GPS在矿山测量技术应用分析
1GPS的发展和工作原理概述
GPS技术也就是全球定位系统的简称,最早是应用在军事领域的卫星导航系统,特征是全球性、全天候、连续性和实时性,是导航定位和定时用定位系统,能为各种用户提供精密的三维化坐标,且可提供速度和时间。随着系统的不断完善,该系统已经完全的民用化,并且在生产、生活中起到了作用。下面就其工作的原理进行简要的介绍。
(1)在实际的应用中GPS设计了多个应用模式以满足多方法的需求。其中包括了静态、快速静态和RTK等作业的形式。静态作业的形式主要被勘测行业广泛应用,为地壳形变、土地测量、工程测量等提供高精度的数据;快速静态形式主要优点是高效和高精度,被建筑工程广泛采用;RTK则在快速和实时性有突出的优势,广泛的应用于数据采集和工程的放样等。
(2)GPS系统的工作原理。目前使用的GPS系统主要是利用差分技术完善后的定位系统。差分定位就是利用多台接收装置对卫星的信号进行接收,其中一台设备作为已知坐标的基准站,安放在固定的坐标上,其他的则作为移动站来测定位置的坐标。工作的原理就是,基准站点根据改正点的准确坐标,求出卫星的距离的改正数值,并将这个改正数据发给各个移动站,移动站接收到这个数据后在根据其具体的变化来确定自身的定位。实测中RTK技术利用载波相位差分技术,实时处理各个观测站所形成的载波相位数据,并利用差分方法进行计算。在实际测量时,定位要求基准站的接受机将实时观测数据和已知数据实时地传递给移动站,移动站则快速的求解出需要的数据。在观测到卫星后,就可以实时的求出厘米量级的动态位移数据,这就是整个GPSRTK系统的工作原理。和以往的传统测量方式相比,新型的RTK技术是对GPS技术的完善,并且在计算机技术的帮助下,GPSRTK技术只要满足电磁波传输条件就可快速和高精度的完成作业,消除了可视条件、能见度、季节性因素的影响,提高了观测的准确性。
2GPS测量技术的特征
目前的GPS在各自电子技术的帮助下,已经广泛的应用在大地测量、城市测量、工程测量、定位测量等领域,逐步成为了常规化的测量手段,其特征有以下几点:
(1)解决了通视障碍的困扰,因为是利用卫星作为媒介,这样就使得观测站之间不需要通视。测量中可以更加灵活的进行测量点站的选择,解决了大范围测量所遇到的通视问题。
(2)观测的精度高,数据准确可靠。观测中一般的RTK技术可以到达的平面精度为10mm量级,高程精度为20mm量级,静态观测的精度可以达到平面内的5mm量级,而且利用载波技术提高了数据传输和处理的安全可靠性。
(3)耗时短,在观测中采用新的GPSRTK技术可以在1s～2s内获得测量对象的三维坐标,大大提高了观测的实时性和高效性。
(4)系统提供的是立体化三维坐标,这就给测量增加了丰富的参照形式,可以通过对三维坐标的处理形成一系列图形和相关数据,为测量数据的后续处理提供了帮助。
(5)操作简单容易。GPS的接受装置已经得到了较大的改进,自动化程度较高,操作中已经可以通过语音提示来帮助完成测量,减少了出错的概率。另外,在操作系统上也与流行的计算机操作软件进行了连接,且实现了触摸操作,如用蓝牙连接还可以实时接收机数据,选择相应的测量作用的模式,即可进入工作状态;(6)GPS的测量不需要考虑天气因素的影响,也不会受到地形的限制。
3GPS在矿山测量中的应用
3.1对采掘和剥离的现状和地形进行测量
传统的测量方法都需在测站上对周围的地貌和地物进行细化的布点,而且这些测点都需要和测站保持通视,参与测量的人员至少需要2～3人通视操作才能完成,在汇总数据绘图的时候,一旦发现问题就需要到野外进行重测。目前的GPSRTK技术在一般的地形条件下,所设的观测站可以一次性完成对半径10km范围内的区域实现测量,大大减少了以往测量方式所需要的控制点和测量仪器的数量,以及设备移动的次数。而且一次操作就可以完成测量,尤其是对地形的碎部测量,只需等待很短的时间既可以得到三维坐标。同时测量中只需输入地物的编码就可以实时的了解点位精度。该技术让野外作业提高了效率、节约了费用,降低了劳动的强度。而且在矿区的测量中实现了更高的精度和准确性,在生成图像后精度可以到达厘米级,误差较小,为采掘区、剥离区的测量提供了可靠的三维坐标数据,同时通过软件还可以实现一次性成图,绘制所需要的地形图。
3.2帮助钻孔、征地、边界划分等放样利用GPS的定位和测量精度高的特点完全可以实现对某一区域的定位测量和规划。因此在矿山的开采、施工等测量中利用GPS来进行具体位置和边界性的确定是十分可靠的。而且GPS的作业不受气候的影响,而且在工作中可以进行远距离的测量,使其成为了目前矿山工程测量的首选测绘技术。
3.3帮助进行工程量的测量
目前采用GPD和软件进行配合,可以形成开采管理的数据库系统,这样可以减少中间环节的数据传递和处理,并可以实现CAD化,提高了矿山生产的管理效率。同时其测量的精度高、速度快,使得利用很少的人力就可以完成对较大采剥工程量的数据采集和图表更新,并且通过实时更新的三维数据可以实现对大型露天矿区的采剥工程量进行测量和验收。
4GPS应用中观测质量的提高
(1)利用已知的点位进行比较检验,也就是在布置测量网络的静态GPS或者全站仪多测出一些控制点,然后用RTK的测量数据与之进行比较,以此进行准确性的检验,如发现问题就可以及时的纠正。
(2)重复测量,也就是在每次初始化成功后,先重新测量一个或者多个测点,并与先前相同的RTK测量点数据进行比较,以此来检验测量的结果。
(3)电台变频测试,在测试的范围内建立多个基站,每个基站采用的频率不同,并以此发送改正数据,移动站用变频开关进行选择,分别接受不同基站的改正数据,从而进行比较,这样就可以评判测量结果的准确性。
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