淺析GPS技術在礦山測量中的實際應用

閆韋如

摘要：隨著經(jīng)濟得到了前所未有的發(fā)展高潮期，各個行業(yè)的迅速發(fā)展對于我國的礦產(chǎn)資源需求量不斷增加，在當前的社會和時代背景下，我國的礦產(chǎn)行業(yè)取得了良好的發(fā)展機遇和空間。做好礦山測量工作可以有效地保證礦山開采過程中的安全性，提高礦山測量工作的精確度和效率。隨著現(xiàn)代化科學技術的進步，GPS技術開始與礦山測量之間相互融合，在實際工作中，將GPS技術與其他測量工具相配合使用可以有效減少測量過程中的干擾因素，進一步提高測量的精度與速度。

關鍵詞：GPS技術;礦山測量;實際應用

引言

當前我國的礦產(chǎn)企業(yè)已成為社會主義經(jīng)濟市場中重要的產(chǎn)業(yè)之一，為了滿足不斷增長的礦山資源需求量，在礦山測量以及建設過程中需要用到現(xiàn)代的電子設備，才能進一步促進礦產(chǎn)開采工作的進行。

1、GPS技術概述

（1）GPS技術的原理組成。GPS技術最早應用于美國的軍事領域，是在無線電導航定位系統(tǒng)的基礎上發(fā)展和創(chuàng)新而來的，可以為用戶提供較為精密的坐標、速度和時間。各個監(jiān)測站可以精準的獲得相關的氣象信息和觀測資料，由地面的主控制站收集之后傳送至GPS衛(wèi)星，通過科學的計算之后迅速進行靜態(tài)定位。在GPS技術的實際應用過程中可以采用線性組合的方式。當前的GPS系統(tǒng)包括GPS衛(wèi)星系統(tǒng)、地面監(jiān)測系統(tǒng)、GPS信號接收系統(tǒng)。在GPS系統(tǒng)中，衛(wèi)星系統(tǒng)負責發(fā)送到航定位信號，地面監(jiān)測系統(tǒng)負責監(jiān)測每顆衛(wèi)星的運行時間，計算出相應的數(shù)據(jù)再發(fā)送給衛(wèi)星，然后再由信號接收系統(tǒng)對信號進行相應的處理，得出具體的三維位置以及速度時間。（2）GPS技術的特點與優(yōu)勢。GPS技術在礦山測量中的應用主要的優(yōu)勢在于定位相對準確，精度較高，在平面位置上誤差不會超過1mm，尤其是隨著現(xiàn)代科學技術的進步軟件得到了不斷的完善與更新，極大地縮短了觀測的時間，提升了效率，一次監(jiān)測過程往往需要幾秒鐘就可以完成。同時測量過程已經(jīng)得到了極大的簡短與簡化，這也在很大程度上節(jié)省了造標的費用。在工作中可以采用不同的測量方法不僅可以對三維坐標進行檢測和提供，還能夠實現(xiàn)精確測定。在當前的GPS應用過程中已經(jīng)實現(xiàn)了高自動化簡單操作，有效緩解了以往測量工作中勞動人員的工作強度，適用于全天候作業(yè)，不容易受到天氣的影響。

2、礦山測量中GPS技術的優(yōu)勢

（1）采樣技術與地質(zhì)勘探方面的優(yōu)勢。我國傳統(tǒng)的礦山測量技術都必須在規(guī)定的范圍內(nèi)開展工作，在合適的測量點安裝經(jīng)緯儀等一系列所需的設備。雖然后來引進了一些較為先進的技術，但是這些技術操作步驟都很繁瑣，而且工作效率極低。我國現(xiàn)在GPS技術的使用已經(jīng)解決了這些傳統(tǒng)測量方式給我們帶來的不便，一個普通的測量點只需要架立一個監(jiān)測站，就能測量出周圍近10千米的地理情況，而且測量出的數(shù)據(jù)已經(jīng)精確到了厘米級別，誤差度極小，數(shù)據(jù)安全可靠。而且操作簡單，所需的工作人員較少。這樣也就會大大降低測量所需的時間，提高工作效率和測量水平。當測量完畢后，就能夠根據(jù)數(shù)據(jù)準確描繪出所測量地區(qū)的地理環(huán)境。（2）工程放樣方面的優(yōu)勢。我國傳統(tǒng)的鉆孔等放樣技術，要將原定點的位置用經(jīng)緯儀等操作設備在實際地形中準確的標注出來，要想實現(xiàn)最好的結果，就必須不停的移動目標。該項工作需要兩到三個人通過相互配合才能夠完成。但是在進行傳統(tǒng)的放樣工作中還是會遇到很多的問題，如果在測量的距離較遠，還需要設立其他的測量點，這樣會加大礦山的測量誤差，這就要求相關技術人員通過不斷的調(diào)整努力，才能實現(xiàn)良好的通視效果。與傳統(tǒng)放樣技術相比，GPS技術放樣雖然操作步驟較為復雜，工作量較大，但是只需要一個工作人員把原定點的具體坐標位置輸入進去，就能夠直接顯示出該點的情況，而且能夠幫助用戶到達放樣的地點，這樣的操作既簡單方便又有效高速，唯一存在的缺點就是在測量地點不能確定出其角度和方向。礦山測量是一項復雜的技術學科，在測量過程中應該充分發(fā)揮出GPS技術的優(yōu)勢，調(diào)整其存在的缺。其發(fā)展情況與我國煤炭開采行業(yè)等一系列采礦行業(yè)息息相關，能夠大幅度的提升我國采礦的質(zhì)量和效益。

3、GPS技術在礦山測量中應用

3.1在礦山控制測量中應用

（1）控制測量是礦山測量中一項重要分支，傳統(tǒng)的礦山控制測量技術主要通過布置若干個控制點建立控制網(wǎng)，從而限制測量誤差累計的作用，為其他各項測量工作精準、高效開展提供必需的坐標參1982018年第10期照。但是傳統(tǒng)測量技術在進行控制點布置時受氣候條件、施工環(huán)境、測區(qū)障礙物等影響較大，加大了測量工作中內(nèi)業(yè)工作量，而且測量精度低，誤差大。（2）GPS技術在礦山控制測量中應用時，主要采用的是靜態(tài)差分定位技術，利用GPS接收機對測區(qū)內(nèi)多個控制點進行差分精準定位，并可對不同測量精度進行差分調(diào)整。該技術可有效提高礦山控制測量精度，降低作業(yè)人員勞動強度，縮短內(nèi)外業(yè)測量時間，同時在測量過程中無需考慮地形變化、氣候條件以及障礙物阻擋等，測量時更加靈活、簡便。

3.2在礦山地形測量與施工中應用

（1）對于面積大且地形相對復雜的礦區(qū)（如大同礦區(qū)、淮南礦區(qū)等），在煤礦建設施工時必須對整個礦區(qū)地形、地貌進行全面測定，傳統(tǒng)測量方法是利用航空攝影技術獲得航拍照片后進行解讀，然后采用測量儀器再進行補測，采用該方法受環(huán)境影響大，且測量任務繁重，需多次返工補測，測量工作效率低。（2）GPS技術在礦山地形測量與施工中主要是利用實時差分技術手段，建立便捷的測量體系，然后通過靜態(tài)基站以及若干個控制點，對覆蓋整個礦區(qū)的空間坐標系進行建立，然后通過衛(wèi)星、基站設備、流動站接收設備進行測量數(shù)據(jù)接收處理，從而實現(xiàn)高效、低誤差測量作業(yè)。

3.3在礦山測量數(shù)據(jù)采集中的應用

（1）在礦山測量中GPS技術主要利用系統(tǒng)內(nèi)部傳感器對各種電量信號、非電量信號進行采集，并及時將采集信息存儲在信息存儲器中，從而為后期數(shù)據(jù)分析、計算提供準確信息。（2）利用GPS技術對礦山測量進行數(shù)據(jù)采集時，在監(jiān)控設備區(qū)域安裝數(shù)據(jù)采集器，同時利用A/D轉換器對采集的電流信號源進行處理，轉換成數(shù)字信號。待所有信號轉換完成后再將數(shù)字信號發(fā)送至ARM7芯片內(nèi)，最終通過以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)發(fā)送至上位機，從而完成數(shù)據(jù)采集任務。

3.4在其他測量工作中應用

（1）作業(yè)面野外調(diào)查中應用。利用GPS定位儀可在野外對作業(yè)面位置精準定位，對作業(yè)面上覆巖層形態(tài)及變化情況進行測定，并能根據(jù)作業(yè)面生產(chǎn)情況提供實時作業(yè)信息。與傳統(tǒng)拉尺測量相比，具有工作量小、測量時間短、勞動作業(yè)強度低等優(yōu)點。（2）礦山生態(tài)環(huán)境監(jiān)測。受礦井開采影響地表出現(xiàn)沉陷區(qū)，為了保證地表建設及井下生產(chǎn)安全，必須對沉陷區(qū)采用測量技術手段進行實時監(jiān)測，傳統(tǒng)測量方法主要利用全站儀進行駐點測定，但是采用該方法進行沉陷區(qū)測量時很容易受地形地貌、測點數(shù)量、測點分布等限制，測量難度大，精度低。而利用GPS技術可降低控制點布置難度，提高測量效率且縮短監(jiān)測作業(yè)的工作強度。

結束語

在礦山測量中GPS技術的使用價值是非常大的，我國的GPS技術的使用也已經(jīng)達到了相對成熟的階段，在測量時要與相關的測量設備配合使用，這就要求相關測量單位，要聘用專業(yè)的工作人員進行技術操作，這樣就能夠實現(xiàn)優(yōu)勢互補的目標，能夠有效的提高測量效率和測量質(zhì)量，保證礦山測量工作的順利實施。

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