礦山地形測量中GPS 誤差分析及控制策略

黃先輝，王 煜，張 軍

（江西省贛西土木工程勘測設計院，江西 宜春 336000）

當今GPS系統技術已經相當成熟，具有科學、實時、高效、快速的特點，可達厘米級的測量精度，因此其被廣泛運用在包括礦山地形測量等在內的眾多測量領域中，為測量工作的順利開展提供了重要幫助。同時由于實際測量工作存在一定的不確定性，如果受到不必要的干擾影響將會有GPS測量誤差產生。需對礦山地形測量中GPS誤差進行分析，尋找切實可靠的控制策略方法，進而減少甚至消除誤差，從而保障測量成果的高效性和高精確度。

1 礦山地形測量中的GPS誤差分析

1.1 定位誤差

在礦山地形測量中所產生的GPS誤差之一便是差分GPS平面定位誤差。事實上在采用GPS進行礦山地形測量的過程中，通過在選取的陸地以及測船上分別設置基準站以及流動接收站，并將其連接至數字探測儀[1]。在已知部分基準站坐標下，獲取定位結果改正值，隨后通過利用數據差分電臺向流動站傳輸改正數據，使其可以依據具體的接收情況對定位結果進行相應改正從而有效明確坐標位置。但在基準站與移動站GPS接收機之間往往會存在誤差，在使用差分技術下可以在一定程度上消除公共誤差，增加移動臺動態定位的精準性。偽距差分以及載波相位差分應用中，在站間距離的不斷變長下，誤差也會隨之增加。

1.2 時間延遲

經過移動臺在完成基準站差分信號的接收后，對差分進行相應改正并進行實時計算后即可對移動臺位置進行有效明確。在這一過程中，只有經過計算基準站差分改正數，才可以使得移動臺GPS接收機進行發射和差分信號的接收，從而完成衛星觀測以及改正差分，對位置信息進行發送，最終由計算機負責對相關信號進行接收。但在此過程中也比較容易出現差分GPS時間延遲，在計算差分改正數的過程中，需要經過基準站GPS接收機才能到達移動臺數傳機，在轉換數模下使得進入移動臺GPS接收機時間出現延長的情況。而在經由接收機處理計算移動臺GPS接收機差分信號，并將其傳輸至計算機，計算機同樣能夠實現延長計算與存儲時間。

如果系統運用事后差分法，此時在導航軟件當中通常會將移動臺記錄定位數據中的時間系統用計算機時鐘進行表示?；鶞收驹谶M行數據采集時便是UTC時間。在后期對數據進行合并的過程中，如果計算機時鐘同UTC時間之間存在偏差，則會使得時間系統中的基準站與移動臺數據之間出現誤差。

2 控制礦山地形測量GPS誤差的對策建議

2.1 合理設置基準站

通過結合當前我國礦山地形測量工作開展情況可知，測量人員通常會將控制點布置在岸上，隨后進入到觀測階段。從理論上來說，將地上測量同礦區地下地形觀測進行充分結合，不僅有助于減少觀測用時，同時也有利于減小誤差，提高觀測數據的精準度。礦山地形觀測中所需的人力、物力等也能夠得到相應控制，在基準站差分信號輻射區域當中，GPS接收設備大約進行120s的初始化，便可以使得RTK進入到正常工作狀態[2]。

通過結合實際情況在合理設置控制點的基礎上運用RTK工作模式，一方面可以使得用戶只需要根據流動臺GPS的實際工作狀況便可以對布設控制點進行有效控制，確保布設的各個水位觀測點均具有較高的合理性，為有效開展礦山地形測量工作奠定堅實良好的基礎。另外，其同樣也有助于縮短定位時間，僅僅只需要120s，GPS接收設備在基準站差分信號輻射區域內進行初始化便可以對整周模糊度進行有效確定，進而順利完成定位工作。

加之其精準度較高的重要優勢，使得雙頻接收設備在實現RTK工作模式下便可以精準定位，其定位精準度可以達到毫米級，對于控制礦山地形測量中GPS誤差具有積極的幫助作用。

2.2 需控制觀測誤差

目前在觀測過程中通常主要有人工觀測與自動觀測兩種方式，在人工觀測中如果選擇設置的水尺位置不合理或是選擇架設不當，則在使用零點高程聯測方式下將難以使得觀測結果始終具有較高的精確性。在自動觀測方式中，如果高程控制點與水邊相距較遠，或是坡度過大則同樣也會直接影響觀測結果的精準度，導致最終獲取的觀測數據產生明顯誤差。

因此為了能夠有效控制礦山地形觀測中GPS的誤差，立足GPS實現RTK工作模式，從而保障觀測結果的精準性。在這一過程中，測量人員首先需要結合具體觀測需要，對基準站上平面以及高程坐標進行明確，待進入至差分工作模式之后，在水邊架設流動臺GPS接收機，用以獲取GPS天線幾何中心高程數據。此時通過將GPS天線與水面間的高度距離減去，即可獲得水邊點高程即水位[3]。在利用這一觀測方式下，測量人員只需要在水邊架設流動臺GPS接收設備即可有效完成觀測工作，大大減少了可能對礦山地形觀測工作有干擾作用的不穩定因素，包括地形地勢、水文天氣等等，在保障測量安全的同時也可以極大地控制礦山地形測量中的GPS誤差[4]。

3 結語

鑒于礦山地形測量本身度專業性要求較高，且比較容易受到水文因素、地形因素等干擾影響，導致在GPS測量中產生相應誤差。

因此本文建議測量人員可以通過結合具體測量要求，通過利用運用GPS-RTK觀測法并合理設置基準站，對礦山地形點位置進行有效明確，以此獲得更加真實可靠的地形點信息，達到消除礦山地形測量的GPS誤差，提高測量精準度的目的。

參考文獻

[1]何慶芳.探討GPS在礦山地形控制測量中的運用[J].華東科技：學術版,2015(7)：3-3.

[2]楊紹梧.GPS定位技術在礦山地形測量中的應用探究[J].商品與質量：建筑與發展,2013(5)：608-608.

[3]郭衛鋒.利用GPS數據改正InSAR軌道誤差在地形測量中的應用研究[J].城市建設理論研究：電子版,2012(36).

[4]戚忠.工程測量中三角高程測量的誤差分析及解決方法[J].科技創新與應用,2013(34)：298-298.