用GPS建立煤矿近井点

苏轩，张爱生

(安阳大众煤业有限责任公司，河南安阳 455141)

用GPS建立煤矿近井点

苏轩∗，张爱生

(安阳大众煤业有限责任公司，河南安阳 455141)

介绍利用GPS建立矿井近井点的方法，讨论方法的优缺点。实践表明:利用GPS建立矿井近井点精度高，速度快，可全天候作业，为煤矿安全生产提供了保证。

GPS；近井点；控制测量

1 引 言

安阳大众煤业有限责任公司矿区位于安阳西北30 km，矿区范围为东经114°05′20″～114°07′06″，北纬36°10′12″～36°14′49″。由于井下巷道原有测量控制点变形破坏严重，为了满足煤矿矿井扩建和新建主、副井安全生产的需要和对前期测量成果进行检校，需要进行地面控制测量，建立近井点。

建立近井点可以采用三角测量、三边测量等传统方法，也可以采用交会法和导线测量法。相比而言，GPS精度高，速度快，可全天候作业。本文介绍利用GPS建立矿井近井点的方法和经验。

2 坐标系统和已有成果的利用

2.1 坐标系统

本次测量成果属于1954年北京坐标系，高斯正形投影3°带，测区中央子午线为114°，高程采用1956年黄海高程系。

2.2 已有成果的利用

经过测区踏勘和调查得知，河南省煤田地质三队2007年在本矿区进行煤田勘探时布设了E级GPS控制网点5座，这些点目前保存完好。因此，确定使用这些E级GPS点作为测量的起算点。

3 仪器设备配置和近井点布设

3.1 仪器设备配置

本次投入2台套南方天王星9800型双频GPS接收机和2台套天王星9600单频GPS接收机，其仪器标称精度为:

水平距离:±(5 mm＋1 ppm×D)

垂直距离:±(1 cm＋2 ppm×D)

所有仪器均经过国家认证机构鉴定，并在鉴定有效期内使用。

3.2 近井点布设

近井点点位的选择应遵循以下原则:

(1)当利用已有控制点时应检查该点的稳定性及完好性；

(2)地面上的近井点应选在利于保存施测方便的地方，一个井口至少设立一个近井点，并且与至少一个控制点通视；

(3)建筑物上的近井点应选在便于联测的楼顶承重墙上面，并且还要距离井口不应多于一个转点；

(4)近井点上应视野开阔并避开多路径效应的影响；

(5)近井点应远离高压输电线和无线电发射装置，其间距分别不小于50 m和200 m。

为满足新建主、副井对测量控制点的要求，在其周围分别埋设了“Z1”、“Z2”和“F1”、“F2(鲁仙东)”4座E级GPS控制点。

在新建副井附近埋设标石F1，F2是利用原有旧控制点“鲁仙东”；新建主井附近布设的测量控制点Z1和Z2，是分别在矿区职工宿舍楼顶上浇灌制作的标石。

E级GPS网主要特征如表1。

GPS网主要特征 表1

4 GPS外业观测

观测前首先对GPS接受机进行了预热和静置，接收机的安置利用脚架安置在标志的上方，用测前经过检验、校正的光学对点器进行对中、整平，对中误差不超过3 mm，仪器高量取两个方向，互差不大于3 mm，测前测后各量一次，取平均值输入接受机中；取位至0.001 m。

接收机安置好后，经检查测站点号、观测参数值、信号指示灯等正确无误，然后按照当天的作业计划，在规定的时间内对同一组卫星进行同步观测。

为了评估外业观测成果质量，保证外业成果达到相应等级精度，外业观测及时对数据进行了处理和检核，保证外业数据真实可靠。外业采集的数据回来后即传输到计算机中，并且检查外业记录和输入的天线高是否有误，使用南方静态GPS数据后处理软件GPSAdj进行基线数据处理解算，同时这也是对外业数据质量的检验。

根据计算机处理输出的基线质量摘要，检查基线方差比(Ratio)，中误差(Rms)、周跳数、重复观测边精度和测站数据剔除率等。基线长度都小于 10 km，使用L1频率(单频)采集的数据自动处理，基线质量都在限差以内，由同步环和异步环闭合差检验精度可以看到，解算后基线质量都很理想。

GPS外业观测技术指标见表2。

GPS外业观测技术指标 表2

5 E级GPS网的精度

5.1 GPS网标准差

本次测量施测的E级GPS网平均边长0.6 km，因此，E级GPS网相邻点间弦长精度即标准差为:

式中:E级GPS网固定误差a＝10 mm，比例误差b＝20 ppm，d为平均边长(单位/km)。

5.2 E级GPS网数据检验

(1)同步环检验:由于每个时段4台GPS接收机同步观测，因此每时段中同步环有5个，在外业数据处理后对各时段同步环进行了检验，并对组成GPS网的基线向量所在的同步环进行了统计，坐标增量闭合差绝对值最大分别为 △x＝6.3 mm，△y＝6.1 mm，△z＝4.5 mm，都小于规范允许误差。

(2)异步环检验:为了既要检查统计出异步环闭合差大小，反映出GPS网内部结构强度，又减少不必要的大量统计工作，在异步环检验时，对独立多边形进行了逐个检查，GPS网中每条边至少被检查过一次。环线坐标增量绝对值最大分别为 △x＝10.0 mm，△y＝16.8 mm，△z＝7.6 m，都小于允许误差的1/2。

5.3 E级GPS网二维约束平差(1954北京坐标系)

(1)起算数据的确定:二维约束平差采用平面与高程一起平差的方法。本次GPS网联测的“GC09”、“BGLD”和“近井点1”3个已知点中，选择其中两个点进行GPS网平差，平差后与另一个点的已知成果比较，其结果△x和△y均小于0.03 m，说明这3个起算点精度匹配且点位可靠。因此平面平差采用“近井点1”和“GC09”两点起算，以“BGLD(办公楼顶)”的成果作为检核。

高程平差计算:采用“近井点1”和“GC09”两点的高程值为起算依据，对矿区似大地水准面进行拟合计算，推出4个近井点的正常高。结果用TOPCON GTS－332(2″级)全站仪对近井点成果进行检查，△H＜2.0 cm。

(2)E级GPS网在1954北京坐标系中约束平差精度见表3。从中可看出，E级GPS网各控制点精度远优于规范和设计要求。

GPS网约束平差精度 表3

6 结 语

安阳大众煤矿采用最先进的全球定位系统技术建立近井点，使用双频GPS接收机，用精密星历解算基线向量，为获取高质量的测量成果提供了技术保证；GPS控制网的数据处理，采用了精密数据处理软件、精密星历解算基线向量，其精度满足煤矿测量规程和煤矿安全生产的要求。

[1]李旷建，李春红.GPS在建立和改造城市控制网中应用的若干问题[J].城市勘测，2005(1)

[2]施凤翔.利用GPS技术建立控制测量新模式的探讨[J].测绘标准化，2005(1)

[3]潘宝玉，傅文祥，刘彦长.临淄区四等GPS网的布网特点及精度分析[J].测绘通报，2001(9)

Application of GPS in Establishing Control Points Near Wells

Su Xuan，Zhang AiSheng
(Anyang Dazhong Coal Co.，Ltd，Anyang 455141，China)

This paper introduces the application of GPS in establishing the control points near the wells，discusses the advantages the method.Practice shows that the application of GPS improves the accuracy of the control points ensures the smooth progress of the construction，and it could give reference to similar project.

GPS；Control points near the well；Control survey

1672－8262(2010)02－76－02

P228

B

2009—07—18

苏轩(1985—)，男，技术员，主要从事煤矿地质测量技术工作。