GPS定位技术在何岗煤矿中的应用 论文发表网__墨水学术,论文发表,

所属栏目：应用电子技术论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:376

副标题#e#一、前言
　　全球定位系统(GlobalPositioningSystem-GPS)是近几年测绘技术由传统走向现代的产物，随着科学技术的突飞猛进，测绘技术日新月异，尤其“3S”的产生和应用使测绘技术在社会发展和国民经济建设中地位越来越突出。
　　1998年江泽民总书记在接见两院院士代表时的讲话中指出“当今世界以信息技术为重要标志的科技进步日新月异，高科技成果向现实生产力转化越来越快，初见端倪的知识经济预示人类的经济社会生活将发生新的重大变化”。就充分肯定和说明了信息技术的主要性和现实性，相对地理信息系统（GIS）和遥感（RS），GPS作为一种全新的现代定位方法，已逐渐在越来越多的领域取代了常规光学和电子仪器，80年代以来，尤其90年代以来，GPS卫星定位和导航技术与现代通讯技术相结合在空间定位技术方面引起革命性的变化，用GPS同时测定三维坐标的方法将测绘定位技术从陆地和近海扩展到海洋和外层空间，从静态扩展到动态，从单点定位扩展到局部与广域差分，从事后处理扩展到实时（准实时）定位与导航，绝对和相对精度扩展到米级、厘米级乃至亚毫米级，从而大大拓宽了它应用范围和各行各业的作用。GPS网以其点位高精度，全天侯作业，观测时间短，测站间无需通视，操作简便等特点著称。但在我们实际工作中，GPS也受周围地物和其他条件的限制，所以布网时应注意，虽然其各测站点之间不要求通视，但在选点时要考虑与下一级控制网（点）通视要求，GPS点的点位应选在视野开阔处，要避开高压线，变电站，电视台等设施以减少电磁波信号对GPS接收机的影响，点位布设尽量选在交通方便的地方，点位附近不应有大面积水域和强烈干扰卫星信号接收的物体，以减弱多路径效应的影响，对于地物较为密集的地方，也不适应布设GPS网。
　　二、概述
　　济宁何岗煤矿是由枣庄矿务局与任城区政府联营建造的一座年产量100万吨的现代化煤矿，为了尽快投入施工和建设，济宁任城区土地开发整理中心受枣庄矿务局委托，应用GPS全球卫星定位技术，在矿区范围内建立GPS控制网，于2009年12月完成了GPS控制网的外业观测和数据处理工作，取得了较高精度的GPS控制点成果。
　　测区自然地理情况：测区位于济宁北部任城区李营镇，与兖州市交界处，面积50平方公里，交通环境相对闭塞，自然地理条件十分复杂，由于李营镇是全国苗木生产种植基地，测区70%种植大面积各种树木、苗圃，给GPS控制网布设和观测带来了很大困难。
　　三、起算数据及坐标系统
　　平面起算数据：D级GPS控制网北部联测了国家二等三角点嵫阳山，中部联测了国家三等三角点何岗，东南方联测了国家二等三角点田庄。E级GPS控制网以D级GPS网中的HD01、HD02、HD03、HD04和国家三等三角点何岗起算。坐标系统采用54北京坐标系。
　　高程起算数据：由于测区内及附近的国家Ⅰ等、Ⅱ等水准点均被破坏，或因年代已久，无据可寻，故利用仅有的两个Ⅱ等水准点为起算点，纵贯测区布设一条三等水准路线，路线全长23.6km，联测4个D级GPS点和国家三等三角点何岗，平差后每km高差中误差±1.6mm，小于全中误差MW±6.0mm的规定，满足规范要求。高程系统采用1956年黄淮高程基准。
　　四、GPS网的网形设计与布设
　　1、何岗煤矿GPS网按《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB/T18314—2001）中的E级网的要求进行观测和数据处理。
　　2、本GPS网相邻点的距离见表1：
　　项目 E级（规范） 本GPS网
　　相邻点最大距离/km 10 6.7
　　相邻点最小距离/km 1 1.2
　　相邻点平均距离/km 0.2～5 3.8
　　                   表1
　　由于测区树林茂密地形复杂，我们在网形设计和布设埋石时，#p#副标题#e#遇到了很大麻烦。本GPS网共布设D级GPS点4个，E级GPS点18个；起算点二等三角点两个，三等三角点1个。测区GPS网网形结构见下页图
　　网型结构主要指标
　　总点数 同步环个数 基线总数 独立基线总数 复测基线数
　　23 84 83 64 21
　　边长（km）
　　最长边 最短边 平均边长
　　6.7 1.2 3.8
　　五、GPS外业施测
　　利用5台南方北极星9600单频静态机施测，该机型为12通道，L1载波相位，静态基线精度±(5mm+1ppm）,高程精度±(10mm+2ppm）。
　　
　　各项外业技术指标：
　　1、时段长50~180分钟。
　　2、有效观测卫星数≥6个
　　3、观测卫星高度角≥15。。
　　4、数据采样方式L1采集。
　　5、测量方式为静态相对定位模式。
　　外业观测作业严格按照南方GPS操作规程进行操作：
　　1、首先利用2个二等三角点，一个三等三角点做出4个D级控制点。
　　2、利用4个D级点和一个三等三角点观测出18个E级点。
　　3、按观测计划的时间作业，确保观测同一组卫星。
　　4、在接通电源前，确认仪器调平，电缆和天线联结无误。
　　5、在接收过程中，一切通讯工具要远离GPS接收机，避免通讯对GPS接收造成影响。
　　6、作好外业观测手簿的记录。
　　7、做到当天观测，当天传输到计算机不影响第二天观测。
　　六、GPS基线的计算及检查
　　采用南方公司提供的基线解算软件进行数据处理，对当天采集的数据及时传输解算，并检查外业记录和输入的点号，天线高是否有误，对闭合环、闭合差、非同步环闭合差及复测基线进行检查，以便发现不合格的成果，发现超限时分析原因，并根据情况立即采取淘汰或重测、补测措施，在用已知二个二等三角点作D级控制时，观测3个时段都没有通过，分析有三个原因：
　　①观测时段卫星信号不理想
　　②观测时段时间太短
　　③有外来无线信号干扰
　　我们经过及时采取调整观测时段、延长观测时间以、手机和对讲机远离天线等措施，最后顺利通过结算。
　　1、同步环检验
　　同步观测环共84个，数据表明同步环比利误差系数最大为6.3，最小为0.4，小于规范D级10ppm，E级20ppm的限差要求，说明GPS基线观测良好，相位观测值不含有明显的周跳。
　　2、异步环检验
　　异步观测环共60个，异步环中比例误差系数均小于20ppm，固定误差均小于20mm。
　　七、GPS网的平差计算
　　GPS网平差计算采用南方测绘仪器公司的随机商用软件。
　　1、三维自由网平差
　　在WGS-84坐标系下进行三维自由网平差。平差时基准点自动选择，中央子午线为：117°。GPS网平差结果表明：观测值各坐标分量改正数均不大于3σ，最大点位误差为±6.590mm，相对中误差最大为1/84256。
　　2、二维网约束平差
　　在1954年北京坐标系下进行二维网约束平差，采用网配合法进行转换，单位权中误差6.957mm，相对中误差最大为1/82857，最小为1/596312，最弱点位中误差6.742mm。
　　3、高程拟合：GPS网点高程拟合采用“曲面拟合”方法计算GPS的正常高，因为GPS网平差得到是大地高，在按以上方法计算GPS点的正常高与已知点的分布和精度有关，因此，利用5个分布均匀的起算点参加平差，得到最佳效果，最大为27.790mm，最小为12.353mm，平均为18.265mm。
　　八、实践体会
　　1、何岗煤矿GPS控制网，只用10个工作日完成外业观测，充分体现了GPS技术的优越性，取得了良好的精度及成果。
　　2、该网采用边网混连式布网，在实现外部D级网控制观测解算成熟后再进行内部E级控制网观测，层层相扣，由外到里，由周边到局部，这样网形结构坚强，精度高，不易发生错误。
　　通过上述实践证明：GPS在工程测量中精度、时间的优势，能大大提高工作效率，但为以后工作方便考虑，应尽量保证每个控制点至少能够有一个通视方向，以便对以后的施#p#副标题#e#工带来便利。在本GPS网中，各E级点高程采用四等水准加密，在实测工作中以GPS高程作为对照。通过在工作中的对比，使用本次GPS测量的高程，基本可以满足1:2000比例尺地形图测量的需要，为我们以后在实际工作中以GPS高程测量替代常规三、四等水准测量提供了实践依据。
　　
　　参考文献：
　　1、中国地质大学资源学院李德仁数字地球与“3S”技术
　　2、吴栋材王新州何良洪余鸿
　　荆州长江公路大桥GPS施工控制网的设计
　　3、胡建园成英燕常晓涛
　　利用网络工程基准网点建立我国新的基于GPS的测量控制点方法与精度分析
　　4、高成发GPS测量人民交通出版社
　　5、全球定位系统（GPS）测量规范（GB/T18314-2001）