GPS在矿山测量中的工作原理及应用分析

邓子波

（玉溪矿业有限公司大红山铜矿采掘一工区，云南 玉溪 653405）

常规测量和工程控制测量使用的是三角测量法，这需要很长时间，并且精度分布不均匀，因此对现场测量的精度并不准确。有了GPS，我们可以实时地检测到定位精度，如果该点的精度是所需的，则可以快速掌握所需点的坐标值。调查项目的第一步是确定已知要点和决策，GPS测量很容易比较三点之间的坐标差，通过坐标差来比较角度和距离，以检查核原点。

从以前的测量点中至少选择三个已知的控制点，以确保这些点的可靠性，如果使用GPS进行测量，可以确定起点并检查现有相关点的可靠性，它可以在GPS坐标系（具有现场坐标转换功能的GPS设备）之间建立重要的GPS设备连接。传统的矿山测量需要多次推迟测站，工作流程复杂，适应性低，但GPS可用于快速动态初始化，实时计算系统坐标，直接记录和存储，无需单独显示和接触即可获得快速准确的测量结果，同时GPS操作的特点是精度高，效率高，不受人为因素的影响。

1 GPS的工作原理

GPS技术发展及概述。

全球定位系统具有全球性、实时连续导航定位系统的特点，使用户能够准确定位三维坐标。随着制度的不断完善，该制度已经完全民事化，并在生产生活中发挥了作用。以下简要介绍其工作原理：

（1）在实践中，GPS发展了多种应用模式，以满足各种方法的需要。为此，包括静态、实时快速原型等多种形式的工作。实时快速成形的主要优点是效率高和精度高，它被广泛用于土木工程，由于实时快速成形的优点突出，在数据采集和工程放样中得到了广泛的应用。

（2）GPS系统的工作原理。目前，GPS系统主要采用差分技术改进的系统。差分定位使用多个接收设备，其中一个接收卫星信号，具有已知坐标的参考站放置在固定坐标上，其他的被用作移动站来确定定位标准的位置。其工作原理是根据校正点的精确卫星坐标和校正值的卫星距离，将校正数据发送给各移动台，移动台接收到数据后根据自身的具体变化确定自己的定位。在实时RTK技术中，利用载波相位差对各观测站的波相数据产生的负载进行实时处理，并采用差分法进行计算。在实际测量中，定位需要接收参考站，机器将实时观测数据和已知数据实时发送到移动台，并且移动台可以快速解析所需的数据。通过卫星观测实时计算厘米级的动态位移数据，与传统的测量方法相比，GPS技术借助计算机技术，该操作消除了视情、能见度、季节性等因素的影响，提高了观测精度。

2 GPS测量技术的特点

动态实时定位的实现是GPS测量技术的新突破，与传统的动态测量技术相比，动态GPS实时测量具有以下特性：

（1）利用卫星作为媒介解决视觉问题，使观测站获得必要的能见度。同时，它在测点和测站的选择上具有很大的灵活性，可以解决大规模测量中的能见度问题。

（2）观测精度高，数据准确可靠。传统RTK技术可以达到精度10mm，静态观测精度可以达到5mm，提高了数据传输和处理的安全性和可靠性。

3 GPS在矿山测量中的应用分析

3.1 GPS技术在矿山测绘地理信息系统中的应用

GPS技术在地理信息系统中占有重要地位，系统可以显示地理分布环境，测量、收集和管理矿山信息，以表示数据和应用程序，CPS技术可以利用其全天候、时效性这一点的特点，推动矿山地理信息系统更有效地实现矿山调查的四维时空动态，实现相关数据采集和分析的及时性，提高矿山调查的准确性。

传统测量方法建立或延伸的矿区往往受到地形的影响，主要结果是水准测量不能传递高程或水准网的精度，不能满足采矿控制网的精度要求。GPS技术的使用可以消除矿山地形的限制和影响，提高矿山测量的准确性，并达到测量标准。GPS技术是一系列动态实时定位技术，它不仅具有动态实时定位技术的特点，而且与传统的测量技术相比，具有较高的测量效率，并且实时动态定位技术具有相应的测量数据精度，比传统的数据精度较高。有关更多信息，请参见表1。

3.2 GPS-RTK在矿山工程勘察中的应用

（1）地形测量的现状。在传统的计量学中，必须绘制控制点并进行标记，以记录测量点。测量科学技术的不断发展和进步，可以实现地物分类代码，电子手册和全站仪的紧密配合，创新测量点的记录方式。GPS-RTK在科学技术的实际应用中涵盖了广泛的范围，并且一个测量点可以满足半径为10km的操作和标准测量的要求，设备控制点的重复安装和转移等环节可忽略不计，可提高测量精度。

（2）土方测量。土方测量，借助科学技术，GPS-RTK验收测量作业可在2秒～4秒内完成，在一定程度上，实际精度约为3cm，地图软件、信息集成后，可形成数据链，数据输入和复制的环节可忽略不计，可供使用映射数字化。在测量过程中，以最少的人填写、绘制、采集破损部位点，完成数据的采集和高效更新。系统可建立单个基站，借助GPSRTK技术实现实时测量作业，并可实现地面和工作台的连续动态测量作业。动态观测矿区地表高程和水平位置，并与相邻数据进行对比，得到沉降位移的相关数据信息，部分矿区实测周期大，预设变形观测点和基准点，保证测量精度，完全符合地面测量标准。与传统的观测手段相比，借助GPS-RTK技术，静态数据采集可以逐步转化为实时动态监测和实际运行结果，精度大大提高，对矿区地表分析十分有利。

3.3 在选点测量中使用GPS

GPS点选择测量是矿山测量中最重要的点，即GPS测量点。通常，GPS位置之间没有特定的连接，并且节点图结构更灵活，在实际测量中，测量过程比较简单。GPS点测量对矿山测量的准确性有很大的影响，改善选择点的选择有助于提高测量结果的可靠性。选择GPS选点测量时，需要考虑以下因素：

（1）GPS选择点必须首先使用信号接收能力强的设备。

（2）GPS点选择条件必须满足设备要求。GPS定位应远离大功率无线电源，高压线与微波电台信号通道的距离应至少保持100以上，以防干扰设备。

（3）GPS定位的影响应远离大面积水域或特殊地形，防止卫星信号干扰。现场还应位于便于运输、设备安装和使用的地方。选人要严格按照工作要求，结合矿井实际情况，选择科学合理的观点，确保矿山勘测的准确性。

3.4 GPS设备埋设的应用

（1）GPS设备的安装应满足舒适性和功能性的要求。选定的安装位置应具有一定的稳定性，以避免自然因素造成的损坏，并确保试验设备的持续有效性。

（2）GPS可用于通过测量中的卫星信号从矿山测量中采集数据和数据，测量时应连续测量GPS设备，这意味着GPS卫星的高度角保持恒定，确保GPS设备的稳定性。

（3）使用GPS检测矿山需要保留和记录测量数据。数据的完整性和准确性将影响矿山勘测的最终准确性，因此，记录GPS观测数据非常重要。尽管GPS在提高矿山勘测精度方面发挥了一定作用，但该技术仍存在局限性。随着GPS技术（全球定位系统）和RTK技术的发展，测量技术变得越来越复杂。与传统的GPS技术相比，RTK技术具有很高的测量精度，并使用了载波相位的动态实时差分方法，该技术当前应用于地形图，控制测量和其他领域，在未来的矿山勘测中，RTK技术的使用将是未来的发展趋势。

4 结束语

总之，通过分析，矿山地形和技术能力的人为因素影响着矿山测量和验收的准确性。通过对测量计算的分析和解释，提高验收的准确性，使用了各种更有效的计算方法来确保矿山生产的总量和质量。

GPS技术的发展也表明，提高矿山测量精度必须依靠先进的测量设备。矿山勘测准是一个复杂而严格的项目，不仅需要理论上的支持，而且还需要技术上的支持，在检查和验收矿井时，有必要增加新技术和新观念的应用，使用先进的测量方法和工具，提高矿山测量验收工作效率，提高计算精度。