1、全球定位系统(GPS)测量技术在矿山控制测量中的应用分析摘要：随着社会经济的不断发展，通信信息技术也在不断的更新，而全球定位系统（GPS）技术是通信信息技术应用方面最为广泛的，同时在地形和土地测量以及各种工程、变形、地表沉陷监测中已经得到了广泛应用。本文对全球定位系统（GPS）测量技术在矿山控制测量中的应用进行了探讨。 关键词：全球定位系统（GPS）技术；矿山控制测量；应用 中图分类号： TD71 文献标识码： A 引言 随着当前国家经济和科学技术的发展，以及矿山行业的蓬勃发展，一些矿山工程中的测绘工程的投资力度也越来越大，测绘技术也在不断提高并且取得了空前发展。而全球定位系统（GPS）技术由
2、于具有实时性、高效性和精度高的特征，在测绘工程中的许多方面都有很大的应用。因此，对全球定位系统（GPS）技术在矿山测绘工程中的应用进行研究非常重要。 一、全球定位系统（GPS）的特点 现阶段全球定位系统（GPS）在许多领域都得到了广泛应用,与全球定位系统（GPS）系统相关的产业结构也随之而来,这种情况的发生主要得益于全球定位系统（GPS）本身的特点,概括起来主要有以下几个方面。1、定位精度高:通过很多应用实践已经证明,全球定位系统（GPS）相对定位精度在 C 级 GPS 网可达 1X10-6,B 级 GPS 网可达 1X10-7,A 级 GPS网可达 X10-8,在工程精密定位中,1h 以上观
3、测的解算,其平面位置误差小于 1mm。矿山测绘对应 D 级、E 级 GPS 网，相对定位精度不低于 1X10-5。 2、观测时间短:由于全球定位系统（GPS）系统的不断完善,软件不断更新,目前 20km 以内相对静态定位,仅需 1520min,实时动态测量（RTK）定位测量时,可随时定位,每站观测仅需几秒钟。 3、测站间无须通视。 4、可提供三维坐标:全球定位系统（GPS）可同时精确测定测站点的三维坐标。 5、操作简便:随着全球定位系统（GPS）机不断改进,新设计出来的机器的自动化程度越来越高,机器的体积及重量也在不断改善,更便于工作人员使用。 6、不受天气等其它因素的影响可以随时进行工作,这
4、样就提高了工作效率。 二、全球定位系统（GPS）测量技术的工作原理 根据定位方式不定，全球定位系统（GPS）可分为相对定位和绝对定位两种。其中绝对定位是通过海拔高、精度以及纬度来定位三维坐标，从而确定定位结果的。相对定位则是基于地心固定点坐标的两个测点之间的基线向量确定结果的。根据空间几何理论，如果此时全球定位系统（GPS）测定站点与三颗卫星之间的距离可以确认，同时三颗卫星的位置是已知的，则可以通过特定的算法算出该点的真实位置来。相对定位的核心思想就是分别在不同观测点安置至少两台全球定位系统（GPS） ，和4 颗及以上的同步观测卫星，然后根据求差法原理，将信号减弱传播和接收钟差消除，从而结算出
5、站点之间的基线向量。这一原理得到的定位精度可以达到几个 ppm 以上。以上两种观测方式都必须根据同步观测求得站星距离。相对定位采用载波相位测量的方法获得站星距离，而单位定位采用测距码信号实现测距。由于载波波长很短，再加上求差法消除误差，所以测距精度还是十分高的。 全球定位系统（GPS）在矿山控制测量的应用 平面控制点是地形测量及矿山地质勘探工程测量的基础，因此必须具有足够的精度及密度，以满足相应比例尺地形图和地质勘探工程测量的需要，全球定位系统（GPS）的优点使它广泛应用到矿山地质控制测量中。 1、布设及选点 全球定位系统（GPS）测量控制网布设应根据其布设目的、精度要求、卫星状况、接收机类型
6、和数量、测区已有的资料、测区地形和交通状况及作业效率等因素综合考虑，按照优化设计原则进行。新布设的 GPS 网应与附近已有的国家高等级 GPS 点或该参考坐标系中的原有控制点进行联测，联测点不应少于 3 个。点位的选择对于保证观测工作的顺利进行和保证测量结果的可靠性有着重要的意义,所以选点人员在实地选点前，应收集有关布网任务与测区的资料，充分了解和研究测区情况，特别是交通、通讯、供电、气象、地质及大地点等情况。在选点工作中应遵守以下基本要求: (1)选择的点位应设在易于安装接收设备,视野开阔的较高点上。 (2)点位目标要显著,视场内障碍物的高度角不宜超过 15。 (3)点位应远离大功率无线电发
7、射源(如电视台、电台、微波站等),其距离不小于 200m；远离高压输电线和微波无线电信号传送通道,其距离不应小于 50m, (4)点位附近不应有大面积水域或不应有强烈干扰卫星信号接收的物体（如大型建筑物等） 。 (5)点位应选在交通方便,便于其他测量手段扩展和联测。 (6)对于地面基础要求稳定,易于标石的长期保存。 (7)选点人员应按照工作准则及工程的需要在实地按要求选定点位。当利用旧点时,应对旧点的稳定性,完好性,进行检查和测量,符合要求方可利用。 (8)选站时应尽可能使测站附近的局部环境（地形、地貌、植被等）与周围的大环境保持一致，以减少气象元素的代表性误差。 2、标志埋设 各级 GPS
8、点均应埋设固定的标石或标志，标石应设有中心标志。矿山测绘对应的 GPS 控制网等级为 D 级、E 级 GPS 点，普通标石的中心标志可用铁或坚硬的复合材料制作。标志中心应刻有清晰、精细的十字线或嵌入不同颜色金属（不锈钢或铜）制作的直径小于 0.5mm 的中心点。用于区域似大地水准面精华的 GPS 点，其标志还应满足水准测量的要求。 标石应用混凝土灌制，应现场浇灌混凝土。也可预先制作，然后运往各点埋设。 3、观测 观测的主要目的是捕获全球定位系统（GPS）卫星信号,并对其进行跟踪、处理和量测,以获得所需要的定位信息和观测数据。观测前应当对GPS 接收机及辅助设备检验，合格后方可使用。观测前作业调
9、度员根据测区地形及交通状况、采用的作业方法设计的基线的最短观测时间等因素综合考虑，编制观测计划表，按该表对作业组下达相应阶段的作业调度命令。开始观测一个时段观测过程中,不允许对机器进行以下操作:接收机重新启动；进行自测试；改变卫星截至高度角；改变天线位置；改变数据采样间隔；按动关闭文件和删除文件等功能键。这些都能影响机器的测量结果。经检查，所有规定作业项目均已全面完成，并符合有求，记录与资料完整无误，方可迁站。 4、外业成果记录 GPS 测量作业所获取的观测记录应包括以下三类:观测数据、测量手薄、其他记录（包括偏心观测资料等） 。观测记录由全球定位系统（GPS）接收机自动进行,均记录在存储介质
10、上。观测前和观测过程中应按要求及时填写各项内容。观测信息不应刮、涂改，不应转抄或追记。 5、数据处理 GPS 网基线数据处理采用的数据处理软件应经有关部门的试验鉴定并经业务部门批准方可使用。基线向量解算前对外业数据质量检核，对解算网基线处理结果进行质量检核，对不符合规范要求的基线成果进行重测和补测。按 GPS 网的等级进行 GPS 网平差，平差后的精度应符合规范要求，最后进行数据处理成果整理和技术总结编写。 6、成果验收与上交资料 提交成果经甲方验收合格并上交资料。 四、全球定位系统（GPS）技术存在的问题与对策 虽然全球定位系统（GPS）技术在矿山控制测量中有较广阔的应用前景,但是由于矿区特
11、殊的环境,存在一些不利于全球定位系统（GPS）作业的因素,如山谷和森林等。在应用中,就发现一些测量过程的一些问题: 1、各观测值都是独立观测的,仪器是否处于正常状态,观测的数据是否可靠？在开观测前、观测一段时间、观测结束前或仪器失锁都要联测已知点进行比对,以确定基准站和流动站参数是否设置正确。数据链通讯是否正常。 2、森林区、不能被卫星很好地覆盖区、高山峡谷深处、密集高楼林立区,全球定位系统（GPS）的使用受到限制,应配合航空摄影测量和常规测量方法。 3、高程异常值问题,全球定位系统（GPS）作业模式要求高程的转换必须精确,但我国现有的高程异常图在有些地区,尤其是山区,存在较大误差,在有些地区
12、还是空白,这就使得将全球定位系统（GPS）大地高程转换至海拨高程的工作变得相对困难,精度也不均匀。应尽量在测区分存均匀的控制点上联测,求得较精确的高程转换参数。 4、在测量过程中,有时会出现在某个时间段或区域内解算时间较长,有时甚至无法获取固定双差解。 五、测量质量控制的方法 1、已知点检核比较法 即在布测控制网时用静态全球定位系统（GPS）或全站仪多测出一些控制点,然后用实时动态测量（RTK）技术（以下简称 RTK）测出这些控制点的坐标进行比较检核,发现问题即采取措施改正。 2、重测比较法 使用 RTK 技术每次初始化成功后,先重测 1-2 个已测过的 RTK 点或高精度控制点,确认无误后才
13、进行 RTK 测量。以上方法中,最可靠的是已知点检核比较法,但控制点的数量总是有限的,所以没有控制点的地方需要用重测比较法来检验测量成果。 六、全球定位系统（GPS）矿山测量的发展趋势 随着全球定位系统（GPS）技术的快速发展,RTK 技术也日益成熟,它是全球卫星导航定位技术与数据通信技术相结合的载波相位实时动态差分定位技术,它能够实时的提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果。它是全球定位系统（GPS）应用的重大里程碑,它被广泛应用于工程放样、地形测图,各种控制测量等工程中,提高了工作效率。它是全球定位系统（GPS）的衍生,在今后的发展中有着光明的前景。在国家的大力发展和调控下,我国的矿山的开
14、采和勘探测量虽取得了一定的成果,但在具体的技术操作中还存在很多问题,如测量控制技术和发达国家相比还是存在一定的差距,所以我们工作人员在进行矿山勘探中要不断的学习新技术新方法,以在实践的基础上找出更适合我国矿山测量的技术,为我国的勘探测量技术发展贡献自己的力量。 结束语 全球定位系统（GPS）在矿山控制测量中有着极大的应用前景，极大地提高了测量工作效率和成果的可靠性。随着技术的不断成熟和完善，必将推动矿山测量技术更好更快的向前发展。 参考文献 1郭富泉.全球定位系统（GPS）在矿山开采工程测量中的应用J.测量测绘,2009(1). 2关晓刚.浅谈全球定位系统（GPS）在地质勘查矿区控制测量中的应用J.黑龙江科技信息,2012,(36). 3肖年学、岳建利、张鹏、宋耀东.全球定位系统（GPS）测量规范 GB/T 18314-2009 国家质量监督检验检疫总局、国家标准化管理委员会,2009-02-06 发布
