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摘要：GPS 技术在矿山测量中的应用日趋成熟，与常规仪器合理搭配使用，能够相辅相成，不仅速度快、效率高而且能保证高精度。本文阐述了GPS 应用于矿区控制测量的特点和作业流程，探讨了GPS在矿山测量中的应用，总结了GPS 定位的误差来源及减少方法。
关键词：GPS矿山测量特点业务流程应用
中图分类号：TD17文献标识码： A 文章编号：
矿山测量作为一门交叉性学科,其发展和进步與采矿技术和矿业工程的发展、测量科学技术与仪器设备的发展、其它学科如数理科学、计算机科学等的发展密切相关。现代测绘技术是建立在电子技术、空间技术、光学技术、计算机技术等基础上的综合性技术,并具有智能化、自动化等一系列优点。现代测绘科学技术迅猛发展,必然会促进矿山测量的进一步发展。以现代测绘技术、矿业工程技术和相关科学技术为基础的矿山测量,必将会形成集数据采集、处理、管理、传输、分析、表达、应用、输出为一体的智能化、自动化的技术系统,为矿区资源环境信息系统的建立提供基础性的资料,促进矿山持续、高效发展。
一、GPS 应用于矿区控制测量的特点
1、GPS 控制测量方法
静态GPS 控制测量是采用两台以上GPS 接收机分别安装在基线的各端点上，其中应包含若干已知点，测定观测站之间相对位置，运用已知点和各观测基线组成的GPS 控制网，运用数据处理软件计算出各未知控制点坐标的一种测量方法．
2、GPS 定位技术的特点
GPS 测量观测站之间不需要通视，只要能接收空间卫星的信号，就能够测出观测站点的坐标值及高程; 且具有观测时间短、操作简便、可全天候作业的特点． 因此，运用GPS 定位技术取代常规的测角、量边、计算坐标的作业方法，建立矿区测量控制网，是一种很好的选择; 用GPS 建立的矿区测量控制网，无须逐级布设，避免误差传递; 网形结构布设灵活，可以选择最佳的网形，使误差降至最小; 选点工作简便，不需要在山顶及楼顶等仪器到达不便的地方设点，极大地减少了控制测量的劳动强度; 并且省去了建立高标的费用，降低了成本．
3、矿区控制测量的特点
（1）处于勘探阶段的矿区
矿区控制测量点( 网) 的建立，是为矿区范围内所有的工程服务的，包括勘探、建设、生产; 每个矿区都有其自身的一些特点，处于勘探阶段的矿区，原来没有测量控制网的存在，运用GPS 技术的便利，根椐勘探工程的需要，选择理想的网型结构，按照上述介绍的方法，就可以建立完善的、GPS 矿区控制测量系统． 这种控制系统的优点是: 误差小，只存在GPS（2）处于建设与生产的矿区
以大型地下开采的神华宁煤集团灵新煤矿为例，该矿是开采了二十年的老矿山，矿区测量控制系统既有54 北京又有80 西安，因此，首先必须解决不同系统之间的兼容问题，才能保证地面控制测量成果的精度达到要求并与井下控制测量系统保持一致，确保各项地面工程的精度与井下生产的安全．
二、GPS技术在矿山测量中的作业流程
1、内业准备
在实施GPS 外业测量前, 应事先对测区进行踏勘, 根据矿山测量的特点完成内业的准备工作, 主要包括以下几个方面的内容:
（1）根据工程项目, 设定工程名称;
（2）参数设置: 基准站的数据采样率一般为4 ~ 5S, 流动站的数据采样率一般为1 ~ 2S,高度截止角通常设定为10度。
（3）若已知坐标转换参数, 则输入手簿。
（4）实施工程放样前, 内业输入每个放样点的设计坐标、线路方位角, 以便野外实时、准确放样。
2、求定测区转换参数
矿山测量是在北京坐标系或独立坐标系上进行的, 这就存在WGS- 84 坐标与北京坐标系或独立坐标系的坐标转换问题。由于RTK 作业要求实时给出当地坐标, 这使得坐标转换工作非常重要。
（1）对于较大型的测区事先测定转换参数,在RTK 作业时, 直接输入参数和基准站坐标。利用高等级控制点同一点的2种坐标求出的转换参数。
（2）也可在RTK 作业时临时求得转换参数。首先在对空视野开阔的地方设立基准站并采集单点定位WGS- 84坐标, 然后流动站联测3个以上的高等级的控制点, 求解坐标转换参数。
3、基准站的安置
为保证观测的精度和提高工作效率, 基准站的安置应满足下列条件。
（1）基准站可设立在精确坐标的已知点上,也可设立在条件较好的未知点上;
（2）基准站安置应选择在地势较高、通视无遮挡、电台有良好覆盖区域的地方, 首选是测区中央地区。
（3）为防止多路径效应和数据链的丢失,基准站200 米范围内应无高压电线、电视差转台、无线电发射台等干扰源, 周围应无GPS 信号反射源。
（4）基准站电台的天线应架设在GPS 接收机主机的北方。因为南北极附近是卫星的空洞区。
三、GPS在矿山测量中的应用
1、对采掘和剥离的现状和地形进行测量
传统的测量方法都需在测站上对周围的地貌和地物进行细化的布点,而且这些测点都需要和测站保持通视,参与测量的人员至少需要2～ 3人通视操作才能完成,在汇总数据绘图的时候,一旦发现问题就需要到野外进行重测。目前的GPS RTK技术在一般的地形条件下, 所设的观测站可以一次性完成对半径10km范围内的区域实现测量,大大减少了以往测量方式所需要的控制点和测量仪器的数量,以及设备移动的次数。而且一次操作就可以完成测量,尤其是对地形的碎部测量,只需等待很短的时间既可以得到三维坐标。同时测量中只需输入地物的编码就可以实时的了解点位精度。该技术让野外作业提高了效率、节约了费用,降低了劳动的强度。而且在矿区的测量中实现了更高的精度和准确性,在生成图像后精度可以到达厘米级,误差较小, 为采掘区、剥离区的测量提供了可靠的三维坐标数据,同时通过软件还可以实现一次性成图,绘制所需要的地形图。
2、帮助钻孔、征地、边界划分等放样
利用GPS的定位和测量精度高的特点完全可以实现对某一区域的定位测量和规划。因此在矿山的开采、施工等测量中利用GPS来进行具体位置和边界性的确定是十分可靠的。而且GPS的作业不受气候的影响,而且在工作中可以进行远距离的测量,使其成为了目前矿山工程测量的首选测绘技术。
3、帮助进行工程量的测量
目前采用GPS和软件进行配合,可以形成开采管理的数据库系统,这样可以减少中间环节的数据传递和处理,并可以实现CAD化,提高了矿山生产的管理效率。同时其测量的精度高、速度快,使得利用很少的人力就可以完成对较大采剥工程量的数据采集和图表更新,并且通过实时更新的三维数据可以实现对大型露天矿区的采剥工程量进行测量和验收。
四、GPS 定位的误差来源及减少方法
1、GPS 定位的误差来源
GPS 测量是通过地面接收设备接收卫星传送来的信息，计算同一时刻地面接收设备到多颗卫星之间的伪距离，采用空间距离后方交会方法，来确定地面点的三维坐标． 因此，对于GPS 卫星、卫星信号传播过程和地面接收设备都会对GPS 测量产生误差．主要误差来源可分为: 与GPS 卫星有关的误差、与信号传播有关的误差、与接收设备有关的误差．
2、减少GPS 定位误差的操作措施
对于与GPS 卫星有关的误差、与接收设备有关的误差不能受操作措施影响，我们仅能通过采取一定的措施来减少与传播途径有关的误差，与传播途径有关的误差主要包括电离层折射、对流层折射、多路径效应等引起的误差．
可以通过利用同步观测值求差，来减弱电离层折射、对流层折射的影响，这种方法对于短基线的效果尤为明显，并可通过利用电离层模型加以改正来减少电离层折射影响; 在测站直接测定气象参数，采用对流层模型加以改正，观测站视场内周围障碍物的高度角一般应大于10 ～ 15° 来减少对流层折射影响．
由于多路径的信号传播所引起的干涉时延效应被称作多路径效应． 减弱多路径误差的方法为选择合适的站址，测站不宜选择在山坡、山谷和盆地中，应离开高层建筑物，并且观测站附近不应有大面积水域、对电磁波反射或吸收强烈的物体，以减少多路径效应的影响． 同时观测站应远离大功率的无线电发射台和高压输电线，其距离一般不小于200 m，以避免周围磁场对GPS 卫星信号的干扰．
参考文献：
[1] 杨桂远.GPS在凡口铅锌矿区控制测量中的应用研究[J]. 采矿技术. 2010(04)
[2] 张高兴,李忠金.GPS结合全站仪在矿山地面控制测量中的应用[J]. 矿业工程. 2006(05) [3] 王棋.RTK在道路控制点复测中的应用[J]. 矿山测量. 2011(03)
[4] 杜珍应.GPS RTK技术在水利工程控制测量中的精度分析[J]. 煤炭技术. 2007(05)
[5] 徐聪,曹沫林,李柏明.矿山测量技术的发展与探讨[J]. 矿山测量. 2011(01)
关键词：GPS矿山测量特点业务流程应用
中图分类号：TD17文献标识码： A 文章编号：
矿山测量作为一门交叉性学科,其发展和进步與采矿技术和矿业工程的发展、测量科学技术与仪器设备的发展、其它学科如数理科学、计算机科学等的发展密切相关。现代测绘技术是建立在电子技术、空间技术、光学技术、计算机技术等基础上的综合性技术,并具有智能化、自动化等一系列优点。现代测绘科学技术迅猛发展,必然会促进矿山测量的进一步发展。以现代测绘技术、矿业工程技术和相关科学技术为基础的矿山测量,必将会形成集数据采集、处理、管理、传输、分析、表达、应用、输出为一体的智能化、自动化的技术系统,为矿区资源环境信息系统的建立提供基础性的资料,促进矿山持续、高效发展。
一、GPS 应用于矿区控制测量的特点
1、GPS 控制测量方法
静态GPS 控制测量是采用两台以上GPS 接收机分别安装在基线的各端点上，其中应包含若干已知点，测定观测站之间相对位置，运用已知点和各观测基线组成的GPS 控制网，运用数据处理软件计算出各未知控制点坐标的一种测量方法．
2、GPS 定位技术的特点
GPS 测量观测站之间不需要通视，只要能接收空间卫星的信号，就能够测出观测站点的坐标值及高程; 且具有观测时间短、操作简便、可全天候作业的特点． 因此，运用GPS 定位技术取代常规的测角、量边、计算坐标的作业方法，建立矿区测量控制网，是一种很好的选择; 用GPS 建立的矿区测量控制网，无须逐级布设，避免误差传递; 网形结构布设灵活，可以选择最佳的网形，使误差降至最小; 选点工作简便，不需要在山顶及楼顶等仪器到达不便的地方设点，极大地减少了控制测量的劳动强度; 并且省去了建立高标的费用，降低了成本．
3、矿区控制测量的特点
（1）处于勘探阶段的矿区
矿区控制测量点( 网) 的建立，是为矿区范围内所有的工程服务的，包括勘探、建设、生产; 每个矿区都有其自身的一些特点，处于勘探阶段的矿区，原来没有测量控制网的存在，运用GPS 技术的便利，根椐勘探工程的需要，选择理想的网型结构，按照上述介绍的方法，就可以建立完善的、GPS 矿区控制测量系统． 这种控制系统的优点是: 误差小，只存在GPS（2）处于建设与生产的矿区
以大型地下开采的神华宁煤集团灵新煤矿为例，该矿是开采了二十年的老矿山，矿区测量控制系统既有54 北京又有80 西安，因此，首先必须解决不同系统之间的兼容问题，才能保证地面控制测量成果的精度达到要求并与井下控制测量系统保持一致，确保各项地面工程的精度与井下生产的安全．
二、GPS技术在矿山测量中的作业流程
1、内业准备
在实施GPS 外业测量前, 应事先对测区进行踏勘, 根据矿山测量的特点完成内业的准备工作, 主要包括以下几个方面的内容:
（1）根据工程项目, 设定工程名称;
（2）参数设置: 基准站的数据采样率一般为4 ~ 5S, 流动站的数据采样率一般为1 ~ 2S,高度截止角通常设定为10度。
（3）若已知坐标转换参数, 则输入手簿。
（4）实施工程放样前, 内业输入每个放样点的设计坐标、线路方位角, 以便野外实时、准确放样。
2、求定测区转换参数
矿山测量是在北京坐标系或独立坐标系上进行的, 这就存在WGS- 84 坐标与北京坐标系或独立坐标系的坐标转换问题。由于RTK 作业要求实时给出当地坐标, 这使得坐标转换工作非常重要。
（1）对于较大型的测区事先测定转换参数,在RTK 作业时, 直接输入参数和基准站坐标。利用高等级控制点同一点的2种坐标求出的转换参数。
（2）也可在RTK 作业时临时求得转换参数。首先在对空视野开阔的地方设立基准站并采集单点定位WGS- 84坐标, 然后流动站联测3个以上的高等级的控制点, 求解坐标转换参数。
3、基准站的安置
为保证观测的精度和提高工作效率, 基准站的安置应满足下列条件。
（1）基准站可设立在精确坐标的已知点上,也可设立在条件较好的未知点上;
（2）基准站安置应选择在地势较高、通视无遮挡、电台有良好覆盖区域的地方, 首选是测区中央地区。
（3）为防止多路径效应和数据链的丢失,基准站200 米范围内应无高压电线、电视差转台、无线电发射台等干扰源, 周围应无GPS 信号反射源。
（4）基准站电台的天线应架设在GPS 接收机主机的北方。因为南北极附近是卫星的空洞区。
三、GPS在矿山测量中的应用
1、对采掘和剥离的现状和地形进行测量
传统的测量方法都需在测站上对周围的地貌和地物进行细化的布点,而且这些测点都需要和测站保持通视,参与测量的人员至少需要2～ 3人通视操作才能完成,在汇总数据绘图的时候,一旦发现问题就需要到野外进行重测。目前的GPS RTK技术在一般的地形条件下, 所设的观测站可以一次性完成对半径10km范围内的区域实现测量,大大减少了以往测量方式所需要的控制点和测量仪器的数量,以及设备移动的次数。而且一次操作就可以完成测量,尤其是对地形的碎部测量,只需等待很短的时间既可以得到三维坐标。同时测量中只需输入地物的编码就可以实时的了解点位精度。该技术让野外作业提高了效率、节约了费用,降低了劳动的强度。而且在矿区的测量中实现了更高的精度和准确性,在生成图像后精度可以到达厘米级,误差较小, 为采掘区、剥离区的测量提供了可靠的三维坐标数据,同时通过软件还可以实现一次性成图,绘制所需要的地形图。
2、帮助钻孔、征地、边界划分等放样
利用GPS的定位和测量精度高的特点完全可以实现对某一区域的定位测量和规划。因此在矿山的开采、施工等测量中利用GPS来进行具体位置和边界性的确定是十分可靠的。而且GPS的作业不受气候的影响,而且在工作中可以进行远距离的测量,使其成为了目前矿山工程测量的首选测绘技术。
3、帮助进行工程量的测量
目前采用GPS和软件进行配合,可以形成开采管理的数据库系统,这样可以减少中间环节的数据传递和处理,并可以实现CAD化,提高了矿山生产的管理效率。同时其测量的精度高、速度快,使得利用很少的人力就可以完成对较大采剥工程量的数据采集和图表更新,并且通过实时更新的三维数据可以实现对大型露天矿区的采剥工程量进行测量和验收。
四、GPS 定位的误差来源及减少方法
1、GPS 定位的误差来源
GPS 测量是通过地面接收设备接收卫星传送来的信息，计算同一时刻地面接收设备到多颗卫星之间的伪距离，采用空间距离后方交会方法，来确定地面点的三维坐标． 因此，对于GPS 卫星、卫星信号传播过程和地面接收设备都会对GPS 测量产生误差．主要误差来源可分为: 与GPS 卫星有关的误差、与信号传播有关的误差、与接收设备有关的误差．
2、减少GPS 定位误差的操作措施
对于与GPS 卫星有关的误差、与接收设备有关的误差不能受操作措施影响，我们仅能通过采取一定的措施来减少与传播途径有关的误差，与传播途径有关的误差主要包括电离层折射、对流层折射、多路径效应等引起的误差．
可以通过利用同步观测值求差，来减弱电离层折射、对流层折射的影响，这种方法对于短基线的效果尤为明显，并可通过利用电离层模型加以改正来减少电离层折射影响; 在测站直接测定气象参数，采用对流层模型加以改正，观测站视场内周围障碍物的高度角一般应大于10 ～ 15° 来减少对流层折射影响．
由于多路径的信号传播所引起的干涉时延效应被称作多路径效应． 减弱多路径误差的方法为选择合适的站址，测站不宜选择在山坡、山谷和盆地中，应离开高层建筑物，并且观测站附近不应有大面积水域、对电磁波反射或吸收强烈的物体，以减少多路径效应的影响． 同时观测站应远离大功率的无线电发射台和高压输电线，其距离一般不小于200 m，以避免周围磁场对GPS 卫星信号的干扰．
参考文献：
[1] 杨桂远.GPS在凡口铅锌矿区控制测量中的应用研究[J]. 采矿技术. 2010(04)
[2] 张高兴,李忠金.GPS结合全站仪在矿山地面控制测量中的应用[J]. 矿业工程. 2006(05) [3] 王棋.RTK在道路控制点复测中的应用[J]. 矿山测量. 2011(03)
[4] 杜珍应.GPS RTK技术在水利工程控制测量中的精度分析[J]. 煤炭技术. 2007(05)
[5] 徐聪,曹沫林,李柏明.矿山测量技术的发展与探讨[J]. 矿山测量. 2011(01)