GPS在礦山地形控制測(cè)量中的應(yīng)用

1、    gps在礦山地形控制測(cè)量中的應(yīng)用    鄭重【摘要】gps衛(wèi)星定位技術(shù)的發(fā)展導(dǎo)致了測(cè)繪行業(yè)一場(chǎng)深刻的技術(shù)革命。gps測(cè)量在大范圍高精度控制網(wǎng)、城市控制網(wǎng)、工程控制網(wǎng)的建立中起到了越來越重要的作用，已逐漸取代了傳統(tǒng)的三角測(cè)量和導(dǎo)線測(cè)量建立控制網(wǎng)的方法，尤其在河道測(cè)圖、管線測(cè)量、隧道貫通測(cè)量及山區(qū)礦區(qū)測(cè)繪方面應(yīng)用廣泛。由于受地形限制，上述情況的測(cè)量控制網(wǎng)大多以非常規(guī)形式布設(shè)，并且很多穿過山林，附近已知點(diǎn)很少，給網(wǎng)形布設(shè)，誤差控制和測(cè)區(qū)作業(yè)帶來很大問題，因此如何提高成果精度和經(jīng)濟(jì)效益就成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)?！娟P(guān)鍵字】gps；地形控制測(cè)量；地形原理隨著社會(huì)

2、經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，通信信息技術(shù)也在不斷的更新，而gps技術(shù)是通信信息技術(shù)應(yīng)用方面最為廣泛的，同時(shí)在地形和土地測(cè)量以及各種工程、變形、地表沉陷監(jiān)測(cè)中已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，而在精度、效率、成本等方面顯示出了巨大的優(yōu)越性。gps技術(shù)還應(yīng)用在進(jìn)行海、空和陸地的大地測(cè)量和工程測(cè)量精密定位的傳遞和速度的測(cè)量等方面。這就說明gps技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域中是不可多得的先進(jìn)通信技術(shù)。一、gps定義gps是英文global positioning system（全球定位系統(tǒng)）的簡(jiǎn)稱。gps起始于1958年美國(guó)軍方的一個(gè)項(xiàng)目，1964年投入使用。20世紀(jì)70年代，美國(guó)陸?？杖娐?lián)合研制了新一代衛(wèi)星定位系統(tǒng)gps 。主要目的是為

3、陸?？杖箢I(lǐng)域提供實(shí)時(shí)、全天候和全球性的導(dǎo)航服務(wù)，并用于情報(bào)搜集、核爆監(jiān)測(cè)和應(yīng)急通訊等一些軍事目的，經(jīng)過20余年的研究實(shí)驗(yàn)，耗資300億美元，到1994年，全球覆蓋率高達(dá)98%的24顆gps衛(wèi)星星座己布設(shè)完成。在機(jī)械領(lǐng)域gps則有另外一種含義：產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范（geometrical product specifications， 簡(jiǎn)稱gps）。另外一種含義為g/s（gb per second）。gps（generalized processor sharing）廣義為處理器分享，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量控制中的專用術(shù)語(yǔ)。二、基礎(chǔ)理論分析：為了較為真實(shí)地反映石料礦范圍內(nèi)和附近的地形、地貌狀況，需對(duì)普通石料

4、礦山1：2000地形圖進(jìn)行實(shí)測(cè)和測(cè)量標(biāo)定礦區(qū)范圍300米的重要建（構(gòu)）筑物的具體位置，利用地形圖能比較準(zhǔn)確地計(jì)算礦區(qū)范圍內(nèi)的石料儲(chǔ)量，對(duì)礦山開發(fā)利用方案的編制提供依據(jù)，并對(duì)礦產(chǎn)資源的利用及生產(chǎn)情況進(jìn)行檢查和監(jiān)督。三、測(cè)前主要工作1）確定測(cè)區(qū)的大概地理位置，根據(jù)委托方提供的要求編制測(cè)量方案；2）接收委托任務(wù)后及時(shí)收集測(cè)區(qū)附近的已有平面及高程控制點(diǎn)和已有地形圖資料。3 一級(jí)gps平面控制測(cè)量四、布點(diǎn)及埋設(shè)要求一級(jí)gps平面控制點(diǎn)的密度一般每平方公里不少于4點(diǎn)，且能全面控制測(cè)區(qū)的范圍，對(duì)于面積較小的礦區(qū)至少應(yīng)布設(shè)3點(diǎn)，其中至少在礦區(qū)范圍外布設(shè)2點(diǎn)。所選點(diǎn)位均應(yīng)符合下列要求：1）點(diǎn)位應(yīng)便于安置gps接

5、收設(shè)備和操作，視野開闊，視場(chǎng)內(nèi)障礙物的高度角應(yīng)不超過15°。2）應(yīng)遠(yuǎn)離大功率無線電發(fā)射源（如電視臺(tái)、電臺(tái)、微波站等），其距離應(yīng)大于200m；應(yīng)遠(yuǎn)離高壓輸電線和微波無線電信號(hào)傳送通道，其距離應(yīng)大于50m。3）附近應(yīng)無強(qiáng)烈反射衛(wèi)星信號(hào)的物件（如大片水面、大型建筑物等）。4）應(yīng)有利于其他測(cè)量手段擴(kuò)展和聯(lián)測(cè)。5）地面基礎(chǔ)應(yīng)穩(wěn)定，易于點(diǎn)的保存?？刂泣c(diǎn)均需做點(diǎn)之記，點(diǎn)之記應(yīng)準(zhǔn)確描述到達(dá)點(diǎn)位的路線圖，點(diǎn)位周邊的主要地物、地形關(guān)系描述相似、準(zhǔn)確，每個(gè)點(diǎn)位至少應(yīng)有2個(gè)以上栓點(diǎn)距離，距離準(zhǔn)確量至0.1m位，點(diǎn)位應(yīng)拍攝照片，點(diǎn)之記用cad繪制。五、1靜態(tài)gps測(cè)量當(dāng)該地區(qū)無法使用網(wǎng)絡(luò)rtk測(cè)量時(shí)，可選用靜

6、態(tài)gps測(cè)量的方法。應(yīng)收集測(cè)區(qū)周邊至少3個(gè)高等級(jí)控制點(diǎn)作為起算點(diǎn)，按一級(jí)gps點(diǎn)精度使用雙頻或單頻gps接收機(jī)進(jìn)行觀測(cè)，gps接收機(jī)靜態(tài)平面標(biāo)稱精度應(yīng)不低于10+10ppm。在與高等級(jí)點(diǎn)聯(lián)測(cè)時(shí)，如果距離在10km以上時(shí)，觀測(cè)時(shí)間應(yīng)達(dá)到90分鐘以上。gps觀測(cè)儀器操作應(yīng)符合以下要求：1）gps外業(yè)觀測(cè)時(shí)天線應(yīng)精確對(duì)中整平，對(duì)中誤差3，接收機(jī)電源電纜和天線電纜應(yīng)聯(lián)接無誤；2）開關(guān)機(jī)時(shí)應(yīng)各精確量取天線高一次，測(cè)記至位。兩次量天線高互差應(yīng)小于3，取平均值作為最后結(jié)果，記錄在手簿上；3）手簿記錄除天線高外，還應(yīng)準(zhǔn)確記錄了點(diǎn)號(hào)、天氣情況、觀測(cè)日期、觀測(cè)時(shí)段、儀器編號(hào)及觀測(cè)員、記錄員等內(nèi)容，應(yīng)字跡端正、清晰

7、，不得涂改?；€解算采用隨機(jī)軟件解算，網(wǎng)平差采用專業(yè)網(wǎng)平差軟件進(jìn)行解算。整個(gè)測(cè)區(qū)一級(jí)gps控制點(diǎn)連同起算點(diǎn)應(yīng)構(gòu)成一個(gè)gps網(wǎng)，網(wǎng)中獨(dú)立環(huán)最多邊數(shù)不應(yīng)超過10條。目前浙江省省級(jí)cors系統(tǒng)建設(shè)已初步完成，省內(nèi)大部分地區(qū)可在服務(wù)范圍內(nèi)接收系統(tǒng)提供的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分?jǐn)?shù)據(jù)。采用高等級(jí)控制點(diǎn)校正的方法進(jìn)行系統(tǒng)轉(zhuǎn)換，必須在覆蓋測(cè)區(qū)的小范圍內(nèi)收集不少于4個(gè)高等級(jí)平面控制點(diǎn)（1980西安坐標(biāo)系）。按網(wǎng)絡(luò)rtk一級(jí)gps控制點(diǎn)測(cè)量的要求在高等級(jí)平面控制點(diǎn)上進(jìn)行wgs-84坐標(biāo)的采集，測(cè)量時(shí)間應(yīng)不小于15min。利用采集wgs-84坐標(biāo)與已有的1980西安坐標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)換關(guān)系的求解，轉(zhuǎn)換關(guān)系中的點(diǎn)位殘差應(yīng)不大于±

8、;2。將求得的轉(zhuǎn)換關(guān)系輸入gps接收機(jī)中，按浙江省網(wǎng)絡(luò)rtk測(cè)量技術(shù)要求進(jìn)行一級(jí)控制點(diǎn)的觀測(cè)，或事后將采集的wgs-84坐標(biāo)根據(jù)轉(zhuǎn)換關(guān)系通過軟件計(jì)算1980西安坐標(biāo)?？刂泣c(diǎn)測(cè)量必須采用三腳架或三腳對(duì)中桿，每點(diǎn)至少觀測(cè)2個(gè)時(shí)段（間隔應(yīng)大于2小時(shí)），每時(shí)段至少初始化觀測(cè)2測(cè)回，每測(cè)回平面收斂精度應(yīng)±2.0cm，接收機(jī)應(yīng)為雙頻gps-rtk接收機(jī)，其動(dòng)態(tài)平面標(biāo)稱精度應(yīng)不低于10+2ppm。具體的測(cè)量要求應(yīng)嚴(yán)格按照各地cors網(wǎng)絡(luò)rtk測(cè)量技術(shù)規(guī)程執(zhí)行。礦區(qū)內(nèi)利用一級(jí)gps平面控制點(diǎn)按相對(duì)于起算點(diǎn)不大于±10的高程精度要求進(jìn)行高程測(cè)量，并作為礦區(qū)的高程起算點(diǎn)。高程測(cè)量根據(jù)礦山的地理

9、位置，在離高等級(jí)水準(zhǔn)點(diǎn)較近又易于聯(lián)測(cè)時(shí)選擇使用水準(zhǔn)測(cè)量，在一些不易水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)的礦區(qū)，可選擇與平面控制測(cè)量同步進(jìn)行的靜態(tài)gps擬合高程及網(wǎng)絡(luò)rtk高程測(cè)量。水準(zhǔn)測(cè)量按等外水準(zhǔn)精度施測(cè)，應(yīng)在測(cè)區(qū)附近收集2個(gè)以上的高等級(jí)水準(zhǔn)點(diǎn)（四等或以上）作為高程起算點(diǎn)，采用閉合或符合水準(zhǔn)路線測(cè)量，水準(zhǔn)觀測(cè)使用索佳c32自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀配雙面木質(zhì)標(biāo)尺，按后后前前的觀測(cè)順序單程觀測(cè)，等外水準(zhǔn)的觀測(cè)記錄可采用人工手簿記錄，平差計(jì)算可采用簡(jiǎn)易平差，成果取至位。當(dāng)平面控制測(cè)量采用靜態(tài)gps測(cè)量，而又無法進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)，可采用靜態(tài)gps擬合高程的方法。應(yīng)收集測(cè)區(qū)附近（覆蓋測(cè)區(qū)）3個(gè)或以上高等級(jí)水準(zhǔn)點(diǎn)（四等或以上）作為高程起算點(diǎn)，

10、連同平面控制點(diǎn)組成一個(gè)gps控制網(wǎng)進(jìn)行觀測(cè)和平差計(jì)算，其測(cè)量方法及要求與平面靜態(tài)gps控制測(cè)量一致。gps接收機(jī)靜態(tài)高程標(biāo)稱精度應(yīng)不低于20+10ppm。在寧波地區(qū)的鄞州區(qū)、鎮(zhèn)海區(qū)、北侖區(qū)及老三區(qū)通過網(wǎng)絡(luò)rtk測(cè)量的大地高，可利用我市規(guī)劃局提供的在線轉(zhuǎn)換軟件直接計(jì)算出1985國(guó)家高程基準(zhǔn)高程，其他地區(qū)必須通過建立高程異常模型求得正常高。應(yīng)在測(cè)區(qū)附近（覆蓋測(cè)區(qū)）收集至少3個(gè)高等級(jí)水準(zhǔn)點(diǎn)（四等或以上）作為高程異常模型求解，按網(wǎng)絡(luò)rtk圖根高程點(diǎn)測(cè)量的要求在高等級(jí)高程點(diǎn)上進(jìn)行大地高的采集，測(cè)量時(shí)間應(yīng)不小于15min。利用采集的大地高與已有的正常高輸入gps接收機(jī)中進(jìn)行高程異常模型的求解，高程異常模型中的點(diǎn)位殘差應(yīng)不大于±3。按nbcors網(wǎng)絡(luò)rtk測(cè)量要求進(jìn)行圖根高程控制點(diǎn)的觀測(cè)，每時(shí)段作業(yè)開始與結(jié)束均應(yīng)對(duì)已測(cè)點(diǎn)、高等級(jí)或同等級(jí)已知點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，高程檢測(cè)