浅析GPS在矿山测量中的应用

ＧＰＳ卫星定位原理　

及其测量系统在矿山　

刘照海（龙煤股份鹤岗分公司兴山煤矿。黑龙江・鹤岗１５４１００）　开发中的应用　

摘要：本文主要阐述了ＧＰＳ卫星定位的基本原理、ＧＰＳ测量系统的主要内容、主要特点、主要性能以及应用推广情况与效果等　问题。通过实践检验表明，本系统已经具备了产业化生产的能力。本系统的完成与使用，必将对全野外数字化测和经济效益　关键词：ＧＰＳ；卫星定位；原理；测量系统　

ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８—０１５５．２０１３．０４．００５　中图分类号：Ｆ４２４．６；Ｐ２２８．４　文献标志码：Ｂ　文章编号：１００８—０１５５（２０１３）０４－０００８—０２　

一、ＧＰＳ卫星定位的基本原理　全球定位系统通称ＧＰＳ，是一种用卫星支持的无　

线电导航系统。ＧＰＳ的空间系统由分布于６条绕地球　

运行轨道上离地面高度约为２０２００ｋｍ的２４颗卫星所　组成，运行周期为１２恒星时。这样，可以保证在全球　

各地用ＧＰＳ接收机随时观测到４—８颗高度角在１５。以　上的卫星，以便进行定位和导航。　

因其ＧＰＳ全球定位系统可独立、快速和精确地确　

定地球表面任意点的位置，所以，从导航目的开始，迅　

速应用在大地控制测量领域中确定地面固定点位。　ＧＰＳ全球定位系统确定地面点位的基本原理为：用　

ＧＰＳ接收机接收从四颗及以上卫星在空间运行轨道上　同一瞬时发出的超高频无线电信号，以测定地面点至　

这几颗卫星的空间距离，用距离交会法求得地面点的　

空间位置。　

大地控制测量利用ＧＰＳ全球定位系统进行相对定　位。把两台ＧＰＳ接收机分别安置在相距不远的Ａ、Ｂ　

点上，同时观测几颗卫星的信号，即同步观测，利用两　点同步观测形成的无线电载波相位差分观测值，可消　

除多种误差的影响，获取点间的高精度的ＧＰＳ基线向　

量，即三维坐标差。　

控制点的ＷＧＳ８４三维坐标，能用ＧＰＳ观测与地区　

已有大地控制点联测的方法求得转换参数，通过坐标　变换，化为地区的高斯平面直角坐标和基于大地水准　

应用技术　

Ｉ■　

ＧＰＳ在矿山地形控制测量中的应用　

杨生彪　

（辽宁省基础测绘院辽宁锦州　１２１０００）　

［摘要］近些年来，由于采矿事业的快速发展，ＧＰＳ在矿山监测方面的应用也随着发展起来。本文就ＧＰＳ卫星定位系统的组成和原理以及采用ＧＰＳ定位技　术进行矿区地形监测网的建立、监测方法、数据处理等问题进行探讨。　

［关键词］ＧＰＳ矿山控制量测地形原理　

中图分类号：ＴＱ３３６１　文献标识码：Ａ　文章编号：１００９—９１４；（（２０１０）３２—０２４０一Ｏ１　

１引盲　

目前，ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）卫星定位技术较之常规的测量　方法有速度快、精度高、经费省且不受条件限制的优点，已在大地测量中广　

泛应用。近几年来，不少测绘科研单位将ＧＰＳ定位技术应用于对矿区地形监　

测。现就ＧＰＳ卫星定位系统的组成和原理以及采用ＧＰＳ定位技术进行矿区地　形监测网的建立、技术设计、外业的实旋、数据处理等问题进行探讨。　

２　ＧＰＳ卫墨定位系统　ＧＰＳ卫星定位系统在工程测量中的应用主要依赖于ＧＰＳ系统可以向全球任　何用户全天候地连续提供高精度的三维坐标、三维速度和时间信息等技术参　

数。　

２．１　ＧＰＳ系统的组成　

ＧＰＳ全球定位系统由空间卫星群和地面监控系统两大部分组成，除此之　

外，测量用户当然还应有卫星接收设备。ＧＰＳ的用户部分由ＧＰＳ接收机、数　

据处理软件及相应的用户设备如计算机、气象仪器等组成，其作用是接收　

ＧＰＳ卫星发出的信号，利用信号进行导航定位等。在测量领域，随着现代的科　

学技术的发展，体积小、质量轻便于携带的ＧＰＳ定位装置和高精度的技术指　

标为工程测量带来了极大的方便。　２．２　ＧＰＳ的工作原理　

ＧＰＳ系统是一种采用距离交会法的卫星导航定位系统　］。如图１所示：在　

需要的位置Ｑ点架设ＧＰＳ接收机，在某一时刻同时接收了分别位于不同位置的　

４颗ＧＰＳ卫星所发出的导航电文，通过一系列数据处理和计算可求得该时刻　

总第１４２期　ｄｏｉｉ１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５—２７９８．２０１１．Ｓ１．００４　“ＧＰＳ＂技术在矿山测量中的应用　王玉平　（潞安环能股份公司王庄煤矿，山西长治０４６０３１）　摘要：随着“３ｓ”技术的发展，传统的测量方法已不能适应矿山的测量，为提高煤矿的经济效益，矿山测量　应采用ＧＰＳ技术。　关键词：矿山测量；技术；创新　中图分类号：ＴＤ１７　文献标识码：Ａ　文章编号：１００５．２７９８（２０１１）Ｓ１．０００６—０２　随着卫星遥感、全球定位系统、地理信息系统　的“３Ｓ”测量技术在测绘科学中的应用日趋成熟，以　计算机技术、系统科学为基础的地理信息系统的出　现和应用为多源测绘信息的获取、分析、管理、处理　及其充分应用提供了有力的技术支持，自动化、智能　化的测绘系统已处于研究之中，因此可以说，现代测　绘技术正在经历着一场深刻的革命。矿山测量技术　在广大的煤矿、金属矿山、有色矿山等的生产过程中　发挥着重要的作用。矿山测量的任务是在矿山勘　探、设计、开发和生产运营的各个阶段，对矿区地面　和地下的空间、资源（以矿产和土地资源为主）和环　境信息进行采集、存储、处理、显示、利用，为合理、有　效地开发资源、保护资源、保护环境、治理环境服务，　为矿区的持续发展服务。　矿山测量是一门发展的科学，其应用领域随社　会发展、矿山生产的发展而处在动态的变化之中，矿　山测量既要巩固传统的应用领域，又要不断开拓新　的、有潜力的应用领域，这就要求在其应用领域、应　用体系、应用模式上都能进行创新。只有通过不断　的创新，矿山测量学才能处在不断的发展与进步之　中　１　空间信息技术及其在矿山测量中的应用　空间信息技术的核心和主体是“３ｓ”技术，即遥　感（Ｒｓ）、全球定位系统（ＧＰＳ）、地理信息系统　（ＧＩＳ）。遥感包括卫星遥感和航空遥感，航空遥感　作为地形图测绘的重要手段已在实践中得到了广泛　的应用，卫星遥感用于测图也正在矿究之中并初见　成效。基于遥感资料建立数字地面模型（ＤＴＭ）进　而应用于测绘工作已获得了较多的应用。ＧＰＳ作为　一项引起传统测绘观念重大变革的技术，已经成为　大地测量的主要技术手段，也是最具潜力的全能型　６　技术，在矿山测量、控制测量、工程测量、环境监测、　防灾减灾以及交通运输工具的导航方面发挥着重要　的作用。由于ＧＰＳ不仅具有全天候、高精度和高度　灵活性的优点，而且与传统的ｉ贝０量技术相比，无严格　的控制测量等级之分，不必考虑测点间通视，不需造　标，不存在误差积累，可同时进行三维定位等优点，　在外业测量模式、误差来源和数据处理方面是对传　统测绘观念的革命性转变。地理信息系统作为对空　间地理分布有关的数据进行采集、处理、管理、分析　的计算机技术系统，其发展和应用对测绘科学的发　展意义重大，是现代测绘技术的重大技术支撑。以　“３ｓ”一体化或集成为主导的空间信息技术体系，已　逐渐成为测绘学或地球信息学新的技术体系和工作　模式，其先进性、时效性明显。以空间信息技术为技　术支撑，现代测绘仪器、技术正处于快速的发展之　中。遥感技术在矿山测量中的应用已经历了较长的　时间，并积累了丰富的经验。对于航空遥感来说，航　空遥感资料可作为进行矿区地形图测绘的资料源，　通过象片校正、目视判读、野外调绘等工作，完成地　形图的测绘。较之传统的测图方法，利用遥感资料　进行测图速度快、成本低、精度高，是一种应用极为　广泛的测图方法。航天遥感在矿山测量中应用的关　键理论与技术也正处于研究之中。应用遥感资料，　可获取矿区实时、动态、综合的信息源，对矿区环境　进行监测，为矿区环境保护提供决策支持。遥感资　料用于找矿、矿区地质条件研究、煤层顶底板研究等　方面都已得到应用，所有这些，都说明遥感技术应用　于矿山测量是矿山测量实现其现代任务的重要保　证。ＧＰＳ技术在矿山测量中的应用主要是取代传统　的地面测绘工作。如利用ＧＰＳ技术进行矿区地表　移动监测、水文观测孑Ｌ高程监测、矿区控制网建立或　复测、改造等。随着ＧＰＳ接收机性能价格比的不断　收稿日期：２０１０－０９－３０　作者简介：王玉平（１９７５一），女，山西长治人，助理工程师，从事测绘工作。

《云南煤炭｝２ｏｌ１年第２期　

ＧＰＳＩＲＴＫ）技术在矿山测量中的应用　

可保煤矿生技部王宏　

摘要：随着测绘技术的不断发展，ＲＴＫ技　

术在矿山测量中得到了广泛的应用，实践证明　

ＲＴＫ具有受环境影响小、工作效率高、测量精度　

高等优点。　

关键词：ＲＴＫ矿山测量应用　

ｌ前言　可保煤矿１９６０年建矿至今，经过５Ｏ年的开　

采，露天采场的垂直“高差已达１２０米，随着矿山　

的发展和采场的进一步开拓延深，到最终开采境　

界时最大垂直高差将达２００米。矿山测量作为我　

矿生产运营中重要的、经常性的基础技术工作。　

由于受采场开采现状（高差大）及生产环境（灰尘　

大、能见度低）的影响，传统的矿山测量手段（经纬　

仪、全站仪测量）已不能满足我矿测量工作的需　

要，随着ＲＴＫ技术（华测Ｘ９１型）在我矿的应用，　

凭借其先进的技术性能，不仅提高了工作效率，　

而且缓解了多年来我矿测量技术人员的严重不　足，使矿山测量工作能够正常开展。　

２　ＲＴＫ概述　

２．１　ＲＴＫ技术　

ＲＴＫ（Ｒｅａｌ　Ｔｉｍｅ　Ｋｉｎｅｍａｔｉｃ）技术即实时载波相　

位差分技术，是实时处理两个测站载波相位观测　

量的差分方法。载波相位差分方法分为两种：　

①修正法，即将基准站的载波相位修正值直　

接发给流动接受的载波相位，然后求解流动站的　实时坐标。该方法初始化速度慢，定位精度稍差，　

称标准　Ｋ技术；　

②差分法，即求解起始相位整周模糊度，又　

称ＲＴＫ初始化，然后再进行实时差分，是真正的　

ＲＴＫ技术。在ＰＴＫ作业模式下，基准站通过数据　

链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动　

站，流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数　据，还要采集ＧＰＳ观测数据，并在系统内组成差　

分观测值进行实时处理。流动站可处于静止状　

态，也可处于运动状态。ＲＴＫ技术是ＧＰＳ测量技　

术发展中的一个新突破、一个里程碑，它能够实　

时提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，　

并达到厘米级精度。　

２．２　ＲＴＫ的使用及要求