礦山近井點(diǎn)建立技術(shù)研究.doc

目 錄礦山近井點(diǎn)建立技術(shù)研究31.1概述31.2已有測繪資料的分析利用41.3 坐標(biāo)系和投影面選擇51.4 GPS控制網(wǎng)的布設(shè)51.5近井點(diǎn)點(diǎn)位的選取61.6技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)91.7平面控制網(wǎng)111.8高程控制網(wǎng)131.9數(shù)據(jù)處理16 礦山近井點(diǎn)建立技術(shù)研究1.1概述在全國范圍內(nèi)都布設(shè)了國家一、二等三角網(wǎng)和水準(zhǔn)網(wǎng)，在礦區(qū)范圍內(nèi)也有國家一、二等三角點(diǎn)和水準(zhǔn)點(diǎn)。但是，這些點(diǎn)的密度很小，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足礦區(qū)測量的需要。通常進(jìn)行的礦區(qū)控制測量就是在國家一、二等三角網(wǎng)和水準(zhǔn)網(wǎng)的基礎(chǔ)上布設(shè)礦區(qū)三、四等三角網(wǎng)或高精度的光電測距導(dǎo)線作為礦區(qū)的平面控制，布設(shè)礦區(qū)三、四等水準(zhǔn)網(wǎng)作為礦區(qū)的高程控制。為了滿足礦井建設(shè)和生產(chǎn)的需要，建立礦井上、下統(tǒng)一坐標(biāo)系統(tǒng)，還需在礦井工業(yè)廣場井筒附近布設(shè)平面控制點(diǎn)和高程控制點(diǎn)，即我們通常所說的近井點(diǎn)和井口水準(zhǔn)基點(diǎn)。在礦井建設(shè)和生產(chǎn)過程中，為了井口位置和工業(yè)廣場建筑物的標(biāo)定，井上、下聯(lián)系測量，井口之間貫通測量等，首先需在井口附近地面上建立近井點(diǎn)。高質(zhì)量的近井點(diǎn)，應(yīng)是既滿足工程施工標(biāo)定對近井點(diǎn)點(diǎn)位精度的要求又能使觀測工作量（例如野外觀測時(shí)所花時(shí)間和費(fèi)用）最小，即成本最低的近井點(diǎn)，這種近井點(diǎn)，稱為最優(yōu)點(diǎn)。建立最優(yōu)近井點(diǎn)，可通過優(yōu)化設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)。它包括最佳點(diǎn)位（圖形）設(shè)計(jì)和最佳觀測權(quán)設(shè)計(jì)。本文只闡述礦區(qū)近井點(diǎn)圖形最佳設(shè)計(jì)，并就礦區(qū)常用的幾種近井點(diǎn)推證了最佳圖形、最佳點(diǎn)位精度、非最佳點(diǎn)位精度以及它們之間變化情況?？紤]到礦區(qū)在長期礦井建設(shè)及開采過程中，近井點(diǎn)點(diǎn)面遭到破壞，因此近井點(diǎn)應(yīng)該設(shè)立在有利于長期保存的位置，以滿足將來的需要。近井點(diǎn)點(diǎn)位依據(jù)工業(yè)廣場設(shè)計(jì)圖，盡可能懸在不影響工廣建設(shè)，易于保存、同時(shí)狀況良好的地方，具體位置由礦方?jīng)Q定。近井點(diǎn)大致高程需要與工廣設(shè)計(jì)高程相近，做到不影響生產(chǎn)、易于保存和利用。由于GPS測量的特殊性，為了保證GPS測量的精度，點(diǎn)位選擇還要遵循一定的技術(shù)要求。本文以萬福煤礦測區(qū)為例闡述礦山近井點(diǎn)測設(shè)的方法及相關(guān)問題。1.2已有測繪資料的分析利用測區(qū)附近有四個(gè)三等三角點(diǎn)，分為：郭莊、王水坑西、張莊、后牛樓，是泰安中煤物測隊(duì)于1987年10月-1988年8月，在改造后的菏澤二等網(wǎng)基礎(chǔ)上施測的，稱為“巨野三等三角網(wǎng)”，采用1954坐標(biāo)系，三個(gè)點(diǎn)保存完好，距離礦區(qū)大約為4公里、2公里和7公里，本次測量擬采用其作為近井點(diǎn)的起算數(shù)據(jù)。上述三等點(diǎn)的高程是泰安中煤物測隊(duì)于1990年在國家二、三等水準(zhǔn)點(diǎn)的基礎(chǔ)上不設(shè)的四等水準(zhǔn)點(diǎn)，采用1956黃河高程系，水準(zhǔn)網(wǎng)的高程中誤差為0.0192m。選用國家二、三等水準(zhǔn)點(diǎn)作為本次測量的高程起算數(shù)據(jù)。已知數(shù)據(jù)見表1.1 表1.1已知坐標(biāo)數(shù)據(jù) 點(diǎn)號(hào)點(diǎn)名X（m）Y（m）高程（m）備注1郭莊7614.8588354.00342.774柱石面真高2王水坑西2453.8826777.14144.647柱石面真高3張莊2277.2182629.44741.941柱石面真高本次測量前要求對起算數(shù)據(jù)進(jìn)行檢核，具體檢核方案如下：（1）在郭莊、王水坑西、張莊按照D級GPS點(diǎn)觀測規(guī)范要求進(jìn)行靜態(tài)GPS測量，獲得其同步觀測數(shù)據(jù)。（2）利用GPS隨即軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，分析其精度，進(jìn)行互相推求解算，分析其已知成果精度。（3）如果有必要，聯(lián)測董官屯鎮(zhèn)、柳林鎮(zhèn)、大謝集鎮(zhèn)和董樓C級GPS點(diǎn)（80系）中的部分點(diǎn)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換好精度分析或通過中煤物測隊(duì)獲取更多礦區(qū)附近高等級控制點(diǎn)。1.3 坐標(biāo)系和投影面選擇根據(jù)萬福煤礦的要求，平面控制測量采用1954年北京坐標(biāo)系。1954北京坐標(biāo)系參考橢球基本幾何參數(shù)為：長半軸a=6378245m短半軸b=6356755.2882m扁率a=1/298.3第一偏心率平方1=0.00669438499959第二偏心率平方 2=0.0067395081947高程采用1956黃海高程系1.4 GPS控制網(wǎng)的布設(shè)近年來隨著GPS定位技術(shù)的發(fā)展，GPS相對定位精度在幾十千米的范圍內(nèi)可以達(dá)到1/1000000-1/10000，完全可以滿足城市二、三等網(wǎng)的精度要求。GPS網(wǎng)的網(wǎng)形在很大程度上與使用接收機(jī)的數(shù)量和作業(yè)方式有關(guān)。目前，在地鐵及公路的建設(shè)過程中，首級網(wǎng)的布設(shè)很多都是采用了GPS網(wǎng)。施工控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)一般經(jīng)過下列過程：首先根據(jù)建立控制網(wǎng)的目的、要求和控制范圍，經(jīng)過圖規(guī)劃也野外選點(diǎn)，確定控制網(wǎng)的圖形并決定參考基準(zhǔn)（起始點(diǎn)）；根據(jù)測量儀器條件擬定觀測綱要（觀測方法和觀測值的預(yù)期精度）；根據(jù)觀測所需的人力、物力進(jìn)行成本預(yù)算；根據(jù)控制網(wǎng)圖形和觀測精度進(jìn)行目標(biāo)成果的精度估算和分析，并與預(yù)定的要求進(jìn)行比較，作必要的方案修正，以上稱為控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)工作。然后是付諸實(shí)施，埋設(shè)標(biāo)志，建立觀測墩、臺(tái)和觀測標(biāo)志，按預(yù)定綱要進(jìn)行觀測，按觀測數(shù)據(jù)評定觀測精度。最后進(jìn)行成果處理、平差計(jì)算，平差值及目標(biāo)成果的精度評定。控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)控制網(wǎng)的質(zhì)量是控制網(wǎng)設(shè)計(jì)的核心和宗旨。用什么標(biāo)準(zhǔn)來衡量控制網(wǎng)的質(zhì)量好壞，不僅卻取決于工程的性質(zhì)和要求，而且取決于標(biāo)準(zhǔn)制定的合理與否。因此，標(biāo)準(zhǔn)的制定對控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)非常重要。而這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)就是控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，又稱為質(zhì)量指標(biāo)或質(zhì)量準(zhǔn)則。通常，我們用一些數(shù)值指標(biāo)來描述控制網(wǎng)質(zhì)量的好壞。根據(jù)對控制網(wǎng)的要求不同，一般有下列4個(gè)方面的質(zhì)量指標(biāo)：（1）精度，描述誤差分布離散程度的一種度量；（2）可靠性，發(fā)現(xiàn)和抵抗模型誤差的能力大小的一種度量；（3）靈敏度，監(jiān)測網(wǎng)發(fā)現(xiàn)某一變形的能力大小的一種度量；（4）經(jīng)濟(jì)，建網(wǎng)費(fèi)用。1.5近井點(diǎn)點(diǎn)位的選取近井點(diǎn)點(diǎn)位依據(jù)工業(yè)廣場設(shè)計(jì)圖，盡可能在不影響工廠建設(shè)，易于保存、同時(shí)情況良好的地方，具體位置由礦方?jīng)Q定。另外，工廠設(shè)計(jì)高程約為44.5m，近井點(diǎn)大致高程需與該設(shè)計(jì)高程相應(yīng)，做到不影響生產(chǎn)、易于保存和利用。由于GPS測量的特殊性，為保證GPS測量的精度，點(diǎn)位選擇還需遵循以下的技術(shù)要求。（1）盡可能埋設(shè)在便于觀測、保存和不受開采影響的地點(diǎn)。當(dāng)近井點(diǎn)必須設(shè)置于井口附近工業(yè)廠房頂上時(shí)，需保證觀測時(shí)不受機(jī)械震動(dòng)的影響和便于向井口敷設(shè)導(dǎo)線。（2）每個(gè)井口附近需設(shè)置一個(gè)近井點(diǎn)和兩個(gè)高程基點(diǎn)。近井點(diǎn)和連測導(dǎo)線點(diǎn)（即近井點(diǎn)至定向連接點(diǎn)或斜井、平哃口之間的導(dǎo)線點(diǎn)）據(jù)可作為高程基點(diǎn)用。（3）近井點(diǎn)至定向連接點(diǎn)（或斜井、平哃口的導(dǎo)線點(diǎn)）之間的連測導(dǎo)線邊數(shù)需不超過3個(gè)。（4）多井口礦的近井點(diǎn)應(yīng)統(tǒng)一規(guī)劃，合理布置，盡可能使各近井點(diǎn)位于同一個(gè)三角網(wǎng)、三邊網(wǎng)、邊角網(wǎng)或?qū)Ь€網(wǎng)中，并使相鄰井口的近井點(diǎn)構(gòu)成控制網(wǎng)中的一條邊或力求間隔的邊數(shù)最少。（5）近井點(diǎn)和井口高程基點(diǎn)表示的埋設(shè)深度在無凍土地區(qū)應(yīng)不小于0.6m，在凍土地區(qū)盤石頂面與凍結(jié)先之間的距離應(yīng)不小于0.3m。（6）為使近井點(diǎn)和井口高程基點(diǎn)免受損壞，在點(diǎn)的周圍應(yīng)設(shè)置保護(hù)樁和柵欄或刺線。在標(biāo)石上方宜堆放高度不小于0.5m的碎石。（7）在實(shí)地選點(diǎn)前，應(yīng)收集有關(guān)布網(wǎng)任務(wù)與測區(qū)資料，包括1：10000地形圖，已有的控制點(diǎn)、站的資料；并充分熟悉測區(qū)的情況。（8）點(diǎn)位均選在易于安置接收設(shè)備，交通方便，視野開闊的較高點(diǎn)上。（9）點(diǎn)位目標(biāo)顯著，視場周圍15以上不應(yīng)有內(nèi)障礙物，以減少GPS信號(hào)被遮擋或障礙物吸收。（10）點(diǎn)位應(yīng)遠(yuǎn)離大功率無線電發(fā)射源（如電視臺(tái)、微波站等）其距離不小于200m；遠(yuǎn)離高壓線，其距離不得小于50m，以避免電磁場對GPS信號(hào)的干擾。（11）點(diǎn)位附近不應(yīng)有大面積水域，不應(yīng)有強(qiáng)烈干擾衛(wèi)星信號(hào)接受的物體，并盡量避開了大面積反射墻。（12）所選點(diǎn)形成的網(wǎng)形應(yīng)有利于同步觀測邊的連接。（13）交通方便，有利于水準(zhǔn)、加密等其他測量手段擴(kuò)展和連測邊的連接。（14）近井點(diǎn)的選擇在滿足以上條件的基礎(chǔ)上應(yīng)盡量選在交通便利的地方。根據(jù)以上技術(shù)要求和萬福煤礦的需要，選擇6個(gè)點(diǎn)作為近井點(diǎn)，如圖1-1所示，點(diǎn)位設(shè)計(jì)坐標(biāo)如表1.2。另外，在工廣區(qū)之外埋設(shè)3-4個(gè)近井點(diǎn)，以便備用和長期保存。 表1.2 近井點(diǎn)分布表點(diǎn)名坐標(biāo)X坐標(biāo)Y備注W-11167.595925.58W-20971.085946.64W-30967.126355.32W-40666.096354.67W-50662.825985.28W-60528.756000.99 圖1.1 近井點(diǎn)分布由于GPS觀測站之間不要求互相通視，所以選點(diǎn)工作較常規(guī)測量要簡便的多。因?yàn)镚PS點(diǎn)點(diǎn)位的選擇，對GPS觀測工作的順利進(jìn)行并得到可靠地成果有重要影響，所以，應(yīng)根據(jù)測量任務(wù)的目的和測區(qū)范圍、精度和密度的要求等，從分收集和了解測區(qū)的地理情況及原有控制點(diǎn)的分布和保存情況，恰當(dāng)?shù)剡x取GPS點(diǎn)的點(diǎn)位。在選定GPS點(diǎn)點(diǎn)位應(yīng)遵循以下原則：（1）定位周圍便于安置天線和GPS接收機(jī)。視野開闊，視場內(nèi)周圍障礙物的高度角一般應(yīng)小于15。（2）定位應(yīng)遠(yuǎn)離大功率無線電發(fā)射源（如電視臺(tái)、微波站及微波通道等）及高壓電線，以免周圍磁場對GPS信號(hào)的干擾。（3）為減弱多路徑效應(yīng)的影響，定位周圍不應(yīng)有對電磁波發(fā)射強(qiáng)烈的物體。（4）定位選擇在交通方便的地方，以提高作業(yè)效率。（5）選點(diǎn)時(shí)，應(yīng)考慮便于用其他測量手段聯(lián)測和擴(kuò)展。（6）點(diǎn)位應(yīng)選擇在地面基礎(chǔ)堅(jiān)固的地方，以便于保存。為了長期保存點(diǎn)位，GPS控制點(diǎn)一般應(yīng)設(shè)置具有中心標(biāo)志的標(biāo)石，精確標(biāo)志點(diǎn)位。GPS點(diǎn)的標(biāo)石和標(biāo)志必須穩(wěn)定、堅(jiān)固。對于研究三維變形的GPS監(jiān)測網(wǎng)的點(diǎn)位，更應(yīng)該建造便于保存的標(biāo)志，為提高GPS測量精度，可以建造帶有強(qiáng)制對中的觀測墩。1.6技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)D級GPS網(wǎng)測量作業(yè)基本技術(shù)規(guī)定符合下表的要求： 表1.3 D級GPS網(wǎng)測量作業(yè)基本技術(shù)規(guī)定 項(xiàng)目級別衛(wèi)星高度角（1）有效觀測衛(wèi)星總數(shù)時(shí)段中任一衛(wèi)星有效觀測時(shí)間（min）觀測時(shí)段數(shù)時(shí)段長度（min）數(shù)據(jù)采樣間隔（s）D154151.6455-15GPS觀測所選有效觀測衛(wèi)星與測站組成的幾何圖形盡可能堅(jiān)強(qiáng)，點(diǎn)位幾何圖形強(qiáng)度因子（pdop）值，D級網(wǎng)小于或等于10。GPS觀測，需事先制定觀測計(jì)劃，統(tǒng)一指揮，做到同時(shí)開機(jī)，同時(shí)關(guān)機(jī)，觀測員應(yīng)將GPS接收機(jī)天線準(zhǔn)確置于測點(diǎn)上方，對中誤差2mm。保證每個(gè)時(shí)段觀測的有效性，關(guān)機(jī)后再量取一次天線高。作為校核，兩次差不得大于3mm，取平均值作為量后結(jié)果。觀測員認(rèn)真仔細(xì)填寫GPS測量野外觀測手簿，做到填寫及時(shí)、正確，在作業(yè)過程中嚴(yán)禁作業(yè)人員離開現(xiàn)場，防止人和其他物體靠近天線遮擋衛(wèi)星信號(hào)。 技術(shù)要求：（1）在 GPS網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí),根據(jù) 煤礦測量規(guī)程 中對礦區(qū)控制網(wǎng)的精度要求,可選擇精度為四等或一級的 GPS 網(wǎng),一般建議選擇四等的 GPS網(wǎng)。（2）布網(wǎng)時(shí)應(yīng)考慮與國家坐標(biāo)系統(tǒng)統(tǒng)一起來,即聯(lián)測國家高等級控制點(diǎn),將國家高等級控制點(diǎn)作為控制網(wǎng)中的已知點(diǎn)來使用。（3）在 GPS網(wǎng)的圖形設(shè)計(jì)時(shí)宜采用邊點(diǎn)混合連接方式，這樣既能保證網(wǎng)的幾何強(qiáng)度,提高網(wǎng)的可靠指標(biāo),又能減少外業(yè)工作量,降低成本。（4）選點(diǎn)時(shí)應(yīng)遵守原則是:遠(yuǎn)離高壓輸電線及大面積水域等影響精度的地方,同時(shí)考慮 GPS控制點(diǎn)與近井點(diǎn)和井口的水準(zhǔn)基點(diǎn)重合,這樣可提高井下平面控制網(wǎng)的精度及節(jié)省成本。（5）觀測時(shí)要嚴(yán)格按 全球定位系統(tǒng)( GPS)測量規(guī)范 或全球定位系統(tǒng)城市測量技術(shù)規(guī)程 的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行觀測,同時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)精度,注意保證足夠的觀測時(shí)間。（6）在 GPS基線平差中,應(yīng)先采用無約束平差,在無約束平差確定的有效觀測測量的基礎(chǔ)上,在以國家坐標(biāo)系的一個(gè)已知點(diǎn)和一個(gè)已知基線的方向作為起算數(shù)據(jù),平差將 GPS基線向量觀測值及其方差陣轉(zhuǎn)換到國家坐標(biāo)系的二維平面上。（7）在 GPS網(wǎng)的平差得出大地高后,求解正常高時(shí),可采用 GPS水準(zhǔn)高程或者是 GPS三角高程的方法。但根據(jù)煤礦應(yīng)用的實(shí)際,筆者建議采用水準(zhǔn)測量進(jìn)行直接測設(shè)高程,同時(shí)聯(lián)測至井口附近對礦山建設(shè)有用的 GPS控制點(diǎn)上即可。近井點(diǎn)可在礦區(qū)三、四等三角網(wǎng),測邊網(wǎng)或邊角網(wǎng)的基礎(chǔ)上，用插網(wǎng)、插點(diǎn)和敷設(shè)經(jīng)緯儀導(dǎo)線等方法測設(shè)。近井點(diǎn)的精度，對于測設(shè)它的起算點(diǎn)來說，其點(diǎn)位中誤差不得超過7 cm，后視邊方位角中誤差不得超過10。井口水準(zhǔn)基點(diǎn)應(yīng)按四等水準(zhǔn)測量的精度要求測設(shè)。此外近井點(diǎn)和高程水準(zhǔn)基點(diǎn)的布設(shè)還要滿足以下要求： (1) 盡可能埋設(shè)在便于觀測、保存和不受開采影響的地點(diǎn)；(2) 近井點(diǎn)至井口的連測導(dǎo)線邊數(shù)應(yīng)不超過3條；(3) 高程水準(zhǔn)基點(diǎn)應(yīng)不少于兩個(gè)近井點(diǎn)可作為高程水準(zhǔn)基點(diǎn)。1.7平面控制網(wǎng)用天寶雙頻接收機(jī)，標(biāo)稱精度為（5mm+1ppm*D）；GPS控制網(wǎng)按靜態(tài)相對定位模式觀測。靜態(tài)相對定位模式作業(yè)方法是，將兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的GPS接收機(jī)設(shè)備分別安置在幾個(gè)點(diǎn)上，同步觀測1-2h，當(dāng)測站間距離不超過5km時(shí)，觀測時(shí)間可縮短到45min左右。天線安置應(yīng)符合下列要求：（1）一般情況下，天線應(yīng)盡量利用三角架安置在標(biāo)志中心的垂線方向上，直接對中。當(dāng)點(diǎn)上建有尋常標(biāo)，在覘標(biāo)下安置天線應(yīng)適當(dāng)延長觀測時(shí)間。（2）天線底板上的圓水準(zhǔn)氣泡必須居中。雷雨天氣安置天線時(shí)，應(yīng)注意將其底盤接地，以防雷擊，在雷雨過境時(shí)應(yīng)暫時(shí)關(guān)機(jī)停測，卸下天線。 觀測應(yīng)注意事項(xiàng)：（1）觀測組中各接收機(jī)的觀測員應(yīng)按觀測計(jì)劃規(guī)定的時(shí)間作業(yè)，確保同步觀測同一組衛(wèi)星。（2）在確認(rèn)外接電源電纜及天線等各項(xiàng)聯(lián)接結(jié)無誤后，才能接通電源。在接收機(jī)預(yù)置狀態(tài)正確時(shí)，才可啟動(dòng)接收機(jī)。接收機(jī)啟動(dòng)前與作業(yè)過程中，應(yīng)隨時(shí)逐項(xiàng)填寫測量手簿中記錄項(xiàng)目，開機(jī)后接收機(jī)的儀表數(shù)據(jù)顯示正常時(shí)，才能進(jìn)行自測試和輸入有關(guān)測站和時(shí)段控制信息。（3）接收機(jī)開始記錄數(shù)據(jù)后，觀測員應(yīng)使用功能鍵和選擇菜單，注意查看測站信息、接收衛(wèi)星數(shù)量、衛(wèi)星號(hào)、各通道噪音比、相位測量殘差、實(shí)時(shí)定位的結(jié)果及其變化和存儲(chǔ)介質(zhì)記錄等情況。天線安置后，應(yīng)在各觀測時(shí)段的前后各量取天線高一次。兩次量高之差不應(yīng)大于3mm，取平均值作為最后的天線高。若互差超限，應(yīng)查明原因，提出處理意見，記入觀測記錄。（4）在一個(gè)觀測段中，接收機(jī)不得關(guān)閉并重新啟動(dòng)；不準(zhǔn)改變衛(wèi)星高度角的限值和天線高；觀察員應(yīng)注意防止接受設(shè)備震動(dòng)，更不得移動(dòng)；不得碰動(dòng)天線或阻擋信號(hào)。（5）經(jīng)檢查所有作業(yè)項(xiàng)目均按規(guī)定完成，并符合要求，記錄與資料完整無誤，且將點(diǎn)位恢復(fù)原狀后，方可遷站。觀測記錄由GPS接收機(jī)自動(dòng)形成，并記錄在存儲(chǔ)介質(zhì)（翅磁卡或記憶卡等）上，其內(nèi)容有：載波相位觀測值，相應(yīng)的GPS時(shí)間，GPS衛(wèi)星星歷及衛(wèi)星鐘差參數(shù)；測站初始信息，包括測站點(diǎn)名和點(diǎn)號(hào)、時(shí)段號(hào)、近似坐標(biāo)、天線高等，測站信息先由觀測人員輸入接收機(jī)。測量手簿是在觀測過程中由觀測人員填寫完整，不得測后補(bǔ)記。在GPS控制網(wǎng)的圖形設(shè)計(jì)中，要保證GPS觀測成果的可靠性，有效地發(fā)現(xiàn)觀測結(jié)果中的差粗差，必須將GPS控制網(wǎng)中的獨(dú)立邊構(gòu)成一定的幾何圖形。這些幾何圖形是由數(shù)條GPS獨(dú)立邊構(gòu)成的非同步多邊形（稱為非同步閉合環(huán)），如三邊形、四邊形、五邊形等。但如果要保證GPS控制網(wǎng)的精度，GPS控制網(wǎng)的閉合環(huán)中的邊數(shù)應(yīng)限制在一定的數(shù)目內(nèi)。這個(gè)數(shù)目一般根據(jù)GPS控制網(wǎng)精度要求和應(yīng)用的目的性來確定。當(dāng)對GPS控制網(wǎng)精度要求較高時(shí)，建議GPS控制網(wǎng)閉合環(huán)中的邊數(shù)不超過4條-5條，要求精度較低時(shí)，閉合環(huán)中的邊數(shù)也不應(yīng)超過6條-7條。如圖1.2，本次近井點(diǎn)平面測量采用靜態(tài)GPS觀測，利用泰安中煤物測隊(duì)建立的三個(gè)巨野三等三角點(diǎn)作為起算數(shù)據(jù)，按照全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范中D級GPS點(diǎn)測量技術(shù)規(guī)程進(jìn)行施測，利用4臺(tái)接收機(jī)分8個(gè)時(shí)段，形成7個(gè)同步環(huán)和8個(gè)異步環(huán)、確保有足夠的解算、檢核數(shù)據(jù)。 圖1.2 近井點(diǎn)平面控制網(wǎng)圖1.8高程控制網(wǎng)如圖1.2，本次近井點(diǎn)高程測量采用水準(zhǔn)測量方式進(jìn)行，利用董官屯鎮(zhèn)和大謝集鎮(zhèn)兩個(gè)C級GPS點(diǎn)（高程為三等）作為起算數(shù)據(jù)，因其高程基準(zhǔn)屬85基準(zhǔn)，特設(shè)計(jì)水準(zhǔn)觀測方案如下：（1）董官屯鎮(zhèn)和答謝集鎮(zhèn)兩個(gè)C級GPS點(diǎn)高程改正到黃海高程（29mm）；（2）從三等水準(zhǔn)點(diǎn)董官屯鎮(zhèn)出發(fā)，聯(lián)測四等水準(zhǔn)點(diǎn)王水坑西（黃海高程進(jìn)行檢核；（3）繼續(xù)串聯(lián)6個(gè)近井點(diǎn)；（4）聯(lián)測四等水準(zhǔn)點(diǎn)郭莊（黃海高程）進(jìn)行再次檢核；（5）附合到三等水準(zhǔn)點(diǎn)大謝集鎮(zhèn)。該方案進(jìn)行多次附合與檢核，能夠滿足本次高程控制測量要求。圖 1.3 高程控制網(wǎng)規(guī)程要求井口基點(diǎn)高程應(yīng)按照四等水準(zhǔn)測量的精度施測，以滿足兩相鄰井口間進(jìn)行主要巷道貫通工程測量的要求。由于兩井口間進(jìn)行主要巷道貫通時(shí)，在Z軸方向（即高程）的允許偏差M=0.2m，則其中誤差M=0.1m，由于一般要求兩井口高程基點(diǎn)相對高程中誤差引起貫通點(diǎn)K在Z軸方向的偏差中誤差應(yīng)不超過M/3=0.03m，考慮到兩相鄰井口高程基點(diǎn)間的測量路線一般為直線并且小于5km，所以在平坦地區(qū)應(yīng)采用四等水準(zhǔn)施測。采用S03級laica DNA03自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀和相應(yīng)銦鋼水準(zhǔn)尺。施測前，按規(guī)程要求進(jìn)行。 符合水準(zhǔn)路線或環(huán)形閉合差20mm，L為路線長度，單位為km。平差每公里水準(zhǔn)測量偶然中誤差M5mm,每公里水準(zhǔn)測量全中誤差M10mm。（1）水準(zhǔn)野外觀測設(shè)置測站餓要求。四等水準(zhǔn)測量采用尺臺(tái)作轉(zhuǎn)點(diǎn)尺承。觀測點(diǎn)在標(biāo)尺分劃線成像清晰穩(wěn)定時(shí)進(jìn)行，若成像欠佳，應(yīng)酌情縮短視線長度，測站的視線長度、視線高度按下表1.4執(zhí)行：表1.4四等水準(zhǔn)測站視線長度、視線高度要求等級 視線長度前后視距差（米）前后視距積累差（米）視線高度儀器類型視距（米）四等LaicaDNA03503.010.0三絲能讀書測站上觀測方法和順序：四等水準(zhǔn)測量采用儀器自身的全自動(dòng)讀數(shù)、存儲(chǔ)、校核功能施測。（2）觀測中應(yīng)遵守的事項(xiàng)a、觀測時(shí)，須用白色測傘遮蔽陽光，遷站時(shí)，應(yīng)罩以白色儀器罩；b、轉(zhuǎn)彎除外，每一測站上儀器和前后視標(biāo)尺的三個(gè)位置，盡量接近一條直線；c、一測站上觀測時(shí)，一般不得兩次調(diào)焦，僅當(dāng)視線長度小于10m，且前后視距差小于1m時(shí)，可在觀測前后標(biāo)尺時(shí)調(diào)整焦距；d、已知點(diǎn)及近井點(diǎn)任兩點(diǎn)間測站數(shù)都應(yīng)為偶數(shù)；e、觀測過程中作業(yè)人員應(yīng)認(rèn)真負(fù)責(zé)，嚴(yán)防尺臺(tái)被車輛等碰到。水準(zhǔn)路線閉合按下表1.5執(zhí)行： 等級 符合路線或環(huán)線閉合差 平原 山區(qū) 四等 20 25注：L為附合路線（環(huán)線）長度，km。四等水準(zhǔn)測量每公里測量的偶然中誤差M5mmM=式中：-測段往返測（或左右路線）高差不符值，mm； R-測段長度，km； n-測段數(shù) 當(dāng)水準(zhǔn)網(wǎng)的水準(zhǔn)環(huán)超過20個(gè)小時(shí)，還須按環(huán)閉合差W計(jì)算每公里水準(zhǔn)測量全中誤差MM=式中：W-水準(zhǔn)環(huán)閉合差，mm。 F-水準(zhǔn)環(huán)線周長，km N-水準(zhǔn)環(huán)數(shù)。全中誤差M10.0mm1.9數(shù)據(jù)處理GPS測量的精度標(biāo)準(zhǔn)通常用網(wǎng)中相鄰點(diǎn)之間的距離中誤差來表示，其形式為：=式中： 標(biāo)準(zhǔn)差（基線向量的弦長中誤差mm）a固定誤差（mm）b比例尺誤差系數(shù)（ppm）d相鄰點(diǎn)間的距離（mm） 國家測繪局1992年制定的我國第一部“GPS測量規(guī)范”將GPS的測量精度分為A-E五等。其中A、B兩級一般為國家GPS控制網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)。我國的國家GPS控制網(wǎng)就按照這一精度標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的，其中A級網(wǎng)29個(gè)點(diǎn)、B級網(wǎng)有數(shù)百個(gè)。本次觀測采用D級標(biāo)準(zhǔn)，主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)見下表：表 1.6 GPS主要技術(shù)要求等級A(mm)b(ppm)最弱邊相對中誤差D級10101/45000注：當(dāng)邊長小于200m時(shí)，邊長中誤差小于20mm?；€解算起算點(diǎn)坐標(biāo)采用不少于30分鐘觀測時(shí)間的定位結(jié)果的平差值提供的WGS84坐標(biāo)?；€解算的數(shù)學(xué)模型為8km內(nèi)的基線，采用雙差固定解，30km以內(nèi)的基線，可在雙差固定解和雙差浮點(diǎn)解算中選擇最優(yōu)結(jié)果，30km以上的基線，可采用三差解作為基線解算的最終結(jié)果，任何一條基線觀測數(shù)據(jù)剝除率應(yīng)小于15%。同步時(shí)段中任一三邊同步環(huán)坐標(biāo)分量相對閉合差環(huán)全長相對合差的規(guī)定如下表1.7：表1.7 技術(shù)要求等級限差類型D級坐標(biāo)分量相對閉合差6.0環(huán)線全長相對閉合差10.0野外數(shù)據(jù)檢核的同步環(huán)坐標(biāo)分量相對閉合差均小于或等于/5，環(huán)線全長相對閉合差小于或等于/5?；蛞陨蟽煞N閉合差D級分別不大于3ppm、5ppm，E級分別不大于6ppm，10ppm。異步環(huán)檢驗(yàn)在整個(gè)GPS網(wǎng)中選取一組完全的獨(dú)立基線構(gòu)成閉合環(huán)，各獨(dú)立環(huán)的坐標(biāo)分量閉合差均符合下式計(jì)算規(guī)定的限差。異步環(huán)、坐標(biāo)分量閉合差和前場閉合差應(yīng)符合下式的規(guī)定：Wx2 Wy2 Wz2全長閉合差均符合下式的計(jì)算規(guī)定的限差 ：W2式中：n獨(dú)立閉合環(huán)的邊數(shù) 相應(yīng)級別規(guī)定的精度w=重復(fù)基線的長度較差，不超過下式的規(guī)定：ds2由于同步觀測是兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的GPS接收機(jī)同時(shí)對同一組衛(wèi)星進(jìn)行觀測，同步解算的基線其誤差具有一定的相關(guān)性，其閉合差限差較嚴(yán)，但在實(shí)際工作中經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)解算結(jié)果不能滿足限差要求。實(shí)際上同步觀測的基線其同步時(shí)間常會(huì)有所差異，而導(dǎo)致基線結(jié)果不能滿足要求，因此在實(shí)際觀測的同步環(huán)中，如果各同步環(huán)的同步觀測時(shí)間有較大差異，這時(shí)對同步環(huán)閉合差應(yīng)放寬要求。異步環(huán)閉合差的大小，是評價(jià)觀測成果質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)。如果Wx（或Wy，Wz）超過限差規(guī)定，應(yīng)及時(shí)分析原因，必要時(shí)對其中的部分結(jié)果進(jìn)行重測。GPS測量數(shù)據(jù)處理主要包括基線解算和GPS網(wǎng)平差?；€數(shù)據(jù)采用儀器自帶的軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理求解?；€解算采用消電離層的雙差浮點(diǎn)解或加電離層改正的雙差整點(diǎn)解，其主要技術(shù)參數(shù)如下：衛(wèi)星介質(zhì)高度角15；電離層模型為standard模型；對流層模型為Hopfield或Computed模型；星歷為廣播星歷；采用L1頻率。GPS網(wǎng)的平差計(jì)算應(yīng)用GPS數(shù)據(jù)處理軟件包在WGS-84坐標(biāo)系下進(jìn)行三維無約束平差，以檢查本次GPS網(wǎng)的內(nèi)符合精度。同時(shí)，為將WGS-84坐標(biāo)系下的GPS基線觀測值投影到高斯平面上，并將換到國家1954北京坐標(biāo)系中，進(jìn)行三維約束平差。在檢查GPS基線、環(huán)閉合差符合要求后，以所有點(diǎn)基線組成閉合圖形，以三維基線向量及其相應(yīng)方差協(xié)方差陣作為觀測信息，以一個(gè)點(diǎn)的WGS-84系三維坐標(biāo)作為起算依據(jù)，進(jìn)行GPS網(wǎng)的無約束平差。無約束基線邊長以及點(diǎn)位和邊長的長度信息。在無約束平差確定的有效觀測量基礎(chǔ)上，在國家坐標(biāo)系或獨(dú)立坐標(biāo)下應(yīng)進(jìn)行三維約束平差或二維約束平差。約束點(diǎn)