煤矿区域测量控制网中的GPS技术应用

杨伟科

摘 要：矿山的测量工作中常常会GPS技术，GPS技术有着强大的功能，它的覆盖率极其广阔，测量出来的数据比较精准无误。随着我国煤矿技术的提升，GPS被广泛应用到矿井测量工作中，利用测量的数据制造成测量图等。但在实际的测量过程中，GPS受到空间位置的影响，有的区域不能使用GPS，有时候测量出的数据存在一定的误差，GPS设备在矿井工作的时候也会出现不精准情况。针对GPS的这种情况，结合煤矿工作的经验，文章展开了分析和讨论。

关键词：GPS；测量；技术研究

隨着计算机技术的发展和GPS技术的广泛应用，煤矿测量绘图步入了新的阶段。煤矿上采用新的数字绘图技术，它相比于传统的测图模式，具有精确、快速的特点，是未来技术发展的方向。目前的很多煤矿集团都配备了专门的测量设备，建立自己的GPS系统，逐步取代人工测图的方式。GPS绘图的效果良好，在各个方面能满足企业的要求。

一、GPS的概述

GPS定位技术是近些年来新出现的测量技术，它是发达的全球定位系统。应用在煤矿测量领域，GPS技术的优点相当明显，测量时不受时间和气候的限制，效率高，有很好的精准度。GPS在进行布点的时候也非常灵活，自动化能力极强，各个控制点间也无须通视。目前来说，GPS已覆盖到经济的各个领域中去。利用GPS优良的特性能测量出高度准确的测出物体的三维坐标、速度和时间信息参数。GPS技术是由空间的卫星群和地面的接收系统两方面组成的，它的测量信号由GPS接收机和数据处理软件接收，接受到的信号用来实现定位，GPS接收机能同时接受多个GPS信号，通过对不同位置进行信号分析从而确定其位置。

二、GPS-RTK定位原理

GPS-RTK定位技术的原理是利用时差，它能随时随地的测量被测量点的坐标位置，这种位置是三维的，通常情况下测量出的误差很小，有相当的精准程度。RTK技术的发展推动了测量技术的进步，产生了巨大的变革，它不仅操作时相当简单灵活，而且可以精确得到测量点的位置，确立它的坐标系。而且，它的出现大大的提高了煤矿测量的效率，节省了不少人力。

GPS-RTK定位系统由基准站、流动站和数据链组成，在实际的测量过程中，基准站用来接受设备安置在选定的任一参考点上，确保能随时随地接受任何一个GPS信号来源。基准站通过第三部分站点将测量点坐标以及载波相位的数据值发送到流动站进行一些列计算，得到精确的数据值，这种精确度能达到厘米级别[1]。RTK系统具有多种测量模式，包括快速静态测量和动态测量以及准动态测量。快速静态测量时需要GPS接受机保持静止在用户站上，从而有效的进行数据的收集和观测，整个操作过程中要进行实时的计算，从而得到测点的三维坐标。

三、GPS-RTK测图

利用RTK技术测量的坐标点具有很高的精度，能满足工作上的需求。RTK技术上的图根点能对坐标点进行精准定位，有很强的实时性，大大的提高了工作中的效率性。GPS-RTK定位技术还能快速的测量一些无遮挡区域，记录它们的特征点。实际操作中会遇到一些GPS-RTK技术无法测量的地点，这时可以通过它们布设的图根点进行补测。GPS-RTK技术进行布防时要有必要的检核，这样就避免了GPS信号不好引起的测量误差，有利的保障了测量图的精准性[2]。如果坐标点处在一个较远的位置，没办法引入，这时可利用全站仪假定坐标系统和高程系统进行测量，测试完毕后再用电脑进行坐标的转化获取结果。

四、GPS进行煤炭矿井测量

（一）GPS应用在布设煤矿近井控制网

地下开采的井式矿井，信息交流非常麻烦，如何把地面和井筒之间进行联系是重中之重。井筒的作用很大，它承载着煤炭提升以及人员设备的运输重任，生产材料都要经过井筒。矿井运输大巷在煤矿生产中的位置很重要，对比其他的巷道贯通工程而言，矿井运输大巷要在精准度上要求更高。若想在新建成的矿井重要巷道提供安全精准的保障，需要在新建矿井的地面搭建地面GPS系统近井口控制测量网。根据GPS强大的精准定位功能对矿井巷道展开测量，依照测量出来的数据结果制定成网络结构和井巷位置建网的计划，再依照建网计划进行控制网布设工作的实施[3]。

（二）GPS应用在数据观测和采集方面

依照数据接收机对应的相关标准进行测量数据，等到接收机器接收完毕，观察人员开始对接收到的卫星数据和定位结果数值进行仔细的核查，反复核对后确保无误。核对完成后，观测人员在第一时间对测量的数据进行登记。GPS系统中的传感设备自动性采集电量以及非电量信号，将采集到的结果传输到上位机中再进一步的进行研究分析。数据采集是以计算机和其他特定测量系统。GPS在实际的数据采集时，数据采集设施部署在被监控设备位置，将传感器采集到的电压以及电流信息传输到转换器进行转换，待这些电信号转化成数字信号后再把数字信号送到芯片提供的串口上去[4]。存储的数据达到了一定数目，经过以太网结构传送到上位机，通过上位机展开研究和分析，并最终获得采集到的结果。

（三）GPS控制网在矿山测量的使用

GPS控制网是按照主要以边连接，辅助以点连接原则操作，这样做的优势是可以减小工作的量度，生产效率得到了提高。GPS控制网设计常常选取3个约束点，在煤矿区域的中心存在1个约束点，其他的2个点在带状煤矿区域的两边。如此既可以精确的得到测量区的坐标从而算到参数值又有助于连接后续的煤矿区域控制网。

五、施工中注意事项

（一）仪器携带问题

煤矿下施工时要携带大量的仪器，尤其是在一些大型的矿井中进行测量时，技术人员要格外注意。测量仪器振动会造成不小的影响，如果测量人员携带仪器时造成了晃动，则很有可能会造成仪器使用功能的损坏。测量人员在下矿井进行测量作业时务必要轻拿轻放，不要有大幅度的动作，也不能坐在仪器箱子上面，以免损坏了仪器，造成不必要的麻烦，影响工作的顺利开展。

（二）原始数据准备不齐全

井下进行测量工作时需要齐全的原始数据和工具，有时候测量人员在开展井下工作时候常常会遗忘测量工具，如测量球、钢尺和记录本等。测量人员配备这些原始的记录和测量工具是为了在第一时间进行测量数据的记录，方便查找和记忆，如果这些原始工具没有带齐，可能会造成测量数据的遗失，还要进行二次测量。测量人员下井前要检查自身装备，以免耽误时间，费时费力，也影响工程的开展进度[5]。

（三）误用测量点

井下进行低等级导线测量时候，需要重点测量巷道周围的2个或多个测量点，确保能有效的掌握测点之间的距离。当测量点之间的距离较近的时候，测量人员进行导线点衍射测量就非常容易出现错误，造成标点出现偏差，还有在直线巷道测量时存在方向线焦点位置不清晰的情况，测量人员也要多加留心[6]。出现标点失误后要及时的更正，如果更正不及时就可能会导致测点错误，没有办法吻合整体的设计，严重时还会发生煤矿矿井施工的事故发生。

（四）测量人员心态不好

矿井下作业的环境极差，井下的工作人员在实施测量的过程中难免会受到客观环境的影响，容易导致测量人员心态不好。测量人员测量时注意力不集中会直接影响到观测数据的结果。分散的注意力会使测量结果不精确，从而使计算出现错误。测量人员在出矿井后也往往没能对數据进行及时的核查，这样就导致了测量数据容易出现错误，影响到了测量的精准程度。因此，测量人员在下井前务必调整好自身的心态，稳定自己的情绪，只有在心绪稳定的情况下才能有良好的工作状态，测出精确的数据，保障矿井顺利施工。

总而言之，GPS定位技术大大促进了煤矿产业的变革，虽然在实际应用中存在着或多或少的问题，但随着实践中的不断摸索和研究，工程人员逐步解决了GPS技术在矿井测量中遇到的种种难题。随着这些问题的解决，GPS进行测量工作时变得更加准确，减小了施工造成的偏差。同时，GPS在大型巷道贯通施工的过程中也起到了举重轻重的作用，GPS技术因为其高精准和操作简单的优势正在被越来越广泛的应用在矿山测量领域中。

参考文献：

[1] 赵飞.GPS技术在矿山测量中的使用[J].能源与节能，2018（02）：143-144.

[2] 姚龙刚.煤矿测绘技术在测量中的应用分析[J].能源与节能，2018（02）：168-169.

[3] 王娣.煤矿测量中测绘新技术的应用分析[J].内蒙古煤炭经济，2018（03）：17-18.

[4] 刘志民.煤矿矿山测量数字化技术在生产中的应用分析[J].山东工业技术，2018（04）：98+85.

[5] 田鹏飞.井下测量设备在煤矿的具体应用[J].矿业装备，2018（01）：70-71.

[6] 王树亮.GPS-RTK技术在矿山土方量精确测定中的应用实践[J].山东煤炭科技，2018（01）：180-182.