GPS在矿山地表变形监测中的误差分析

陈 茹，张建财

（1.朔州市三维测绘有限公司，山西 临汾 041000；2.山西晟辰林业有限公司，山西 临汾 042400）

随着开采工作的不断深入，由于矿山地质结构复杂，而矿产资源又深入到地壳底部，常规的矿山地表监测仪器已经不能满足测量的需要[1]。GPS作为一种全新的变形监测方法，能够有效的对矿区的地形、探井深度、矿产资源储量、钻孔坑口控制、加密点、探槽等矿山内部重要结构进行准确监测，但是任何仪器在监测的过程中都会存在误差，这种误差将会严重影响到测量精度，所以降低GPS变形监测过程中的误差，对于矿山施工安全有非常重要的意义[2]。

1 GPS技术在矿山变形监测中的使用步骤

（1）数据采集。数据采集包括对GPS参考站和变形监测站两个站点的数据进行采集，前者作为监测的基准点，后者作为变形点进行数据采集。在设置GPS参考站的时候，需要按照以下三点原则进行：地质条件良好，参考站点地形稳定。满足GPS监测条件，不存在干扰因素。在确定变形监测站的时：要选用能够准确反映出矿山地质特征的监测站点。在变形关键点设置为持续运行的探测站。要选择适合GPS监测的探测点。

（2）数据通信。运用GPS监测地表变形的工作中，主要采用的是无线传输与有线传输相结合的数据通信方式，具体选择主要根据当地的通讯信号情况决定。如果探测点移动通信信号稳定，则可以用移动通信方式进行数据通信，如果移动通讯信号不能覆盖监测点区域，可以自我搭建有线或者无线信号接收站进行数据通信。

（3）数据处理。在进行数据处理的时候需要用到处理设备、显示设备、通信设备，通过这些设备将监测到的GPS数据信息，结合矿区其他地质资料进行准确的处理，然后提炼出重要数据对矿山的变形情况进行分析，并且根据多次监测得出的数据走势，以预测矿山地表的变形趋势，最后将所得到的重要数据提交给相关计划决策部门，作为矿产资源开采计划与规避地质灾害的重要数据参考，尽可能的避免因矿山地表变形而导致地质灾害事故的发生。

（4）监测预警。监测预警的工作主要是对获取的GPS监测数据进行再分析，并绘制出矿区地表变形曲线，然后结合当地的地质变化规律，按照科考人员设计出的预警方案发出预警信息。

2 造成GPS变形监测误差的因素及减少误差的方法

根据国家矿产资源开采规定，为了合理的开采矿产资源，在对矿山的矿产资源开采的每个阶段，都要对矿山周围的地形环境与矿山特性进行细致入微的测量与分析，从矿山的地表至地下、局部到整体，都要进行及时准确的测量，并提交分析报告，后续的矿产开采工作都要依据每个阶段的测量数据进行工作决策。运用GPS监测，能够快速的对监测目标区域进行测量获取准确的三维信息，对矿山开采的正常运行与地质灾害预警有非常重要的作用。

（1）基准站。基站的选择是GPS对矿山地表进行监测数据的重要来源之一，所有监测数据的变化都以基站的数据为基础，所以基站是GPS变形监测结果非常重要的影响因素。为了减小基站对GPS监测数据的误差，在选择基准站时需要注意以下几点：①基准站尽量选择在地势高、电台频率覆盖广的位置;②基准站应该设立在已知的坐标上，并且选择地质条件相对优秀的位置;③在进行建设基准站的过程中，应该保证基站附近300m的范围内没有电台干扰，最大程度上保证通信良好;④每个基准站在都应该配备一个对电台起控制作用的天线，布置在GPS接收机的北方。

（2）参数影响。利用GPS变形监测手段进行矿区测量时，因为转换参数不同，所以矿井的实际坐标和GPS坐标相互分开。如果转换参数的影响下，测量数据的误差可能会进一步扩大，影响矿井的正常生产。要想保证测量结果准确度，就必须准确转换参数，为后续的测量工作提供保障。

（3）布设位置影响。为了提高准确度，测点与基准站之间的距离应该保持在8km之内，并且要均匀分布控制点，降低点位、路径效应造成的误差。此外，在实际测量之前应该充分的了解矿井概况，GPS变形监测主要是依靠卫星定位系统，所以要尽量将测站布置在开阔地带，方便信号传输。

3 实际工作中减小误差的其他方法

（1）降低环境对监测数据的影响。监测点周围的环境也会影响到监测数据的准确性，所以在选择监测点的时候，要选择卫星信号反射少的地方，同时要远离对卫星信号有遮挡的墙边，边坡坡脚。山谷等信号不通畅的地方，还要注意，监测点不能在高压线50米以内，要避免高压电弧和电磁辐射对监测数据的影响。

（2）进行重复操作降低操作误差。在选择观测天线时以零相位或微相位天线为宜，而且每次进行监测开始时要用磁罗经进行对北校准，校准次数不能低于三次，确定准确之后开始测量。在观测墩上进行标记，每次测量都与标记处量高，同样也要操作三次以上，然后根据数据取平均值，以你尽量降低量高不准带来的误差，影响整个监测数据。

4 结语

运用GPS对矿山地表变形进行监测，相比于传统的监测方法，其准确度更高，而且使用更高效、更便捷，属于一种全天候自动化运行的监测系统，现在广泛的被用于各大矿区的矿山地表变形监测。为了有效降低GPS在矿山地表变形监测中的误差，我们应该严格按照监测操作流程进行操作，详细的对GPS监测点周围的环境进行分析，排除一切对监测数据有影响的干扰因素，以获取更准确的数据，更好的利用GPS技术服务于矿山地表变形监测。