王博 陈明浩 陶良山
国家能源集团神东煤炭集团地测公司 内蒙古自治区鄂尔多斯市 017209
摘要：本文针对GNSS技术的工作原理和技术特点展开分析，内容包括了工作原理、技术特点、测量内容等，通过研究GNSS技术在大比例尺地形图、矿区形变量测量、露天矿区的测量、爆破钻孔的放样、平面高程控制测量中的具体应用，其目的在于加快矿山测量数据的采集速度，提高GNSS技术的应用效果。
关键词：GNSS技术；矿山测量；工作原理；大比例尺地形图
矿山工程测量主要是指在矿山前期建设或者开采的过程中，为了满足具体的开采要求，对于区域地层移动、地面沉降情况、巷道形变量、矿山复垦等情况进行数据采集的工作。在测绘技术体系发展速度不断加快的背景下，矿山测量速度、测量结果精准度也在不断提升。GNSS技术作为一种新型测绘技术，将其应用到矿山测量工作当中，不仅可以加快数据信息的采集速度，而且对于提高数据采集结果完整度有着积极地作用。
1 GNSS技术的工作原理和技术特点
1.1工作原理
GNSS 全称全球导航卫星系统，是通过人造卫星发送和接收空间地理信息，为全球提供全时段、高精度的地理坐标、速度与时间信息服务的无线电导航系统，是利用卫星之间的伪距、星历、卫星发射时间等信息进行精准测量和精准定位的技术方法。其工作原理是空间测距交会，是通过某一测量基准站的一个固定坐标为参考，采集 4 颗以上卫星的三维空间坐标作比对，得到基准站与卫星之间的差值，进而计算确定高精准的测量基站空间信息，其测试结果能够精确到毫米级别，能够有效提升测量的质量。在具体应用阶段，首先，以地面主控站为基点，采集范围内各监测站的观测资料和气象信息。其次，利用系统的内设系统，对于卫星的星历表和卫星钟改正数进行记录，随后在GPS卫星的辅助下，完成导航电文的编制。最后，对于导航电文进行分析，从而推算出控制点的具体坐标，提高计算结果准确性。
1.2技术特点
在GNSS技术应用过程中，具备了以下技术特点：（1）数据完整度和精准度高，在章节1.1中已经提到，GNSS在应用阶段，借助了卫星所提供的导航电文，卫星自身性能可靠性很强，能够根据要求完成指定任务，这也有效提升了所采集数据的准确性和完整性。（2）兼容性，在数据整理中，可以整理的数据信息不只是导航电文、对于图像、数据包等信息都可以进行识别，具备了非常强的兼容性，以此来满足系统的应用需求。（3）操作便捷度高，在系统应用中，GNSS技术在应用阶段的自动化程度较高，避免了人为测量所带来的误差，这对于矿山测量工作的顺利推进也有着积极地作用。
1.3测量内容
在GNSS技术应用阶段，主要的测量内容如下：第一，平面测量，利用已经布设好的控制测量点，对于矿山区域仓库、巷道、附属设施等平面位置进行确定，并将其绘制在矿山的平面图中，以供后期矿山开采计划拟定时应用。第二，高程测量，矿山开采环境多集中在地下，为确保开采环境的安全性，许多对线路进行应用测量，根据采集到的数据信息进行纵断面图的绘制，以此来得到可靠的高程测量数据。第三，开采设备位置，在矿山开采过程中，需要采集的数据信息包括了压缩风机、掘进设备、照明设备等，绘制对应的平面图纸，便于后续工作的顺利展开。
2 GNSS技术在矿山测量中的具体应用
2.1大比例尺地形图
在自动化作业水平快速提升的背景下，机械化作业的精细度也在不断增加，与此同时，矿山地形的变化情况也在加剧。
因此，为了确保区域开采活动的顺利进行，需要对于矿山地形情况进行不断补测，采集到更加完整的数据信息，从而为管理层的决策提供可靠数据。GNSS测量技术在应用过程中，可以结合需求将基准站架设到矿山地形区域内，以基准站为基础，对于区域内的其他数据进行监测。流动站在待测区域内进行移动，平均3s即可完成一组数据的采集。完成所有数据采集后，将其导入到成图软件当中，补测错误、漏掉的数据，随后进行地形图的绘制。此时也可以借助数字化技术进行数字地形图的绘制，以此来减少测量工作的工作总量，提高绘制地形图的实用价值。
2.2矿区形变量测量
除了部分矿产埋藏深度较前，可以采用露天的方式进行开采，剩余的大部分区域都位于地层深度，在矿山开采的过程中，随着开采深度的不断增加，区域地形所产生的地形高差也越来越大，并且边坡的数量也会增加。在采空区地形的影响下，很容易导致一些崩塌事故的出现。依托于GNSS技术进行矿区形变监测，能够在第一时间发现地下的异常情况，采取针对性措施对其进行处理，从而降低安全事故的发生几率。并且在信息技术帮助下，还可以建立自动化变形监测系统，对于矿区地形的形变情况进行实时了解。在全天候监测的帮助下，还可以定期进行数据信息的整理，设置预警参数。在出现问题时可以起到及时预警的作用，从而提高了信息采集过程的实用性[1]。
2.3露天矿区的测量
部分矿山开采区域距离地表较浅，多采用露天开采的方式进行资源开采。因此进行露天矿区的开采也具备非常高的实用价值。在具体的应用中，可以依托GNSS建立露天区域的测量系统，与地形图绘制想类似，可以将基准站架设到矿山露天开采区域的边缘处，以基准站为基础，对于区域内的其他数据进行监测[2]。流动站在待测区域内进行移动，平均3s即可完成一组数据的采集。随后将采集数据导入到系统当中，借助软件来完成坐标点平差坐标的计算，将计算后的平差坐标进行汇总，以此来得到精准度较高的控制测量数据，提升矿山测量数据的应用效果。
2.4爆破钻孔的放样
在以往的矿山开采活动中，爆破属于常用的技术类型之一，而爆破前非常重要的准备工作便是进行钻孔取样。以往的放样多采用全站仪来完成数据测量，但是全站仪的视距较短，并且人工立棱镜也对通视度有着较高的要求。而GNSS技术的使用，可以由一人独立完成测量工作。而且在移动过程中，对于通视度的要求相对较小，这样也有利于人员应对不同的矿山环境，在较短时间内迅速完成放样任务，工作效率有着非常高的保障[3]。另外，其传输过程也不会受到任何限制，具备较强的传输稳定性，这也对提升钻孔采样结果的准确性奠定了可靠的应用基础。
2.5平面高程控制测量
在对矿山平面高程控制测量时，应注意以下几点内容：第一，进行坐标系统的建立，为了满足矿山的测量要求，需要建立独立的坐标系统，在系统中的高程面边长投影形变量应控制在25mm/km以内，同时采用WGS84参考椭球和高斯投影来完成系统数据的采集任务。一般请情况下，东坐标与黑坐标的加常数应控制在500km和0km，从而完成平面控制测量任务。第二，进行高程系统的建立，可以采用伊朗国家研发的高程系统，选择测量等级为三等的水准测量标准，控制好各项参数，从而提高测量内容的适用性[4]。
结束语
综上所述，GNSS 技术在矿山工程测量中的应用具有适应性强，无严苛的限制条件，操作简便，兼容度较高，可极大的提升工程测量数据的收集与处理速度，可广泛应用于矿区大比例尺地形图测绘、矿区的变形监测、露天矿区的控制测量、爆破钻孔的放样等领域。
参考文献
[1]李海峰.数字化测量技术在矿山测量中的应用分析[J].西部资源,2020(05):126-128.
[2]冯亮.无人机技术在矿山测量中的应用研究[J].当代化工研究,2020(14):42-43.
[3]王昌锐.GNSS技术在矿山测量中的应用[J].华北自然资源,2020(03):85-86.
[4]张明明.数字化测量技术在矿山测量中的应用[J].当代化工研究,2020(09):87-88.