摘要：近年来，随着测绘行业的发展，人们对测绘效率和测绘成果的要求越来越高，其中GPS技术因其具有定位精度高、观测速度快、操作简便、全天候作业等优势，受到社会广泛关注，GPS技术应用到测绘行业的各个领域，加快了测绘事业的发展。GPS技术在大地测量、航空摄影测量、海洋测量、城市测量等测绘领域得到了充分应用，也在军事、交通、通信、资源、管理等领域得到研究和广泛应用，尤其是在建筑、公路、水利、电力等工程行业发挥了技术优势，大大提高了效率。现如今将GPS技术运用在工程各个阶段的平面控制网测量中已经得到行业的认可。将GPS控制网应用于矿山实际测量中，可以提高矿山生产效率。对于此，本文对GPS控制网在矿山测量中的应用展开分析。
关键词：矿山测量；GPS控制网；应用分析
1GPS测量技术的工作原理
随着科技的发展，GPS测量技术的发展给工程测量的作业方法带来了历史性的变革，已经广泛应用于工程测量，并得到了较快的发展。GPS技术是一种全球定位技术，几何原理是距离交会，其组成包括三大部分：空间部分—GPS卫星星座、地面控制部分—地面监控系统、用户设备部分—GPS信号接收机。将两台或两台以上的GPS接收机分别置于不同固定不变的待定点上，通过一定时间的观测（观测时刻的卫星坐标可通过导航信息获得）即卫星相当于已知坐标点。因而，接收机观测到至少3颗卫星的距离a、b、c（如图1）时，就可以采用距离交会法获得测站点的坐标，利用静态相对定位原理，确定出待定点之间的相对位置。在实际测量时，考虑到接收机时钟有偏差，接收机应当同时观测到4颗以上的GPS卫星，才能通过平差计算解出测站点可靠的三维直角坐标x、y、z。最后利用各个测站同步观测的相位观测值进行相对定位，即求出测站间的空间坐标差Δx、Δy、Δz。
图1GPS卫星定位原理图
2GPS技术在控制测量中的应用优势
控制测量是指在一定的区域内，按测量任务所必须满足的测量精度，对地面一系列标志点的水平位置和高程进行的测量工作，最后建立控制网的测量工作。目前，能够进行控制测量的方法技术有很多种，但对于测量人员来说，选择快速、高效的测量手段对如期完成测量工作具有十分重要的意义。GPS测量技术凭借具备定位精度高、观测速度快、操作简便、全天候作业、作业成本低等特点，被广泛应用到控制测量各个等级控制网的布设中。将传统测量技术布设控制网和GPS技术布设控制网这两种方法进行对比，分析得出GPS技术在布设控制网的优势如下：1）既克服了累积误差，又能实现定位精度高，还操作简便，工作效率高，作业成本低。2）测站无需通视，可全天候作业。因此，在实际控制测量中规避了误差累积和减少了繁重的体力和脑力劳动强度，且因为无数卫星对锁定对象进行后方交会定位，体现了定位精度高的特点，降低了成本，提高了工作效率。
3GPS技术在矿山控制网测量中的应用
3.1GPS控制网布设
GPS系统在矿山控制网中布设要根据实际工作的比例尺要求进行确定，如在某金属矿山中，一般选择GPS系统作为矿区的首级控制网。通常情况，在矿山首级控制网的布设过程中采用边相连接的形式，控制网的平均长度应该严格控制在0.2km～0.5km之间，在控制最弱的边上其相对误差也应不大于1/40000。众所周知，GPS系统接收机的固定差是不大于1cm的，结合比例误差系数应不大于20，其各项技术要求也满足全球定位技术。如某矿山控制网布设按照从整体到局部、从高级到低级的布设原则共布设了E级GPS控制点（首级控制网）5，联测GPS国家控制点2个。
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。
3.3GPS控制网点埋石
GPS点标石及标志规格有着严格的要求，GPS控制点埋设永久性测量标志，中心标志为不锈钢材料制作，中心刻有清晰、精细的十字线，标志顶部为圆球状，顶部高出标石面，标志满足平面、高程共享。采用预制标石，标石上面20cm×20cm，底面30cm×30cm，高60cm，埋设时标石周围用土石夯筑；为便于保护标志，标石埋入地表以下30cm～50cm。
3.4GPS控制网施测
1）GPS点观测方式：选择经过检验的3台中海达V30GNSSRTK接收机进行同步观测，采用静态测量模式。2）GPS点观测技术参数，按照规范《全球定位系统（GPS）测量规范（GBT18314-2009）》进行技术参数设置及允许范围，符合规范要求（表1）。3）观测前编制了卫星见性预报表，研究所要观测点的最佳时间段，并制定了工作计划。4）出发前检查了电池电量和接收机内存或磁盘容量是否充足。5）天线基座严格对中置平；天线高测前、测后各量取一次，误差≤3mm，取中数使用。6）在观测期间每一台接收机有专人看管，防止震动、移动，防止人和物体靠近天线。7）测量手簿按作业程序，由作业员认真逐项填写，手簿记录清晰、整洁。8）在观测期间，不在接收机旁边使用对讲机；雷雨过境时关机停测。9）观测中接收机工作正常，数据记录正确，每日观测结束后，均及时将数据转存至计算机硬、软盘上，确保观测数据无丢失。
表1GPS点观测技术参数
3.5GPS数据处理
基线解算及检核：本次基线解算采用中海达HGO数据后处理软件进行处理，按照规范《全球定位系统（GPS）测量规范（GBT18314-2009）》进行解算，解算结果表2、表3。本次基线解算采用双差相位观测值进行基线解算，以双差固定解作为最终结果，从以上基线质量检查表中可以看出，各基线分量限差均在总限差误差范围内，基线解算合格。
表2同步环基线质量检查
结语
GPS控制网在矿山测量中的应用，有效提高矿山控制测量精度，降低作业人员劳动强度，缩短内外业测量时间，同时在测量过程中无需考虑地形变化、气候条件以及障碍物阻挡等，测量时更加灵活、简便。在今后的发展中，要加强GPS控制网在矿山测量中的研究与应用，保证矿山施工的精准度，确保施工质量及安全。
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论文作者:杨洪
论文发表刊物:《基层建设》2019年第20期
论文发表时间:2019/10/8
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