矿山地形测量中GPS 误差分析及控制策略

2018-01-30黄先辉

世界有色金属 2018年6期

黄先辉，王煜，张军

（江西省赣西土木工程勘测设计院，江西宜春 336000）

当今GPS系统技术已经相当成熟，具有科学、实时、高效、快速的特点，可达厘米级的测量精度，因此其被广泛运用在包括矿山地形测量等在内的众多测量领域中，为测量工作的顺利开展提供了重要帮助。同时由于实际测量工作存在一定的不确定性，如果受到不必要的干扰影响将会有GPS测量误差产生。需对矿山地形测量中GPS误差进行分析，寻找切实可靠的控制策略方法，进而减少甚至消除误差，从而保障测量成果的高效性和高精确度。

1 矿山地形测量中的GPS误差分析

1.1 定位误差

在矿山地形测量中所产生的GPS误差之一便是差分GPS平面定位误差。事实上在采用GPS进行矿山地形测量的过程中，通过在选取的陆地以及测船上分别设置基准站以及流动接收站，并将其连接至数字探测仪[1]。在已知部分基准站坐标下，获取定位结果改正值，随后通过利用数据差分电台向流动站传输改正数据，使其可以依据具体的接收情况对定位结果进行相应改正从而有效明确坐标位置。但在基准站与移动站GPS接收机之间往往会存在误差，在使用差分技术下可以在一定程度上消除公共误差，增加移动台动态定位的精准性。伪距差分以及载波相位差分应用中，在站间距离的不断变长下，误差也会随之增加。

1.2 时间延迟

经过移动台在完成基准站差分信号的接收后，对差分进行相应改正并进行实时计算后即可对移动台位置进行有效明确。在这一过程中，只有经过计算基准站差分改正数，才可以使得移动台GPS接收机进行发射和差分信号的接收，从而完成卫星观测以及改正差分，对位置信息进行发送，最终由计算机负责对相关信号进行接收。但在此过程中也比较容易出现差分GPS时间延迟，在计算差分改正数的过程中，需要经过基准站GPS接收机才能到达移动台数传机，在转换数模下使得进入移动台GPS接收机时间出现延长的情况。而在经由接收机处理计算移动台GPS接收机差分信号，并将其传输至计算机，计算机同样能够实现延长计算与存储时间。

如果系统运用事后差分法，此时在导航软件当中通常会将移动台记录定位数据中的时间系统用计算机时钟进行表示。基准站在进行数据采集时便是UTC时间。在后期对数据进行合并的过程中，如果计算机时钟同UTC时间之间存在偏差，则会使得时间系统中的基准站与移动台数据之间出现误差。

2 控制矿山地形测量GPS误差的对策建议

2.1 合理设置基准站

通过结合当前我国矿山地形测量工作开展情况可知，测量人员通常会将控制点布置在岸上，随后进入到观测阶段。从理论上来说，将地上测量同矿区地下地形观测进行充分结合，不仅有助于减少观测用时，同时也有利于减小误差，提高观测数据的精准度。矿山地形观测中所需的人力、物力等也能够得到相应控制，在基准站差分信号辐射区域当中，GPS接收设备大约进行120s的初始化，便可以使得RTK进入到正常工作状态[2]。

通过结合实际情况在合理设置控制点的基础上运用RTK工作模式，一方面可以使得用户只需要根据流动台GPS的实际工作状况便可以对布设控制点进行有效控制，确保布设的各个水位观测点均具有较高的合理性，为有效开展矿山地形测量工作奠定坚实良好的基础。另外，其同样也有助于缩短定位时间，仅仅只需要120s，GPS接收设备在基准站差分信号辐射区域内进行初始化便可以对整周模糊度进行有效确定，进而顺利完成定位工作。

加之其精准度较高的重要优势，使得双频接收设备在实现RTK工作模式下便可以精准定位，其定位精准度可以达到毫米级，对于控制矿山地形测量中GPS误差具有积极的帮助作用。

2.2 需控制观测误差

目前在观测过程中通常主要有人工观测与自动观测两种方式，在人工观测中如果选择设置的水尺位置不合理或是选择架设不当，则在使用零点高程联测方式下将难以使得观测结果始终具有较高的精确性。在自动观测方式中，如果高程控制点与水边相距较远，或是坡度过大则同样也会直接影响观测结果的精准度，导致最终获取的观测数据产生明显误差。

因此为了能够有效控制矿山地形观测中GPS的误差，立足GPS实现RTK工作模式，从而保障观测结果的精准性。在这一过程中，测量人员首先需要结合具体观测需要，对基准站上平面以及高程坐标进行明确，待进入至差分工作模式之后，在水边架设流动台GPS接收机，用以获取GPS天线几何中心高程数据。此时通过将GPS天线与水面间的高度距离减去，即可获得水边点高程即水位[3]。在利用这一观测方式下，测量人员只需要在水边架设流动台GPS接收设备即可有效完成观测工作，大大减少了可能对矿山地形观测工作有干扰作用的不稳定因素，包括地形地势、水文天气等等，在保障测量安全的同时也可以极大地控制矿山地形测量中的GPS误差[4]。