张超群
义煤集团宜阳义络煤业有限责任公司 洛阳宜阳 471600
摘要：随着我国测量技术水平的提高以及相关一起设备的更新与完善，GPS测量技术在矿山测量中已经得到了有效的应用。与传统的测量技术相比，GPS技术的测量精度与测量效率更高，并且还可以显著降低矿山测量工作成本。基于此，本文主要就GPS在矿山测量中的工作原理及应用展开了详细的分析。
关键词：GPS；矿山测量；工作原理；应用
近些年来，随着环保理念与绿色矿山的提出，各地区均在积极开展矿山周边地区土地复垦与环境治理活动，这就在一定程度上大大增加了矿山地表测量的工作量，同时，受矿山周边小煤窑及周边河道防范地表水倒灌井等因素的影响，开展高效的矿山地表测量工作是十分有必要的。而GPS技术的应用，不仅可以有效弥补传统矿山测量方法的不足，同时也能够充分发挥其测量精度高、测量速度快、测量角度广等多种优势，进而推动我国矿山测量工作的有序开展。
1GPS在矿山测量中的工作原理及优势
1.1工作原理
GPS即为全球定位系统，最早出现并被应用于美国的军事领域。基于无线电导航定位系统，GPS的建立可以为用户提供精密度更高的三维坐标、时间与速度。首先，地面主控站要将收集各监测站所获取到的气象信息与观测资料，将其传送到GPS卫星当中，通过一系列的计算，实现静态定位。在具体应用中，可以选择呢线性组合这种方式，将载波相位的观测值，当做两点间的坐标差，也就是GPS基线向量。目前，GPS系统共由三大部分组成，分别为GPS卫星系统、GPS信号接收机、地面监控系统。其中，GPS卫星系统主要负责的工作是发送导航定位信号；地面监控系统则负责对每颗卫星的时间进行监测，准确计算出钟差后，再发送给卫星；由GPS信号接收机要对信息实施有效的处理，准确获取相应的三维坐标、时间与速度。
1.2应用优势
与其他定位系统相比，GPS系统的定位精度是相对较高的，其平面位置误差不会超过1mm。同时，随着GPS软件的持续更新与完善，观测时间也明显得到了进一步的缩短，一次观测仅仅只需几秒钟就可以完成。在具体测量中，只需要保持观测站上空开阔即可，对各观测站之间的相互通视并无太大要求，这就可以大大节约造标费用[1]。另外，测量方法的不同，不仅可以提供更加精确的三维坐标，同时也能够大大提升GPS系统的自动化水平，可以有效降低测量工作人员的劳动强度，特别是在巡查周边小煤窑、河道，以及治理河道渗漏地段的测量工作当中，GPS系统的应用可以明显提高测量工作的效率，并且也不会收到恶劣天气的影响，适合全天候作业，十分有利于野外测量施工的进行。
2GPS在矿山测量中的应用
2.1在矿山控制测量中应用
在矿山测量中，控制测量是十分重要的。传统的控制测量技术，是通过布置多个控制点来建立控制网的，这可以对测量误差累计起到一定的限制作用，并为其他测量工作的开展提供精准的坐标参照。但在具体实践中，由于控制点的布置工作会受到施工环境、气候条件以及测区障碍物等因素的影响，因此就会在一定程度上增加测量工作的内业工作量，进而降低测量精度，产生较大的测量误差。而GPS技术主要是应用静态差分定位技术，通过GPS接收机，对测区内的各个控制点实施差分精准定位，针对不同的测量精度进行合理化调整。这一技术的应用不仅可以明显提升矿山控制测量的精度，缩短内外业测量的时间，有效降低测量工作人员的劳动强度，同时在控制测量中也不必对气候条件、地形状况以及障碍物阻挡等因素进行考虑，可以大大增强控制测量的灵活性与简便性。
2.2在矿山地形测量与施工中应用
针对地形较为复杂，且面积相对较大的矿区，在开展煤矿建设施工时，一定要对该矿区的地形与地貌实施多方位与全面性的测定，以此来保证煤矿建设施工的有序进行。在过去，大多是应用航空摄影技术来获取矿区的航拍照片，对其地形地貌展开分析与解读的，之后再使用测量仪器进行补测，但由于这种地形测量方法会受到环境这一因素的影响，且测量工作也较为繁杂，甚至是需要多次返工进行补测，因此其总体测量效率较低。而在矿山地形测量与施工中，GPS技术主要是借助实时差分技术，构建便捷高效的测量体系，通过若干个控制点以及静态基站，建立可以覆盖整个矿区的空间坐标系[2]。之后再利用有关的基站设备、卫星以及流动站接收设备等来完成测量数据的接收处理工作，提高测量作业的效率，降低误差。
2.3在矿山测量数据采集中的应用
在对矿山进行测量时，GPS技术主要是应用系统内部的传感器，对各类电量信号以及非电量信号进行有效的采集，并将其及时存储到信息存储器当中，以便为后续的数据分析及计算等工作提供准确的信息。与此同时，在对矿山测量数据进行采集的过程中，要想有效应用GPS技术，就要在监控设备区域当中，安装相应的数据采集器，并要借助A/D转换器来处理采集的电流信号源，并将其转换成相应的数字信号。待信号均转换成数字信号后，就要将其发送到ARM7芯片当中，并通过以太网，将数据完整的发送到上位机中，以此来系统、高效的完成数据采集任务。
2.4在其他测量工作中应用
第一，在作业面野外调查中，GPS也具有较高的应用价值。例如，借助GPS定位仪可以在野外环境下，针对作业面位置实施准确的定位，并且还可以有效测定作业面上覆岩层形态以及相关变化情况，进而有利于工作人员借助作业面的实际生产情况，提供实时的作业信息。另外，相比较于传统拉尺测量方式，GPS定位仪还具有功能多，操作简单，测量工作量小以及劳动作业强度低等一系列优势。
第二，对矿山的生态环境实施有效的监测。由于部分矿井开采活动，会导致地表出现沉陷区。因此，为了确保地表建设以及井下生产的安全，就需要对沉陷区实施实时监测。在具体实践中，传统的测量方法主要是应用全站仪来对各驻点进行测定，但选择这种方法对沉陷区进行测量时，就会受到多种因素的限制与影响，例如地形地貌、测点分布情况以及测点数量等[3]。而GPS技术的应用则可以有效弥补传统测量方法中存在的不足，一方面可以明显降低控制点的布置难度，另一方面，可以大大提升测量工作人员的测量效率，有效缩短监测作业的工作强度。
第三，GPS可以应用于勘探孔、矿区界线以及征地界线等放样测量工作当中。通过在地形图上，对勘探孔、矿区界线以及征地界线的坐标进行合理设计，将具体输入到电子手簿当中，以便在放样过程中实时显示与放样点之间的距离及方法，实现快速定点，之后再与图形图上所标注的实际位置进行比较与校核。而针对面积较大与地形较为复杂的矿区，传统的测量放样方式会受到众多因素的限制，但GPS测量技术的应用则可以有效适用于这种情况，可以实现全天候的放样测量工作，显著提升测量精度与测量效率。
结束语
综上所述，在现代化矿山测量工作中，GPS测量技术的应用，不仅可以有效提升矿山测量结果的精确度，明显缩短矿山测量的时间，同时也能够有效减少因测量误差而引发的煤矿生产安全事故，从根本上弥补传统矿山测量方法的不足，解决其测点布置困难、受环境因素影响大以及测量精度低等一系列问题，并且也能够有效突破传统矿山测量方法对矿山建设的限制，推动我国矿山开采行业的稳健发展。
参考文献
[1]刘洋,王瑜,赵鹏飞.GPS变形监测信号提取在矿山测量中的应用分析[J].世界有色金属,2020(1):40,42.
[2]王诗旋,杨盼盼,冯瑞瑛.GPS在矿山地质工程测量技术的实践分析[J].中国金属通报,2020(18):189-190.
[3]裴绍军.GPS变形监测技术在矿山测量中的应用研究[J].中国化工贸易,2020,12(6):111,114.