礦山測量中GPS控制網技術的應用

林月薇 熊子林

摘 要：隨著科學技術的不斷發展，礦山測量工作中對各種測量技術提出了更高的要求，其中以GPS控制網技術為代表的測量技術在得到廣泛應用的同時，有效提高了礦山測量的精確度。基于此，文章主要結合實例針對礦山測量中GPS控制網技術的應用情況進行了分析。

關鍵詞：礦山測量；GPS控制網；應用

1 實例概況

某測區位于平原丘陵地區，整個測區范圍內植被稀少，而且由于村村通路網的全面覆蓋，該測區交通運輸條件較為便捷。從地形地勢上來看，該測區平均海拔大約為240m，東西方向上長度大約為24km，南北長度在15km左右，整個測區的總面積約為360km2。各個礦山企業均建設于道路附近，整體布局較為零散，企業周圍地形遭到了較大的破壞，因此在實際測量中單純采用常規測量方法難度較大，基于此，該案例選擇了GPS控制網技術進行測量，并通過引進高精度全站儀復核技術，在GPS測量定位技術的基礎上，結合GPS靜態觀測模式，以便于提高測量的精確度。在本次測量中，可以利用的高等級已知點主要包括三個：E25、E29、E30，通過進行實地勘察發現，三點保存均較為完好。該礦區的GPS控制網形。

2 GPS控制測量方法和精度分析

（1）測量儀器的選用：在本次礦區E級GPS控制網測量工作中主要采用了型號為海達HD8200G的單頻接收機（共有四臺），其標稱精度為：平面為±（5mm+1×10-6D），高程為±（10mm+2×10-6D）。另外在水準測量過程中則采用了型號為蘇光DSZ2的自動安平水準儀。（2）選點與埋石：在構建GPS控制網的過程中，應嚴格按照測區的實際情況進行選點，盡可能的避開有強烈干擾衛星接收的干擾源，并要求選點適當遠離大面積水域，同時確?？刂泣c能夠與大功率無線電發射源之間的距離保持在200m以上。本次測量工作中一共埋設了16個GPS控制點，各個點位都具有良好的通視度，所在地形地基穩固，因此現澆30cm×30cm×70cm水泥混凝土樁后可以進行長期保存，與此同時連測至E25、E29、E30三個三角點。（3）觀測方法及要求：通過GPS靜態作業模式，按照測量基線實際長度的要求分別選取了60min時段和120min時段，將衛星高度角控制在15°以上，保證有效觀測衛星總數量在6顆以上，將數據采樣間隔時間控制在15s，并于GDOP≤8的條件下進行觀測。按照交通調度情況、GPS設計網形以及礦區測量作業組織情況，要求四臺接收機嚴格按照四邊形同步圖形展開觀測工作，并將構網方式確定為連式。在GPS網中應盡可能的采用ratio≥3.0的固定雙差解基線，確保異步環圖形的構成，促進測量工作的順利開展。由于礦區測量控制區域整體上呈“東西長、南北窄”的特點，并分布在主要交通線的兩邊，因此需構建東西方向附和型控制主網。此外由于控制網邊長相差較大，在觀測時還應注意對邊長較短的控制基線進行同步觀測。

3 GPS網觀測數據的處理及檢核

首先需要進行基線解算：將雙差固定解作為基線解算的最終成果，本次解算中共獲得92條基線，三維無約束平差，除去其中3條粗差基線，最終獲得滿足測量要求的合格基線一共有89條。其次對同步環觀測精度進行處理和檢核：在該礦區測量工作中一共有51個最小三邊同步環，全長相對閉合差≤15×10-6。通過進行檢驗和校核發現同步環全長相對閉合差最大達到了8.769×10-6，最小則為0. 07×10-6，其中只有一個全長相對閉合差在7.0×10-6以上，滿足礦區測量的規范要求。再次，對異步環觀測精度進行處理和檢核：在該礦區測量工作中一共有54個異步環，按照平均長度為2km進行計算，異步環坐標分量的閉合差符合Wx，Wy，Wz≤82.1mm的要求，全長閉合差W在140.9mm以內。通過最終的檢驗和校核計算得出，異步環坐標分量閉合差最大達到了46.5mm，符合該礦區的測量規范。最后，對復測基線觀測精度進行處理和檢核：該礦區測量工作中一共形成了21條復測基線，要求所有復測基線的長度校差不得超出65mm。通過最終的檢驗和校核計算得出，復測基線長度校差均在0.08mm～14.8mm之間，滿足該礦區的測量規范要求。

4 GPS網平差計算及精度分析

4.1 三維無約束平差的計算及精度分析

通過上文基線解算我們可以看出，最終滿足測量要求的合格基線一共有89條，此時可以通過采用HD52003數據處理軟件進行GPS控制網的三維無約束平差，同時需提供GPS點在WGS-84坐標系下所對應的三維坐標，基線向量三個坐標差觀測值的改正數基線邊長等數據，以便于對GPS控制網的內部符合精度進行檢驗，及時發現并解決因多余觀測誤差造成的網內不符值的問題。在將2條精度較差的基線剔除之后，還需要對三維無約束平差進行x2檢驗和T檢驗，其中x2檢驗指的是對整個觀測量群進行的檢驗，而T檢驗則是針對各個觀測元素進行了統計和檢驗。通過最終檢驗結果可以看出，GPS控制網內部符合精度相對較高，并且各個向量解所確定的協方差陣之間的比例關系均滿足測量要求，測量結果準確度高。

4.2 二維約束平差的計算及精度分析

首先應對起算數據的精度及質量進行檢驗：在開始約束平差之前，由于起算數據的精度差會直接扭曲整個GPS控制網，從而降低控制網中點的精度，因此要嚴格按照測量及計算要求做好起算數據的質量檢驗工作。通過無約束平差可以得出起算點相對應的坐標值，對比反算起算點間的邊長和原起算點坐標反算的邊長，得出二者較差及相對誤差。通過數據可以看出，三個起算點的精度均達到了礦區測量要求，可以將其作為該礦區首級GPS控制網的起算點。

其次對點位質量進行檢驗，精度統計表可以看出，點位誤差均小于0.4，其中點位誤差在0-0.2cm之間的點數有14個，占總點數的70.0%，在0.2-0.4cm之間的點數有6個，占總點數的30.0%，由此可見，二位平差的點位精度很好，均滿足該礦區測量工作的規范要求。

最后對全站儀測距邊長的觀測，在觀測過程中主要選擇了索佳全站儀，要求每一條邊的觀測都應進行三次往返測量，并在觀測前做好溫度及氣壓等參數的觀察和記錄工作，適當調整測距常數，計算標心斜距。另外還需要進行抽樣檢查驗收，將GPS控制網中總基線邊數的五分之一作為抽樣檢查樣本，通過采用高精度全站儀對這些樣本的距離進行觀測和記錄，獲得測距邊長與對應的GPS實測邊長的對比分析數據，從該表數據結果可以看出，通過采用兩種不同的方式進行測量獲得的邊長較差很小，而且相對誤差也滿足了礦區測量的規范要求。

5 結束語

總而言之，GPS控制網技術選點較為靈活，布網工作開展便捷，不會受到通視以及網形等因素的限制，尤其是在地形條件相對復雜、通視難度較大的礦山測區中得到了廣泛應用。該方法與首級控制的四等三角網（鎖）相比，工作時間明顯縮短，有效降低了工作人員的勞動強度，提高了礦區測量工作的經濟效益。

參考文獻

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