GPS技术在矿山测量中的应用及发展前景
时间：2021-01-27 16:13:57 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
[摘 要]在科学技术飞速发展的今天，GPS技术给矿山测量技术工作带来了巨大的变化，它极大的改变了传统的测量模式，能够实时完成精准定位和实现远距离测量坐标，其具有测量精度高、速度快、人员少等特点，能够极大地提高工作效率，减少生产成本，在矿山测量中得到广泛的应用。
[关键字]GPS技术；矿山测量；应用；前景
中图分类号：P635 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）48-0029-01
传统的矿山测量主要采用常规三角与导线测量等技术，由于作业效率较低，精度不高，因此已无法满足现代矿山测量工作的需要。随着矿山测量技术的发展，GPS技术获得了厂泛的应用，通过RN技术的引入，能够有效地进行矿山测量，并对矿产开发、施工信息、地质形态变化等实现全面的掌握，从而有效地调动人力物力与财力，最大限度的减少生产成本，提高工作效率，保证矿山开采精度。
1 GPS技术的工作原理概述
在实际的应用中GPS设计了多个应用模式以满足多方法的需求。其中包括了静态、快速静态和RTK等作业的形式。静态作业的形式主要被勘测行业广泛应用，为地壳形变、土地测量、工程测量等提供高精度的数据；快速静态形式主要优点是高效和高精度，被建筑工程广泛采用；RTK则在快速和实时性有突出的优势，广泛的应用于数据采集和工程的放样等。
目前使用的GPS系统主要是利用差分技术完善后的定位系统。差分定位就是利用多台接收装置对卫星的信号进行接收，其中一台设备作为已知坐标的基准站，安放在固定的坐标上，其他的则作为移动站来测定位置的坐标。工作的原理就是，基准站点根据改正点的准确坐标，求出卫星的距离的改正数值，并将这个改正数据发给各个移动站，移动站接收到这个数据后在根据其具体的变化来确定自身的定位。实测中RTK技术利用载波相位差分技术，实时处理各个观测站所形成的载波相位数据，并利用差分方法进行计算。在实际测量时，定位要求基准站的接受机将实时观测数据和已知数据实时地传递给移动站，移动站则快速的求解出需要的数值。
2 GPS技术在矿山测量中的应用
目前进行地表的地形测量最常用和最先进的方法是GPS RTK测量系统，利用GPS RTK的快速定位和实时得到坐标结果的特点，在一定的测量环境中可以进行地形的碎部测量。地形点的测量可以在数据采集的功能下进行，也可以根据现场地形的实际情况进行测量设定，在测量的过程中可以设定按距离进行采集，距离可以是人为设定；在匀速运动测量的过程中，也可以按时间设定采集，而且时间间隔也可人为设定，采集完的地形点坐标经过成图处理，生成数字化矿山地形图。地形点的采集可以单人作业，极大地节约了人力和时间。因为每个地形点的坐标数据也成图质量上了一个档次，在该矿山的平面图的测量应用中取得了很好的效果，而且该系统的主要特点是能够实现动态实时定位，真正实现平面定位和地表数据采集的自动化。
GPS测量与常规测量相类似，在实际工作中也可以划分为方案设计，外业实施以及内业数据处理三个阶段。GPS网技术设计的主要依据是GPS测量规范和测量任务书。GPS网的布设应注意以下几个问题：
（1）除了特殊情况，一般GPS基线长度相差不要过大，这样可以使GPS测量的精度分布均匀；
（2）GPS网中不要有孤立点，应构成封闭式闭合环网；
（3）应尽量将点位布设在环视比较开阔的地方，以消除多路径影响和便于接收卫星信号；避开强电磁波干扰，并且在接收机工作时不得在其周边10 m范围内用对讲机和手机。
GPS测量误差来源可分为三大部分：
（1）GPS信号的自身误差，包括轨道误差（星历误差）和SA，AS影响；
（2）GPS信号的传输误差，包括太阳光压，电离层延迟，对流层延迟，多路径传播和由它们影响或其他原因产生的周跳；
（3）GPS接收机的误差，主要包括中误差，通道间的偏差，锁相环延迟，码跟踪环偏差，天线相位中心偏差等。
在进行GPS外业工作之前，必须做好实施前的测区踏勘，资料手册，器材筹备，观测计划拟定，GPS仪器检校以及设计书编写等。GPS测量外业实施包括GPS点的选埋，观测，数据传输以及数据处理。
3 GPS测量技术的优势
（1）测站之间无需通视。测站间相互通视一直是测量学的难题。GPS这一特点，使得选点更加灵活方便。但测站上空必须开阔，以使接收GPS卫星信号不受干扰。
（2）定位精度高。一般双频GPS接收机基线解精度为5mm+1×10-6，而红外仪标称精度为5 mm+5×10-6，GPS测量精度与红外仪相当，但随着距离的增长，GPS测量优越性愈加突出。大量实验证明，在小于50 km的基线上，其相对定位精度可达12×10-6，而在100～500 km的基线上可达10-6 到10-7。
（3）觀测时间短。观测时间短采用GPS布设控制网时每个测站上的观测时间一般在30～40min，采用快速动态定位方法，观测时间更短。例如使用（Hi-Target）8200CPS接收机的RTK法可在5 s以内求得测点坐标。
（4）提供三维坐标。GPS测量在精确测定观测站平面位置的同时，可以精确测定观测站的大地高程，且其高程精度可满足四等水准测量的要求。
（5）操作简便。GPS测量的自动化程度很高。目前GPS接收机已趋小型化和操作“傻瓜”化，观测人员只需将天线对中、整平，量取天线高打开电源即可进行自动观测，利用数据处理软件对数据进行处理即求得测点三维坐标。而其它观测工作如卫星的捕获，跟踪观测等均由仪器自动完成。
（6）全天候作业。GPS卫星数目多，且分布均匀，可保证在任何时间、任何地点连续进行观测，一般不受天气状况的影响。
