闭文件和删除文件等功能键，这些都能影响机器的测量结果。

2.4观测记录

当有观测结果出来时，最重要的就是对观测结果进行记录。记录形式有以下两种：观测记录和测量手薄。观测记录由GPS接收机自动进行，均记录在存储介质上。对于观测结果的所用信息资料都要进行严格的记录，测量信息要及时填写，不能出现漏填或错填的情况，对于测量信息坚决杜绝事后补记和追记。

3.GPS技术存在的问题与对策

虽然GPS技术在矿山测量中有较广阔的应用前景，但是由于矿区特殊的环境，存在一些不利于GPS作业的因素，如山谷和森林等。在应用中，就发现一些测量过程的一些问题：

（1）各观测值都是独立观测的，仪器是否处于正常状态，观测的数据是否可靠？在开观测前、观测一段时间、观测结束前或仪器失锁都要联测已知点进行比对，以确定基准站和流动站参数是否设置正确。数据链通讯是否正常。

（2）森林区、不能被卫星很好地覆盖区、高山峡谷深处、密集高楼林立区，GPS的使用受到限制，应配合航空摄影测量和常规测量方法。

（3）高程异常值问题，GPS作业模式要求高程的转换必须精确，但我国现有的高程异常图在有些地区，尤其是山区，存在较大误差，在有些地区还是空白，这就使得将GPS大地高程转换至海拨高程的工作变得相对困难，精度也不均匀。应尽量在测区分存均匀的控制点上联测，求得较精确的高程转换参数。

（4）在测量过程中，有时会出现在某个时间段或区域内解算时间较长，有时甚至无法获取固定双差解。

4.测量质量控制的方法主要有

（1）已知点检核比较法——即在布测控制网时用静态GPS或全站仪多测出一些控制点，然后用RTK测出这些控制点的坐标进行比较检核，发现问题即采取措施改正。

（2）重测比较法——每次初始化成功后，先重测1-2个已测过的RTK点或高精度控制点，确认无误后才进行RTK测量。以上方法中，最可靠的是已知点检核比较法，但控制点的数量总是有限的，所以没有控制点的地方需要用重测比较法来检验测量成果。

5.GPS矿山测量的发展趋势

随着全球定位系统（GPS）技术的快速发展，RTK测量技术也日益成熟，是一种新的常用的GPS测量方法，它与GPS技术相比较精确性更高。它采用了载波相位动态实时差分方法，是GPS应用的重大里程碑，它被广泛应用于工程放样、地形测图，各种控制测量等工程中，提高了工作效率。它是GPS的衍生，在今后的发展中有着光明的前景。在国家的大力发展和调控下，我国的矿山的开采和勘探测量虽取得了一定的成果，但在具体的技术操作中还存在很多问题，如测量控制技术和发达国家相比还是存在一定的差距，所以我们工作人员在进行矿山勘探中要不断的进行学习，在接收新的知识技术的同时，要注意多对技术改进方面进行总结，把工作中遇到的问题和技术的不足多向有关部门反映，以在实践的基础上找出更适合开采测量我国矿山的技术，为我国矿山的勘探测量技术贡献自己的力量，从而提高我国矿山在国际上的竞争力。

【参考文献】

[1]何宁，钱亚俊，何斌，王国利，汪璋淳，李登华.高精度GPS实时变形监测系统应用研究，2013，（01）.

[2]齐利强.论GPS测量的误差及精度控制分析[J].科技创新与应用，2013，（1）.

[3]关晓刚.浅谈GPS在地质勘查矿区控制测量中的应用[J].黑龙江科技信息，2012，（36）.