煤礦區域測量控制網中的GPS技術應用

楊偉科

摘 要：礦山的測量工作中常常會GPS技術，GPS技術有著強大的功能，它的覆蓋率極其廣闊，測量出來的數據比較精準無誤。隨著我國煤礦技術的提升，GPS被廣泛應用到礦井測量工作中，利用測量的數據制造成測量圖等。但在實際的測量過程中，GPS受到空間位置的影響，有的區域不能使用GPS，有時候測量出的數據存在一定的誤差，GPS設備在礦井工作的時候也會出現不精準情況。針對GPS的這種情況，結合煤礦工作的經驗，文章展開了分析和討論。

關鍵詞：GPS；測量；技術研究

隨著計算機技術的發展和GPS技術的廣泛應用，煤礦測量繪圖步入了新的階段。煤礦上采用新的數字繪圖技術，它相比于傳統的測圖模式，具有精確、快速的特點，是未來技術發展的方向。目前的很多煤礦集團都配備了專門的測量設備，建立自己的GPS系統，逐步取代人工測圖的方式。GPS繪圖的效果良好，在各個方面能滿足企業的要求。

一、GPS的概述

GPS定位技術是近些年來新出現的測量技術，它是發達的全球定位系統。應用在煤礦測量領域，GPS技術的優點相當明顯，測量時不受時間和氣候的限制，效率高，有很好的精準度。GPS在進行布點的時候也非常靈活，自動化能力極強，各個控制點間也無須通視。目前來說，GPS已覆蓋到經濟的各個領域中去。利用GPS優良的特性能測量出高度準確的測出物體的三維坐標、速度和時間信息參數。GPS技術是由空間的衛星群和地面的接收系統兩方面組成的，它的測量信號由GPS接收機和數據處理軟件接收，接受到的信號用來實現定位，GPS接收機能同時接受多個GPS信號，通過對不同位置進行信號分析從而確定其位置。

二、GPS-RTK定位原理

GPS-RTK定位技術的原理是利用時差，它能隨時隨地的測量被測量點的坐標位置，這種位置是三維的，通常情況下測量出的誤差很小，有相當的精準程度。RTK技術的發展推動了測量技術的進步，產生了巨大的變革，它不僅操作時相當簡單靈活，而且可以精確得到測量點的位置，確立它的坐標系。而且，它的出現大大的提高了煤礦測量的效率，節省了不少人力。

GPS-RTK定位系統由基準站、流動站和數據鏈組成，在實際的測量過程中，基準站用來接受設備安置在選定的任一參考點上，確保能隨時隨地接受任何一個GPS信號來源。基準站通過第三部分站點將測量點坐標以及載波相位的數據值發送到流動站進行一些列計算，得到精確的數據值，這種精確度能達到厘米級別[1]。RTK系統具有多種測量模式，包括快速靜態測量和動態測量以及準動態測量。快速靜態測量時需要GPS接受機保持靜止在用戶站上，從而有效的進行數據的收集和觀測，整個操作過程中要進行實時的計算，從而得到測點的三維坐標。

三、GPS-RTK測圖

利用RTK技術測量的坐標點具有很高的精度，能滿足工作上的需求。RTK技術上的圖根點能對坐標點進行精準定位，有很強的實時性，大大的提高了工作中的效率性。GPS-RTK定位技術還能快速的測量一些無遮擋區域，記錄它們的特征點。實際操作中會遇到一些GPS-RTK技術無法測量的地點，這時可以通過它們布設的圖根點進行補測。GPS-RTK技術進行布防時要有必要的檢核，這樣就避免了GPS信號不好引起的測量誤差，有利的保障了測量圖的精準性[2]。如果坐標點處在一個較遠的位置，沒辦法引入，這時可利用全站儀假定坐標系統和高程系統進行測量，測試完畢后再用電腦進行坐標的轉化獲取結果。

四、GPS進行煤炭礦井測量

（一）GPS應用在布設煤礦近井控制網

地下開采的井式礦井，信息交流非常麻煩，如何把地面和井筒之間進行聯系是重中之重。井筒的作用很大，它承載著煤炭提升以及人員設備的運輸重任，生產材料都要經過井筒。礦井運輸大巷在煤礦生產中的位置很重要，對比其他的巷道貫通工程而言，礦井運輸大巷要在精準度上要求更高。若想在新建成的礦井重要巷道提供安全精準的保障，需要在新建礦井的地面搭建地面GPS系統近井口控制測量網。根據GPS強大的精準定位功能對礦井巷道展開測量，依照測量出來的數據結果制定成網絡結構和井巷位置建網的計劃，再依照建網計劃進行控制網布設工作的實施[3]。

（二）GPS應用在數據觀測和采集方面

依照數據接收機對應的相關標準進行測量數據，等到接收機器接收完畢，觀察人員開始對接收到的衛星數據和定位結果數值進行仔細的核查，反復核對后確保無誤。核對完成后，觀測人員在第一時間對測量的數據進行登記。GPS系統中的傳感設備自動性采集電量以及非電量信號，將采集到的結果傳輸到上位機中再進一步的進行研究分析。數據采集是以計算機和其他特定測量系統。GPS在實際的數據采集時，數據采集設施部署在被監控設備位置，將傳感器采集到的電壓以及電流信息傳輸到轉換器進行轉換，待這些電信號轉化成數字信號后再把數字信號送到芯片提供的串口上去[4]。存儲的數據達到了一定數目，經過以太網結構傳送到上位機，通過上位機展開研究和分析，并最終獲得采集到的結果。

（三）GPS控制網在礦山測量的使用

GPS控制網是按照主要以邊連接，輔助以點連接原則操作，這樣做的優勢是可以減小工作的量度，生產效率得到了提高。GPS控制網設計常常選取3個約束點，在煤礦區域的中心存在1個約束點，其他的2個點在帶狀煤礦區域的兩邊。如此既可以精確的得到測量區的坐標從而算到參數值又有助于連接后續的煤礦區域控制網。

五、施工中注意事項

（一）儀器攜帶問題

煤礦下施工時要攜帶大量的儀器，尤其是在一些大型的礦井中進行測量時，技術人員要格外注意。測量儀器振動會造成不小的影響，如果測量人員攜帶儀器時造成了晃動，則很有可能會造成儀器使用功能的損壞。測量人員在下礦井進行測量作業時務必要輕拿輕放，不要有大幅度的動作，也不能坐在儀器箱子上面，以免損壞了儀器，造成不必要的麻煩，影響工作的順利開展。

（二）原始數據準備不齊全

井下進行測量工作時需要齊全的原始數據和工具，有時候測量人員在開展井下工作時候常常會遺忘測量工具，如測量球、鋼尺和記錄本等。測量人員配備這些原始的記錄和測量工具是為了在第一時間進行測量數據的記錄，方便查找和記憶，如果這些原始工具沒有帶齊，可能會造成測量數據的遺失，還要進行二次測量。測量人員下井前要檢查自身裝備，以免耽誤時間，費時費力，也影響工程的開展進度[5]。

（三）誤用測量點

井下進行低等級導線測量時候，需要重點測量巷道周圍的2個或多個測量點，確保能有效的掌握測點之間的距離。當測量點之間的距離較近的時候，測量人員進行導線點衍射測量就非常容易出現錯誤，造成標點出現偏差，還有在直線巷道測量時存在方向線焦點位置不清晰的情況，測量人員也要多加留心[6]。出現標點失誤后要及時的更正，如果更正不及時就可能會導致測點錯誤，沒有辦法吻合整體的設計，嚴重時還會發生煤礦礦井施工的事故發生。

（四）測量人員心態不好

礦井下作業的環境極差，井下的工作人員在實施測量的過程中難免會受到客觀環境的影響，容易導致測量人員心態不好。測量人員測量時注意力不集中會直接影響到觀測數據的結果。分散的注意力會使測量結果不精確，從而使計算出現錯誤。測量人員在出礦井后也往往沒能對數據進行及時的核查，這樣就導致了測量數據容易出現錯誤，影響到了測量的精準程度。因此，測量人員在下井前務必調整好自身的心態，穩定自己的情緒，只有在心緒穩定的情況下才能有良好的工作狀態，測出精確的數據，保障礦井順利施工。

總而言之，GPS定位技術大大促進了煤礦產業的變革，雖然在實際應用中存在著或多或少的問題，但隨著實踐中的不斷摸索和研究，工程人員逐步解決了GPS技術在礦井測量中遇到的種種難題。隨著這些問題的解決，GPS進行測量工作時變得更加準確，減小了施工造成的偏差。同時，GPS在大型巷道貫通施工的過程中也起到了舉重輕重的作用，GPS技術因為其高精準和操作簡單的優勢正在被越來越廣泛的應用在礦山測量領域中。

參考文獻：

[1] 趙飛.GPS技術在礦山測量中的使用[J].能源與節能，2018（02）：143-144.

[2] 姚龍剛.煤礦測繪技術在測量中的應用分析[J].能源與節能，2018（02）：168-169.

[3] 王娣.煤礦測量中測繪新技術的應用分析[J].內蒙古煤炭經濟，2018（03）：17-18.

[4] 劉志民.煤礦礦山測量數字化技術在生產中的應用分析[J].山東工業技術，2018（04）：98+85.

[5] 田鵬飛.井下測量設備在煤礦的具體應用[J].礦業裝備，2018（01）：70-71.

[6] 王樹亮.GPS-RTK技術在礦山土方量精確測定中的應用實踐[J].山東煤炭科技，2018（01）：180-182.