GNSS技术在矿山测量中的应用

GNSS技术在矿山测量中的应用

李杨

中化地质矿山总局吉林地质勘查院   吉林  长春130000

摘要：矿山是国土资源系统的基本构成单元，为保障矿产资源安全，使矿山开采工作能有序进行，有效提升矿山资源的利用率，应重视GNSS技术在矿山工程中的建设、控制和地形测量、生态环境破坏监测等方面应用，从而满足矿产资源产业发展需要。鉴于此，本文将针对矿山测量中GNSS技术的应用展开深入探讨及分析，以期能为相关人士提供一些可以参考的借鉴。

关键词：GNSS；矿山测量；应用

前言：矿山是国土资源的基本构成。为了保障矿山开采工作能有序进行，提升矿山资源的利用率，需要在矿山测量期间广泛应用GNSS技术，通过对地面测量以及井下测量工作有效落实，确保矿山测量的稳步推进，从而全面满足产业的发展需要。

1GNSS技术概述

在现代工程测量工作中，大部分测量人员会应用GNSS技术，该技术的测绘精度较高，应用范围较大，可以在大地测量工作中运用GNSS技术，还可以在导航工作、重力基准工作中运用GNSS技术。技术人员一直在不断更新和优化GNSS技术，GNSS技术包含多种系统，如北斗卫星导航系统和伽利略卫星导航系统等，可以根据现代工程测量的具体需求使用相应类型的定位系统，为工程提供精确的测量信息。GNSS技术是一种比较先进的测量技术，对工作人员的专业技能提出了较高的要求，测绘单位要定期进行培训，为测量人员介绍最先进的技术和信息。

2不同条件下矿山测量的应用

2.1在控制测量中的应用

控制测量能够在矿产开采的不同阶段提供参考，包括坐标和基准点等。做好控制测量工作，才能够为矿山的开采规划、设计、勘探、开发奠定良好的基础。GNSS技术的应用主要是通过静态差分定位技术进行测量，经接收机对控制点实现差分定位，调整测量时间实现精准测量。传统的矿山控制测量中主要应用导线测量方法，存在一定的局限性；而应用GNSS进行控制测量不会被相关因素影响（地形、天气等），控制精度更高，且不需要较为严格的测量条件和控制点选点。所以，矿山测量中常应用GNSS技术进行控制测量以获取更为精准的数据。

2.2在建设工程及地形测量中的应用

GNSS技术在建设工程及地形测量中的应用也很普遍，能够对不同矿山地区（能源性矿区、金属性矿区等）的地形进行测量，包括测量范围和复杂地貌等。例如，充分应用GNSS实时差分技术构建矿山控制坐标系（至少3个控制点），应用接收机对卫星和基准站的空间数据进行获取和记录，通过内置系统对收集到的数据进行拟合计算，准确计算观测点的坐标位置，更加快捷高效。传统的测量工作中，一般先航拍整个矿区，全面了解后，应用测量仪器绘制矿区地形图，具有较大的工作量，且测量速度难以满足要求。再加上矿山开采过程中地形条件不断发生变化，无法全面掌控矿区的相关信息。因此，需要不断对测量方法进行创新。在这种情况下，GNSS技术的应用十分重要，因具有较高的精度、组织灵活，且作业高效受到了普遍的认可，具有较高的推广价值。

2.3在生态环境破坏监测中的应用

社会经济的迅速发展下，人类生产活动逐渐增加，对生态环境造成了严重的破坏。矿产开采中可能会出现一些地质环境问题，例如地面裂缝、地面沉陷等。因此，需要对生态环境破坏情况进行检测。原有的监测方法主要为全站仪，在观测生态环境的沉降情况时会受到一定因素的限制，如地形地貌、控制点数量等，效果较差，无法满足当前环保理念下的监测要求。而GNSS技术的有效应用能够实现快速测量，特别是沉降区域的范围、深度等都能够通过静态差分定位技术进行测量，相对其他测量技术来说工程量更小，便于操作，且精确度更高，是一种有效的监测方法，值得推广应用。

2.4矿区大比例尺地形图的测绘

矿山开采程度随着社会经济的发展在不断推进，大量应用机械化作业虽然缩短了工程量，但是精细度明显不足。不同时间或者区域内的矿山地形会发生变化，且无明确的变化规律，需要测量工作人员持续对矿山地形进行补测和加密测量，以便为后续矿山的开采管理和决策提供参考依据。传统的测量过程主要应用三角网控制测量方法，整个工程具有较大的工作量，需要较多的工作人员，并且操作要求较高，所以测量速度很慢。在测量过程中，若气候不好，或者环境发生变化，均会影响测量的进度和测量数据的准确性。而应用GNSS测量技术相对来说更加简单，优势明显，只需要选择较高的地点架设基准站，然后在开阔平坦的区域选择一名工作人员对流动站进行操作，测量速度非常快，一个测量点的三维坐标只需要不超过3s的时间即可采集数据。通过计算机设备导出数据后，结合测量点编码应用相关成图软件即可绘制地形图，极大地减少了工作量。因GNSS技术应用下的操作流程更加高效简便，让大比例尺地形图的绘制更加简单，能够加快更新率，有利于增强矿山建设实时管理的可能性。

2.5矿区的变形监测

在矿山开采过程中，随着开采深度不断加大，地形相对高差逐步增大，边坡数量不断增加，出现崩塌的可能性不断加大，与此同时，受采空区影响，矿山周边地面出现塌陷的风险也不断增加，开展矿区变形监测，及时发现安全风险并预警是避免重大安全事故发生，保证人员财产安全的有效手段。然而，变形监测的各项指标往往需要达到毫米级或者亚毫米级的精度，这是传统监测方法所难以达到的。此时，建立由数据采集、传输和GNSS数据处理中心构成的GNSS自动化变形监测系统可实现长期稳定监视监测点、无线传送高精度监测数据，全年连续对矿山变形进行观测的目的，同时，GNSS数据处理中心可实时将观测数据进行分析处理，预警超过限制的变形，为矿山管理者实时掌握矿山安全信息提供可能。

2.6露天矿区的控制测量

露天矿区的控制测量中，传统的测量方法存在较大的局限性，不仅严格要求测站点间的通视，还存在工序复杂、测量周期较长等问题，由于操作过程限差较多、不能实时掌控精度也是明显的缺点，经常容易造成返工。因此，露天矿区的控制测量需要采用更加先进的技术方法。GNSS技术的应用能够通过静态控制测量技术和相应的软件处理结合，对控制点的平差坐标进行精准计算，保证矿山控制测量的高效性。

2.7爆破钻孔的放样

全站仪放样功能是矿山爆破钻孔时常用的测量方法，在应用过程中具有较高的通视程度（测站点与立镜员之间）要求，较高的配合程度（观测员于立镜员间）要求[8]。为了能够有效提高测量质量，降低测量难度，可应用GNSS技术完成。不同于传统的测量方法，GNSS技术应用过程中只需要一个工作人员，于GNSS移动站手薄导入爆破钻孔坐标即可完成放样，不会受到相关因素的影响，工作效率更高，具有明显的优势。

结语：

综上所述，GNSS测量技术在矿山测量中，通过对卫星的有效利用（发射时间、伪距、星历），能顺利完成测量工作，且不会受到障碍物和一定条件的影响，具有较高的兼容度，切实提高测量信息数据的收集与处理速度。故而，GNSS测量技术可广泛应用在控制测量、生态环境破坏监测等方面，具有良好的前景。未来可广泛应用在矿山开采工程中的更多方面，能够发挥更多的作用，意义重大。

参考文献：

[1]文述生，王江林，李宁，等.GNSSRTK在测绘测量中的技术应用研究[J].科技创新与应用，2018（25）：11-14.

[2]刘兴业.GPS技术在矿山测量中的应用研究[J].内蒙古煤炭经济，2017（20）：48-59.

[3]刘大伟.GNSS技术在矿山工程测量中的应用研究[J].四川水泥，2017（12）：130.

[4]黄昭军.试析露天矿山测量中GNSSRTK模式的应用[J].世界有色金属，2019（16）：26-28.

[5]赵士恒.露天矿山测量中GNSSRTK模式的应用研究[J].中小企业管理与科技（中旬刊），2017（8）：182-183.

[6]高一文.工程测量中GPS技术存在的问题及解决措施[J].电子技术与软件工程，2019（17）：22-23.

[7]续宗仁.工程测量中GPS技术存在的问题及解决措施[J].工程建设与设计，2018（7）：72-73，77.