利用GPS改造矿区控制网的实践

利用GPS改造矿区控制网的实践韩晓冬于胜文姜岩郑文华摘要本文介绍了利用单、双频GPS接收机对矿区操纵网进行改造的方法，并对运算结果进行了分析，得出了一些有益的结论。

关键词GPS技术矿区操纵网1引言测绘信息网由于年久失修矿区中原有的操纵点有些丢失，有些操纵点由于地下开采而发生了移动。对原有的矿区操纵网进行改造已成为一些矿区亟待解决的咨询题，也是煤矿安全生产的前提保证。传统矿区操纵网的改造方法是利用常规的观测方法对矿区操纵网进行观测和平差，但这需要大量的人力、物力和财力。众所周知，GPS技术已广泛地应用到测量的各个领域。建立GPS操纵网无需操纵点之间通视，不需要建筑觇标，定位精度高，且定位精度不受构成网本身的几何条件的制约，能够依照需要以不同的边长来布网，并以相同的精度将网点一次扩展到所需要的密度。相关于传统的操纵网，GPS操纵网还有观测时刻短、操作简便、全天候作业等特点。因此利用GPS技术对原有的矿区操纵网进行改造是专门经济可行的方法。测绘信息网2差不多情形该矿区中心地理位置为东经115°34′，北纬36°03′。原操纵网有操纵点54个，平均边长8km，为矿区首级操纵网。由于建网时刻较长，大部分点都不同程度地遭到破坏，为了保证煤矿的安全生产，决定用GPS技术对原网进行重新观测。测区内有国家二等三角点两个，经检查能够

作为该次测量的起算数据（附图中的0001和0002号点）。新的GPS网采纳1980年西安坐标系及相应的椭球参数。依照测区的具体情形，为了使投影变形最小，决定采纳任意带，即选择116°经线作为投影带的轴子午线，投影面选择高斯投影面。本次GPS操纵网采纳首级操纵网与近井点同时布设、同时观测，一次平差完成。3作业方法测绘信息网3.1作业依据和设备作业依据要紧有：（1）国家能源部1989年制定的《煤矿测量规程》；（2）国家城乡建设环境爱护部1985年4月颁发的《都市测量规范》；（3）国家测绘局1992年6月8日公布的《全球

定位系统（GPS）测量规范》；（4）项目合同书中有关的专门要求。采纳的仪器设备有：德国蔡司厂产GePosZeissRD24双频接收机三台，RS12单频接收机一台，东芝便携式笔记本电脑一台，汽车四部及通讯设备。GPS接收机在作业前均通过测绘仪器检测中心检测，性能和精度均符

合标称精度。测绘信息网附图3.2布网方案测绘信息网依照原操纵网的布设情形及操纵点的完好程度，考虑到今后的进展，在每个矿井选择一个

首级网操纵点和一个近井点，先在1∶1000的地势图上进行选点，编写技术设计书。然后到实地

进行野外踏勘最终确定点位。点位的选择要求〔1〕：（1）远离大功率的无线电发射台和高压

输电线，一样距离不得小于200m；（2）邻近无大面积水域，以减弱多路径效应的阻碍；（3）

视场开阔，周围建筑物的高度角小于10°～15°；（4）所选的点位应不受今后采矿的阻碍；（5）近井点要求至少与一个操纵点通视，以便于矿井的使用。埋石按《全球定位系统（GPS）

测量规范》的7.1～7.4款执行，地面埋石与房顶浇铸灵活运用。

本次GPS操纵网共选择首级操纵点10个，近井点7个。用4台GPS接收机进行同步观测，组成同步环。同步环之间用边连接，如附图所示，共组成9个四边形同步环，复测基线10条。要紧指标列于表1。表1技术设计要紧指标等级总点数基线总数独立基线数复测基线数D195427103.3外业数据采集测绘信息网第一用武汉测绘科技大学所编写的利普Lip3.2平差软件编制GPS外业观测打算，依照测区的近似经纬度、作业日期及每天作业的起止时刻，分不运算打印出每天从上午6点至晚上21点时段内的可见卫星直方图和精度因子图（DOP值），选择有效卫星个数多、DOP值较小的最佳观测时

段，躲开不利的观测时段。测量模式采纳快速静态测量方式，卫星高度角≥15°，有效观测卫星数≥5，精度因子GDOP值≤5，数据采样率15s，有效观测时段长度≥40min。近井点所构成的同步闭合环观测时刻为30min。

在野外观测时，天线安置要严格整平、对中，天线高度在观测前和观测后各量一次，两次互差不超过±3mm。同步观测时要保证外业观测打算中的开机时刻和关机时刻，不得拖后开机和提早关机。如有专门情形要及时通知其他测站，以便延长观测时刻，使得同步观测时刻≥40min

或30min，及时填写观测手簿，观测过程中，观测者应坐在接收机旁，但头顶不能超过接收机天线，注意数据的接收情形，如卫星数、信噪比、精度因子变化等。临近终止时还要记录该测站的近似坐标。

每天测量终止后，要将数据及时录入笔记本电脑中，并进行基线的平差运算和同步环闭合差的检查，以确保数据的安全正确和可靠。4GPS数据的预处理测绘信息网数据处理的全过程均采纳利普Lip3.2平差软件完成。该软件具有星历预报、编制测量打算、基线解算和网平差的功能。基线解算完成后，形成相应的基线结果文件，供运算者检查和网平差时调用。基线结果文件的内容包括：WGS—84坐标系中的三维坐标增量、双差及三差解算

结果、残差等。网平差软件中提供了WGS—84坐标系和当地坐标系的结果解算报告。测绘信息网4.1基线解算第一打开利普软件，在菜单中点击基线解算，用猎取数据调出GPS观测数据，利普软件能调用标准数据格式（Rinex）、Trimble、Navsymm、Sokkia、Zeiss和Novatal数据。调出数据后该

软件能自动形成基线示意图，用鼠标左键点击每个测站点，与野外记录手簿进行对比，必要时能够修改天线高度和点号。在选项菜单中能够选择数据解算类型、解算方式以及操纵参数等。

参数设计好以后就可进行基线解算。能够在结果菜单中查看基线解算的结果。对不符合要求的测绘信息网

基线能够进行删除。

基线解算后要对外业的数据质量进行检验，要紧检验的项目有：

a同步环坐标重量及全长闭合差应满足：（WX,WY,WZ）≤

Ws=W2X+W2Y+W2Z≤2σnb复测基线较差应满足：

ΔS≤2σ式中

a——接收机的固定误差（mm）；

b——比例误差；

s——环中基线的平均长度；

n——闭合环基线条数。

不符合上述限差的闭合环或基线，可能是由于下述缘故所造成：（1）接收机可能接收到不良的卫星信号；（2）测站的观测环境较差；（3）多路径效应干扰严峻；（4）有效观测时刻不足。要依照全网的具体情形分析怎么讲是那一条基线含有粗差，关于含有粗差的基线要及时剔除，分析缘故，必要时应进行重测，以确保成果的整体质量。4.2基线质量综述测绘信息网本次GPS操纵网按设计要求共观测19个点，45条基线，平均边长11.23km，最长基线边长24.29km，最短基线边长102m，组成9个四边形同步观测环，10条复测基线，同步环与同步环之间用基线边连接。同步环及复测基线的结果统计见表2和表3。统计结果讲明，该GPS操纵网的外业观测及内表2同步环质量统计相对精度（10－6）＜1．01．1～2．02．1～3．03．1～4．0平均值最大值同步环个数15211.873.90所占百分比11.1％55.6％22.2％11.1％表3复测基线质量统计相对精度（10－6）＜1.01．1～4．04．1～6．06．1～8．0平均值最大值复测基线个数14323.927.81所占百分比10.0％40.0％30.0％20.0％业基线解算质量良好。测绘信息网5GPS操纵网平差及精度分析打开利普软件中的网平差菜单，用猎取基线调入基线解算数据，程序自动构成网图，在网

图上点击基线构成闭合环，可得到环闭合差，以供检查和运算用。用输入菜单输入坐标系和三

维坐标或二维坐标，坐标系可选择WGS—84坐标系、北京54坐标系或西安80坐标系。然后进行平差。在结果菜单中能够输出WGS—84坐标系和地点坐标系的平差结果。

本次GPS操纵网在WGS—84坐标系和在西安80坐标系中的平差统计结果见表4和表5。测绘信息网表4WGS—84坐标系三维无约束平差结果统计单位权中误差(mm)最弱边相对中误差最弱点点位中误差（mm）平均点位中误差（mm）2.061∶9.4万15.87.3表5西安80坐标系二维约束平差结果统计单位权中误差(mm)最弱边相对中误差最弱点点位中误差（mm）平均点位中误差（mm）2.531∶8.9万18.79.5由表4、表5可看出，本次GPS操纵网的精度是相当高的。6结论测绘信息网

通过这次对矿区操纵网改造的具体实施，可得出如下结论：

a运用GPS技术布设矿区操纵网，不仅能达到较高的精度，而且点位精度分布较平均。

bGPS操纵网差不多不受边长的限制，边长能够相差较大，比常规的三角网的布设灵活方便，且点间无需通视，省去了造标的费用。

cGPS操纵网能够多级网同时布设、同时观测。低级操纵点所构成的同步环的观测时刻能够缩短，且低级操纵点不一定要构成网型，只要与高级网有一