GPS配合全站仪在贯通测量中的应用

摘要：

在测绘的行业中，gps的测量技术发展越来越快，推动测量工作方法出现了较大的变革。目前的GPS技术主要具备了全天候、全能性、全球性、实时性以及连续性特征，被工程测量等多个领域广泛使用；而全站仪具备了算、测、记及放样等多种功能，同样也被测量工程广泛应用。本文就是针对某煤矿的副井和风井之间巷道，采用GPS配合全站仪在贯通测量中的应用，阐述了GPS配合全站仪技术在贯通测量中的应用。

关键词：GPS配合全站仪 贯通测量 应用

1， 前言

随着市场经济发展，测量技术也遇到了新挑战和新机遇。虽然全站仪具备了测算记及放样等多种功能，但要应对测量技术的新任务就必须要结合GPS共同应用，这样才能做好两井中的外测和内测工作。因此，本文就是针对两中方法的各自优势结合，探讨GPS配合全站仪在贯通测量中的应用。

2，工程概述

某煤矿的骨干井，经过核定确定生产能力高达150万t/a。而该煤矿的一个回风立井是整个煤矿的核心工程，主要是承担这个煤矿的行人与总回风的任务。该回风井井筒中心的坐标为X=390787.3，Y=3635198.6，而坐标的高度H=161.50.。该井的井筒的断面形状设计为圆形，挖掘的直径为5m。向着立井的方向继续施工，一直到水平+850m再变平掘进到0.7m的位置停止，剩余的6m实施贯通。而井底且设计成为南北两条临时的车场，和立井的井底码头实施对向贯通。

3，四等GPS布设与观测

在改测试区中，有国家的二等三等点“徐家堂”“王华山”以及D级的GPS点三个控制点。这三个点的点位十分牢靠，且保存也是完好的，经过实地检测，点位的精确度也良好，是绝对可以成为测区的起算数据。

由地形图且采用了煤炭公司于2010年2月实测提供的1:5000的比例尺地形图，这个地形图是可以成为设计和选点等工作的参开用图。

3.1，GPS布网

一切准备就绪之后就要对GPS进行布网。为了提高GPS布网的可靠性与精准度，就要将整个GPS网构建成三角形的网，而且每一个观测边最好是独立的，这样就互不相干。整个GPS网的边长最长设为3km，最短的设为0.6km，平均的边长为1.6km，这样就为GPS点之间留下了至少两个通视的方向。其中网形的布设均要符合《全球定位系统城市测量技术规程》的标准要求。整个过程中实测的20个GPS控制点，总共就形成了最小的三角形同步环共位为54个，也形成了最小的三角形异步环共为17个，其中的独立基线总共为31个，必要的观测基线一共有16条，其余的15条就为多余的观测基线，为重复的设站数平均为2.5/站，超过了上面的规程中多规定的1.6/站，由此可以看出这个布网是合符要求的。

3.2，对GPS点实施观测

在观测的过程中，E级采用了3台北极星的9600型接收机，在4个GPS控制点上同时实施观测，观测的时间至少不低于60秒钟，有的控制点观测时间稍微长一些，至少要达到90秒，要比标准规定的45秒大才行。观测时间不能太短，因为观测的时间长短是关系着GPS网最终的精度。

在每一个时段的观测时，都要丈量一次天线的高度，高度的精确度要达到毫米，而且每两次所取值的较差不能大于3mm，最后就要取整个测量值的平均值。在观测的时候要确保GPS接收机的电量充足，其卫星数量要达到6颗以上，这样接收的信号才稳定。同时点位的几何图形中的强度因子PDOP的值是不能够大于6，普遍的都应该在2左右就行了。整个观测过程最好一次做到位，尽量不要出现重测与补测的情况，其作业的环境也要保持良好。

3.3，处理数据

对于GPS控制点的数据处理时，对于基线的解算大都是使用测绘GPS数据的处理软件进行处理，而基线的解算所使用历元的间隔是15″，高度上的截止角要根据实际观测的条件，一般都取15°~20°，也只有基线的解算达到合格之后，才对闭合环以及重复的基线实施检查，闭合环的各项检查限制差额是以下情况：

（1）同步环相对的闭合差最大限差为：

（2）异步环相对的闭合差最大限差为：（1） ，这个公式中的d是整个四边形的平均边长，n是独立环中的边数。

最终得出了E级的GPS控制网闭合环的情况如下表：

表1解算GPS控制网的闭合环情况

3.4，计算GPS控制网的平均差

这一步操作要在WGS-84坐标系中实施无约束的平差，之后再放进1954年的北京坐标系中实施二位约束平差，最后再坐平面的约束，其一切精度都要符合《全球定位系统城市测量技术规程》，GPS控制网的平差最后的精度结果如下图：

表2GPS平差精度统计表

4，选取贯通方案

立风井的贯通精度情况直接决定着日后的矿井正常生产。因此为了确保贯通的精度，就要实施《煤矿测量规程》中的相关规定来实施贯通误差，然后再根据生产的实际情况，对这三个点作为起始点，沿着副井经过回风向下复测支路导线，实施第二次复测，然后再进行简单的平差。其实使用的仪器最好选用比较先进的全站仪，同时为了加强井筒段的测量精度，还要将原来的测点加进7″级导线，并进行检核便于消除一些测量上的粗差。

5，施工期间对井筒的测量

（1） 测设井筒的十字中心线和井筒的中心线

在近井点按照5″级导线精度的要求来布设导线，然后根据要求标好井筒十字线，构建出十字的基点，再用测量仪器测各个点的坐标。然后按照十字井筒的中心标出井筒的井口标高与井筒的中心位置。在焊接下线的中心孔牌子的时候，最好是采用D1.4mm的镀锌钢丝将中线锤球下放。

（2） 检测施工中的井筒标高

一样要根据近井点标高，精度要求一般的按照四等的水准仪。采用水准仪测出十字的基点标高，这个测出值就是施工中的井筒标高。

（3） 测量施工中的井底硐室

这个地方的测量都是采用贯通方案实施，一旦就是由几个人组成的技术队伍。仪器采用先进的全站仪，比如徕卡TC-802全站仪。为了确保仪器自身的精度，在测量之前就要先对仪器做一些相关的校验。并要在实测的现场进行温度与气压的测定，这样才能给确保边长的测定值精确度。

在每一站观测完之后，就要马上计算出2C值（视准的误差）、高差互差、测回误差以及边长互差，并要和标准进行比较看是够超限，一定要等该站的多有值都符合了标准要求之后，才能测下一站。其最后资料的整理以及计算均应该由两人完成，再对照核准，完成概算之后实施严密的平差。

（4） 实测的精度分析

最整个导线进行总长统计为1250m，测点总共30个。贯通前预计2中线的差为0.3m，高程的差为0.1m，而在贯通之后得出2中线的差为0.043m，高程的差为0.04m。对于导线的相对闭合差，之前预计为1/8000，最后为1/14223，其坐标的闭合差为 =0.040， =0.032.以上的数据符合《全球定位系统城市测量技术规程》要求。

6，结束语

通过对某煤矿的两井之间的巷道实施贯通测量，采用合理的测量方案，先进技术。在地面之上采用GPS控制网，测量井下使用全站仪。最终得出的贯通精度比较高，保证了整个矿井的正常修建。

参考文献：

1， 顾宝德.现行冶金工程施工标准汇编[G].北京:冶金工业出版社, 2007.

2， 尹宝昌.GPS技术和全站仪在两井贯通测量中的应用.地质与测量，2010（06）.

3， 祝红军，刘承权.全站仪在大型贯通浏量工程中的应用.金属矿山，2009(11).,

4，周行礼.GPS技术在两井间巷道贯通测量中的应用.成果应用，2009（03）.

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。