GPS控制网在矿山测量中的应用

贺婧

摘 要：由于矿区地形复杂，因此用传统的控制网建立会消耗大量物力和人力，可靠性不高。但控制网建立的好坏影响着矿山测量精度的高低，矿山测量又矿山的开采及生产非常关键。因此本文主要分析了利用GPS定位技術建立矿区控制网时，各种不同因素对精度的影响。

关键词：矿区；控制测量；GPS；控制网布设

一、绪论

矿山测量工作是贯穿于矿山建设、矿山生产的一项必不可少的测量工作，它对矿山的生存和发展非常重要，因此必须建立良好的控制网。但是，矿区多为山区，并地形条件较为复杂，并且伴随采矿工业的快速发展，对矿山测量的精度要求也越来越高，传统测量已无法满足这种需求。因此，GPS测量的产生与发展改变了传统控制测量的方法，降低了测量作业的劳动强度，大大减少了人力、财力的消耗。

二、利用GPS技术建立矿区控制网的可行性分析

（1）精度方面：《煤矿测量规程》规定，矿区地面平面控制网可布设为一、二级小三角、导线或小测边。一般情况下布设为一级小三角，其基线相对误差的精度为1/20000。GPS网精度与一级网精度要求一致。

（2）效率方面：若利用GPS建立控制网，只需1～2天，传统测量方法建立控制网至少需要15天以上，因此效率有明显提高。

（3）安全方面：GPS控制网布设时无需点与点之间通视。将点布设在地势平坦或相对低的地方，传统测量方法建立控制网时控制点必须布设在高处，便于点与点之间通视。因此，GPS控制网更安全可靠。

三、某矿区GPS网设计方案分析

（1）测区有三个已知点HB、HX、HY，以这三个点设计了三种控制网的模式。模式一边连式，模式二边点混合式，模式三点连式。如图1、图2、图3。

三种模式的网形设计不同，从网形可以三种模式的明显不同之处。闭合环的数量明显减少，基线数也减少了，为更好的分析三种模式的优劣需要几个数据的分析。

（2）GPS网特征条件的计算：C=n*m/N。

式中C为时段数；m为每点设站次数；n为网点数； N为接收机数。

因此在GPS网中：

总基线数为J总=C*N*（N-1）/2；必要基线数为J必=n-1；独立基线为J独=C*（N-1）；多余基线数为J多=C*（N-1）-（n-1）。

（3）几项指标的计算。a.效率指标：当点数、GPS接收机数确定后，理论最少观测数与实际观测观测数的比值，用（e）来表示[7]。

b.精度指标：GPS测量中反映精度的指标为最弱点位中误差、最弱方位角中误差、最弱边中误差。而经过平差后的精度只与图形结构有关，与网点的几何位置无关。当网点数给定时，如果增加同步观测图形，就必须增大重复设站率，进而增加可靠性，但当重复设站率过大时也是不经济的。根据测量平差理论，控制网观测量在网平差前后的所得权比值反映精度，[7]精度指标如下：

（4）成果比较。根据以上各项指标的计算方法得出下表，通过表中各项指标的比较分析三个模式的优劣情况：

根据上述分析：模式一中多余基线和独立基线较多，即非同步图形闭合条件和较多的复测边，一条公共基线连接这同步环。观测时段较多，设站数也较多，对于矿区的控制网建立不太经济；模式二工作量比模式一多一些，但相对来讲比较适中，有足够的复测边和非同步图形闭合条件，几何强度得到了保证，可靠性得到了提高，降低了成本，减少了外业工作量，对矿区控制网建立来讲较为理想。模式三观测时段较少，设站数少，相邻同步图形之间仅有一个公共点连接，因此，该方案可靠性较低，图形几何强度较弱。综合比较后本次实施的最优方法为模式二，采用边点混合式连接方法。

四、总结

传统测量方法中工程网的布设，点位灵活性差，活动范围小，观测时间长，而GPS工程网设计点位灵活性高，无需考虑点的通视，作业范围以公里为单位，范围大，非常适合地形条件困难地区。同传统测量相比，可极大地减少工作量，提高作业效率。工程网布设需要注意：（1）综合控制网的图形结构；（2）注意高精度点的分布；（3）坐标转换时，重视点的分布，以及精度随着连续观测站的增加，测站间的距离减小，可将连续观测站作为固定站进行网的布设，将会越来越方便。

参考文献：

[1]丁明华，余存林，郭秉程.GPS工程控制网的布设[J].西部资源，2012（4）：168-171.

[2]连勇军.浅析采用GPS技术建立矿区控制网[J].江西煤炭科技，2009（3）：155-157.

[3]徐绍铨.GPS测量原理及应用.修订版[M].武汉大学出版社，2003.

[4]中华人民共和国建设部《工程测量规范》[S].GB50026-2007.

[5]李国波，方广杰.GPS测量控制网网形的优化设计[J].矿业工程研究，2004，26（3）：12-14.

[6]国家质量技术监督局《地质矿产勘查测量规范》[S].GB/T18341-2001

[7]范效斌.GPS 技术改造矿区控制网最优设计的应用[J].中国矿业，2002.

[8]曾绍炳，李刚锋.某煤矿矿区 GPS 控制网的优化设计[J].煤炭工程，2007.