摘要：近年来，随着社会的发展，我国的矿山工程的发展也突飞猛进。矿山测量工作是指应用现代化的测绘技术，通过深入全面的地质勘查工作，对影响矿物质开采的高危因素进行分析，为矿山开采方案的制定提供信息支持的一个项目，是煤矿开采安全性与高效性的保障。GPS技术是一种可以实现定时控制进行距离测定的空间交会定点导航系统，由空间部分、地面控制部分和用户设备部分组成，通过覆盖全球的卫星系统，能够为用户提供地标物的精准三维定位数据，目前在矿山测量中得到了广泛的应用。在待测矿区中，采用GPS控制网进行首级控制，与国家三角点进行联测，采集外业数据，并进行数据处理，其测量效率较高，且数据精度能够符合工作要求。
关键词：GPS技术；矿山控制网测量；应用
引言
随着科学技术的快速进步，尤其是我国北斗系统投入使用以来，GPS测量精度显著提高，GPS技术逐渐广泛的应用于矿山控制网测量中，取得了较好的实践效果。本文以GPS技术为研究对象，结合某金属矿山控制网测量工作，讲述了GPS技术在矿山控制网测量中的应用，实践表明GPS技术在矿山控制网测量中具有较高的监测精度，能够满足矿山生产需求，在矿山测量中具有广阔的应用前景。
1GPS技术的主要概念
GPS技术本身有着非常高的应用率，不论在日常生活之中还是在国家大规模科技研发项目之中，GPS技术都是其中十分重要的一项技术形式。究其原因主要是GPS技术可以在一整天之内持续展开定位工作，同时有着很高的精确性以及工作效率。正是这一原因，GPS技术也被用在矿山测量工作之中。而伴随GPS技术的进步，对于工作人员自身的综合素养也有了更高的要求。测量团队的工作人员必须具备较强的基础素养，同时工作效率也要足够高，从而可以确保GPS技术本身的作用可以全部发挥出来，进而确保测量工作顺利进行。
2GPS技术概况
自北斗系统投入使用以来，推动了我国GPS技术快速发展，逐步实现了动态实时监测的目的。矿山控制测量中GPS技术的使用，一般由基准站、数据链和流动站三部分组成。GPS在矿山控制网测量中的应用主要依赖于北斗卫星、GPS基准站和控制网点之间的三维关系进行。总体上，GPS技术在矿山控制网测量中具有明显的优势，主要体现在：一是使用条件更为宽泛，与全站仪、水准仪等测量手段相比，GPS受气候条件、地形地貌等影响小；二是测量精度明显提高，有效的减弱了或消除了系统误差问题；三是测量范围的扩大化，即相对传统全站仪测量等来说，有效的减少了搬动站点的次数，可实现10km半径范围内的测绘任务；四是自动化程度显著提高，GPS技术能够自主完成7d内的测量任务，并按成测量数据的动态初始化解算工作等。综上所述，GPS技术在矿山控制网测量中具有明显的优势，能够满足控制网测量周期长、不间断测量的基本要求。
3GPS技术在矿山控制网测量中的应用
3.1GPS控制网的精度分析
从对矿山测量中GPS控制网的测量结果来看，以上两类平差精度方法能提升观测质量，具有高效性。而点位中误差及边长相对中误差数值几乎可以忽略不计，意味着测量结果的数值具有精准性。整体弱边限差比值为1/54000，符合数值标准，而且边长中大部分的相对误差也保持在平稳水平。单从GPS控制网的点位误差结果进行分析，能发现绝大多数的点位检测数值都在测量起初制定的水平线以内，这说明应用GPS控制网，数值测量的精准性具有一定的保证。因此，GPS控制网在实际矿山测量中具有更精准、更全面、更高效的检测能力，可利用这一特性对矿山实际生产提供有效帮助。
3.2GPS控制网选点
GPS控制网中首级控制网和加密点的选点应按照一定的规范要求执行，通常应充分考虑以下几个方面内容：①控制点与加密点的选点要符合规范要求，并且要充分考虑其他测量手段的配合使用，因此，所选点以能够满足其他测量手段的基本要求为准；②控制点与加密点的选择要考虑矿山的整体状况，利于矿山安全工作，能够长期保存；③所选点位的周围地势较为开阔，可以满足设备的安放和操作，此外，被测卫星的地平高度角大于15°；④所选点位要原理具有大功率发射源区域，其距离应大于200m，也要原理输电线路，其距离大于50m为宜；⑤在控制点和加密点周围没有强烈干扰卫星信号的物体存在；⑥所选点位的交通以便利为基本原则，且不易被破坏。
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3.3GPS静态布设平面控制网
①选点方面的要求。在进行选点时候，通常需要尽可能选择一些地面情况十分平稳，易于保护同时周围便于设计测量装置的区域，从而可以为之后的观察工作提供便利。当测量的具体地点确定之后，还需要做好相应的标记，并提前采取防护措施。②控制网的设计。当每一次测量工作结束之后，GPS技术都会出现一个同步的观测闭合环。为了确保平面控制网内部几何平衡，必须满足复测边和非同步图形闭合方面的基础要求。同时还需要参照R.Asany提出的观测时段数计算公式和各基线数公式，以此能够形成全新的GPS控制网结构。③控制网平差。通常情况下，控制网平差主要可以分成两个方面，分别是二维约束平差和三维非约束平差。在应用GPS技术的时候，首先需要应用其中的三维无约束平差，以此对基线向量的误差展开测量，并对实际测出的数据展开人工调整，从而可以得知每一个卫星实际测量需要耗费的时间。将其中运行存在问题的卫星去除，并重新调整卫星采用的时间间隔以及角度，从而选出误差最小的数据。之后再进行二维约束平差，以此促使GPS测量工作的精确性进一步提高。
3.4GPS控制网三维计算方法
在GPS控制网三维计算方法中，三维无约束平差法应用最为广泛。这种方法实际应用于基线解算过程中，一般在各个检测标准符合要求之后，将对解算最终结果进行最后的数据分析。一般常用专门的数据处理与分析软件进行GPS控制网的三维无约束平差。实际操作中，系统将会提供GPS控制网在三维坐标下的检测数据。而可将检测数据作为基线向量其余坐标数值的参照数进行数值改正，这样可以让基线点位更加精准，边长信息精度更加准确。三维无约束平差法主要的应用原理是利用GPS控制网操作系统进行点数据检测，同时也可以满足对一些特殊数值的测量，而多出测量范围的部分也可以从中剔除，进而保障检测结果最为精准，使最终的结果数据更加可靠。
3.5闭合环路检验
在基线质量检测中，可采用以下几种闭合环路检验方法：①同步闭合环检验。理论上，同步闭合环之间的闭合差数值为0，若同步环闭合差插线，说明其中存在一条及以上错误的基线向量，此次共获取50个最小三遍同步环，全长相对闭合差为0.07×10-6至8.75×10-6，且仅有一个超过7.00×10-6，满足测量要求；②异步闭合环检验。异步环极为不完全同步观测基线组成的闭合环，此次共有53个异步环，全长闭合差W小于140.8mm，且各坐标分量闭合差不超过82.1mm，异步环基线向量合格；③复测基线检验。重复基线是指在不同的观测时段两个测站间的观测结果，此次矿区测量共形成19条复测基线，复测基线较差为0.08mm至14.70mm，满足复测基线长度≤65mm的要求。
结语
GPS控制网在矿山测量中的应用，为矿山高产值提供了诸多技术支撑。在实际应用中，GPS控制网具有稳定性高、密度适中等优势和特点，基本上可以满足现阶段矿山测量的基本要求。在GPS控制网的应用中，应注意其网络点位的分布，保证间隔密度一致，做到稀疏适中。不同矿山内部结构不同，对于区域网的布置类型也存在不同。一般在建立GPS控制网的过程中，根据实际情况，一般可通过全面覆盖的建立方法进行全面建设，这样可以提高工作效率，且在实际应用过程中能达到更为精准的测量结果，对于点位的把控也更加精准，避免出现测量误差，既能降低成本，同时也可以缩短观测工期，同时还能使计算结果更为精准。对于对精准度要求较高的GPS控制网建设，则要严格把控各个数据，保证施工的精准度，并对各个数据进行认真观测。综上所述，将GPS控制网应用于矿山测量中优点很多，可带来良好的效益。
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论文作者:张诚雨
论文发表刊物:《基层建设》2019年第27期
论文发表时间:2020/1/9
标签：测量论文; 矿山论文; 基线论文; 技术论文; 精准论文; 数据论文; 误差论文; 《基层建设》2019年第27期论文;