辽宁金鼎镁矿集团有限公司 辽宁省大石桥市 115100
摘要：随着科学技术的飞速发展，矿山测量在现代科学技术中的应用越来越广泛，大大提高了矿山测量的质量和效果。随着GPS技术的发展和完善，GPS在矿山控制网测量中的应用越来越广泛。将GPS技术与传统测量技术相结合，既可以弥补传统测量技术的不足，又能充分发挥GPS技术的优势，有效提高测量精度，又能在很大程度上节约人力物力，从而对保证矿井控制网的测量质量以及提高社会经济效益具有十分重要的作用和意义。
关键词：GPS技术；矿上测量；控制网；应用措施；
1GPS技术概况
北斗系统投入使用以来，促进了我国GPS技术的快速发展，逐步实现了动态实时监测的目的。GPS技术在矿山控制测量中的应用一般由参考站、数据链和移动站三部分组成。
GPS在矿山控制网测量中的应用主要依赖于北斗卫星、GPS参考站和控制网点之间的三维关系。总体而言，GPS技术在矿山控制网测量中具有明显的优势，主要体现在以下几个方面：一是使用条件较广，与全站仪、水准仪等测量手段相比，GPS受气候条件、地形等影响较小；二是，测量精度显著提高，有效地削弱或消除了系统误差问题；三是扩大了测量范围，即全站仪测量的相对传输，可有效减少移动站数，实现10公里半径范围内的测绘任务；四是自动化程度显著提高，GPS技术可在7天内独立完成测量任务，并对测量数据进行动态初始化和计算。综上所述，GPS技术在矿山控制网测量中具有明显的优势，能够满足长测量周期、连续测量的基本要求。
2利用GPS技术建立矿区控制网的可行性分析
2.1精度：根据《煤矿测量规程》，矿区地面控制网可布置为小三角、导线或小边测量。一般来说，基线相对误差的精度为1/20000。
2.2效率：如果用GPS建立控制网，只需1-2天，而传统的测量方法至少需要15天才能建立控制网，效率显著提高。
2.3安全：GPS控制网不需要点间通视。采用传统的测量方法建立控制网时，控制点必须布置在高处，以便于点与点之间的可视性。因此，GPS控制网更加安全可靠。
3GPS技术在矿山控制网测量中的应用
3.1GPS控制网布设
矿山控制网中GPS系统的布设应根据实际工作的规模要求确定。例如，在某金属矿山，一般选择GPS系统作为矿区的一级控制网。矿井一级控制网的布置一般采用边接的形式。控制网平均长度严格控制在0.2km～0.5km之间，最弱侧相对误差不大于1/40000。众所周知，GPS接收机的固定误差不大于1cm，组合比例误差系数不大于20。其技术要求也符合全球定位技术。例如，按照从整体到局部、从高到低的布设原则，共布置5个e级GPS控制点（一级控制网）和2个国家级GPS联合测量控制点。
3.2GPS控制网选点
GPS控制网中一级控制网和加密点的选择应按一定的规范进行。一般应充分考虑以下几个方面：（1）控制点和加密点的选择应符合规范要求，并充分考虑其他测量手段的配合。因此，选取的点位应满足其他测量手段的基本要求；（2）控制点和加密点的选择应考虑矿井的整体情况，有利于矿井安全工作，并能长期保存；（3）选点周围地形较开阔，能满足设备的安装和运行。另外，被测卫星水平仰角大于15°；（4）所选点应有大功率发射源区，其距离应大于200m，也应采用传输线的原则，距离应大于50m；（5）控制点、加密点周围无强干扰卫星信号的物体；（6）选择点的流量应以方便、不易损坏为原则。
3.3GPS网基线向量检核
（1）基线解算。以双差固定解为最终基线解，得到87条基线。剔除2条粗差基线后，得到满足测量要求的85条基线。用RMS、Ropp等指标衡量基线溶液的质量。若均方根值过大，则观测值质量较差；若Ropp值过大，则说明观测条件较差。此外，在对相关数据进行处理后，还应检查修正后方差比临界值的大小。如果小于3，则表示基线的固定双差解不合格。因此，有必要对基线处理参数设置进行优化，以保证基线平均边长、观测基线最大误差和整数解满足相关要求。
（2）闭合环路检验。在基线质量检验中，可以采用以下几种闭环检验方法：（1）同步闭环检验。理论上，同步闭环之间的闭合误差为0。如果同步环闭合误差中有一个或多个误差基线向量，则至少得到50个三通同步回路，整个长度的相对闭合误差为0.07×10-6～8.75×10-6，只有一个超过7.00×10-6，满足测量要求；（2）异步闭环试验。异步环是由不完全同步观测基线组成的闭环。这一次，有53个异步循环。全长闭合误差W小于140.8mm，各坐标分量闭合误差不大于82.1mm，异步回路基线向量合格；（3）复测基线检查。重复基线是指两个观测站在不同观测时段的观测结果。矿区测量共形成19条复测基线，复测基线的差值为0.08mm～14.70mm，满足复测基线长度≤65mm的要求。
3.4GPS观测技术指标数据分析
GPS控制网在实际测量中是采用坐标轴检测方法，应用平面坐标系软件对坐标点数据进行精确控制。本次布设a矿GPS控制网时，设置系统坐标数据。同时，利用现有机床计算出的测量面积，在原有坐标系的基础上重新进行点位分析。GPS接收机为双频和单频共用设置，在实际测量中可以保证更精确的测量结果。当同步观测接收机的数目设置为大于或等于3个时，可以缩短数据采样间隔，使接收到的数据更加准确。通过以上方法，在实际测量和操作过程中，可以利用已知点的位置数据和平面数据，大大提高测量精度。
3.5GPS网平差计算及精度分析
（1）三维无约束平差的计算及精度分析
在WGS-84坐标系下，利用中海达GPS随机hds2003数据处理软件进行了自由网三维无约束平差计算，并对GPS在线进度进行了校核。如发现因观测误差过大而引起的不合格值问题，应及时解决。剔除两条粗差基线后，对三维无约束平差进行了卡方检验和t检验。分别对整个观测组和各观测要素进行统计检验，检验GPS控制网内部进度是否符合进度计划，各矢量确定的协方差矩阵之间的比例关系是否符合要求。
（2）二维无约束平差的计算及精度分析
为了避免GPS控制网因初始数据的进度和控制网关键精度的降低而发生畸变，首先要对初始数据的精度和质量进行检查。然后，由吴玉树平差计算出起点对应的坐标值。将反算起点边长与原起点坐标边长进行比较，得到二者的差值和一次定线误差，若起点精度满足要求，则可作为矿山一级GPS控制网的起算点面积。然后利用南方全站仪对全站仪进行测距，然后进行抽样检验。利用高精度全站仪观测GPS控制网中各检测样本之间的距离，并与相应的GPS测量边长进行比较。
结束语
GPS控制网在矿山测量中的应用，为矿山高产值提供了大量的技术支持。在实际应用中，GPS控制网具有稳定性高、密度适中的优点和特点，基本能够满足现阶段矿山测量的基本要求。在GPS控制网的应用中，应注意网点的分布，以保证区间密度的一致性，达到适度的稀疏性。不同矿山内部结构不同，区域网络布局类型也不同。一般来说，在建立GPS控制网的过程中，根据实际情况，可以通过建立综合覆盖的方法进行综合施工，这样可以提高工作效率，在实际应用过程中可以获得更精确的测量结果，并且对点位的控制更加精确，避免了测量误差，既降低了成本，又缩短了观测周期，同时使计算结果更加准确。对于精度要求高的GPS控制网施工，应严格控制各项数据，确保施工精度，并认真观测。综上所述，GPS控制网在矿山测量中的应用具有许多优点，可以带来良好的效益。
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