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矿山测量论文范文1
关键词：测量控制网；陀螺定向；井下矿；矿山测量
井下矿山测量是工程测量领域专业性较强的项目，也是矿产资源开发中不可替代的环节。鉴于其工作环境的特殊性，井下矿山测量拥有自身的特征。在测量工作中，测量控制网中的陀螺定向边数的计算就是一项不可或缺的数据。这项测绘理论在国内外也拥有着较长的发展历史。我国的井下矿山测量从早期的计划经济时代就有了较快的发展并形成了自身的理论体系。现阶段，高新技术的普级和运用为井下矿山测量带来了更多的便利操作方式。然而，在井下测量中，基础的测绘工作组成环节仍占据着重要的地位。
1. 井下矿山测量的基本阐述
井下矿山测量的工作环境多处于自然条件较为恶劣的矿区，我国的矿藏资源地理分部极为广阔，且极不均衡，部分矿藏开发区所处的地理环境较为复杂，给矿山测绘带来了较大的工作难度。综合种种的自然和人文因素，矿山测量的作业具有其自身的特征和工艺方法。在井下矿山测量中，通常会遇见无法通视的情形，在更为复杂的环境下，照相也较难有效开展。同时，在仪器设备的使用上，也会出现电磁波传导困难的状况，而陀螺经纬仪在井下定位中能有效的解决这个问题。现阶段，电子激光经纬仪的运用，在斜井施工测量管理和绘图上，不仅有效的提高了速率，还大幅的降低了操作员的劳动强度。当前，地面遥感技术及现代新测绘设备的运用，让井下矿山测量逐步的摆脱了原始的操作方式，不仅更为节省人力和时间，还大大的提高了测绘的精确性。然而，由于某些测量技术，受到自然环境的限制，难以大面积推广，在使用上仍存在着较大的局限性。
井下矿山测绘工作，务必全部遵循我国《测绘法》的规定，即测绘工作人员必须拥有专业的证书，相关的督导和行业主管部门也务必拥有规定以上的资质。当前，根据各个矿山属性的不同，矿山测绘的成果大都是处于“自享”的状态。
2.井下矿山测量控制网的设计
井下矿山测量控制网的主要设计任务，就是保持导线的最远点精度，能使导线的陀螺定向边数计算误差在控制范围内。计算陀螺定向边数，是在可靠性为0.997的条件下进行的，也可理解为是在置信概率或者置信水平为0.997的条件下进行计算的。早在上个世纪70年代，前苏联的矿山测量技术规程就对精度做出了规定，要确保将巷道平面的精度。在我国的矿山测量控制网的设计中，针对陀螺定向边数的计算并没有考虑到系统本身的极端误差。所使用的计算方法会用控制网本身的定向误差，导致点位误差。据实践总结，有时候这个误差 值较大，并可能对导线网的总的点位误差带来较大的影响。
井下矿山测量控制网中，任意的陀螺定向边，其方位角的误差计算方式将受到三个因素的影响。其中，陀螺经纬仪改正数的起始边坐标方位角会存在误差，这个误差值会影响最后的总体结果；另外，地面陀螺方位角也会存在误差；最后是井下定边陀螺方位角的误差。这三个方位角的误差值的平方和，进行开方计算，就得到了整体的系统误差。在测量计算的过程中，前两个因素是陀螺经纬仪改正数的误差，因起始边坐标方位角的误差可能很小，大约在正负2″到正负5″之间，所以可以忽略。测绘期间，陀螺经纬仪的改正数会随着时间的变化而变化，要最终确定这一误差便需要长期的观测。
3.井下矿山测量控制网中陀螺定向边数的计算
3.1 消除陀螺定向边数计算误差的三种方法
第一种方法是在已知的起始边上进行长期的重复观测，确定改正数，在开始之前和结束之后分别观测五次左右，取其平均值；第二种方法是在测绘开始之前观测两次，并在井下确定3、4条定边，再观测两次，一共进行4次观测，取其平均值；第三种方式是在开始之前，进行10天以上的观测，确定改正数，然后在每天的井下定向观测之后再确定一次改正数，将观测期间的所有陀螺定向边数的观测值求其平均数。第三种方式是一种非常复杂且工作量繁重的方法，且对时间的敏感度较差，使用的范围较小。
三种消除误差的方式各有其使用的范围，并各有特点。第一种方式获得的误差值较大，第二种方法获得的误差值最大，第三种方法的误差值最低。在计算陀螺定向边数的时候，第一种方式是最可取的。它不仅能够消除定向误差对测量控制网各部分相互位置的影响，还能解决巷道贯通的问题，其运用范围较为广泛，是一种可以推广使用的方法。
3.2 陀螺定向边数的计算
我们在第一种方式下，分析陀螺定向边数的计算。
首先，控制网的点位误差通过定向误差计算而来，它与待定点的导线长度成正比。
在陀螺经纬仪定向边分段的过程中，导线点位的总误差通过长期的实践观测可以获得。
其中，定向误差所引起的导线点的点位误差（ ）、边长丈量时偶然误差的影响系数（μ）及系统误差系数（λ）、水平角测角误差（ ）、导线边数（n）和杯陀螺经纬仪分成的段数（k），都将影响经纬仪导线点位的总误差（ ）。
其计算公式如下：
在计算陀螺定向边数的时候，可利用反映分段长度变化与到点长度和点位误差关系的曲线图，来简单迅速的确定定向边数。陀螺经纬仪定向边的边数就是如此确定的。在定向误差为正负10″和正负15″之间，绘制出分段长度与导线长度和最远点误差的关系图。我们通过图可以观测到，根据确定的导线距离和最远点的误差，只要误差能控制在曲线2、3之间或者3、4之间，便可以获得导线分段的必要长度，并进一步求得陀螺定向边的边数。
一般情况下，矿山井下控制网的设计过程中，井底的车场起点到导线终点的总长度，关系着未来较长时间的矿藏采挖工作，陀螺定向边数的计算根据第一种控制网的设计方式完成，即可保证测绘工作的可靠性。若是控制网有多个部分，陀螺定向边数将取各个单独部分的数值总和。井下矿山的陀螺定向边数的计算误差应在正负10″和正负15″之间，这也是工程测量工作者在长期的实践经验中，总结而来的。
长期的实践和分析也表明，在井下矿山测量控制网的设计工作中，可靠性在大于等于0.997的范围内，井田的两翼可以长达7公里，若是希望两翼更长，则需要采用控制网的辅助归心，且不宜设计分段长度小于500米的控制网。根据井下矿山的测量控制网的最远点误差和控制网的可靠性，每个导线的长度和绘制的曲线图均可以确定陀螺定向边数。
参考文献：
[1] 张思华，宋淑光，孙允峰. 井下测量中常见问题及预防措施[A]. 全国矿山测量新技术学术会议论文集[C]. 2009.
矿山测量论文范文2
关键词：矿山 井下测量 探讨
一、引言
矿山测量工作是指导和监督矿山安全生产的重要保障，为采矿一线服务及平衡生产方面提供了积极的作用。随着科学技术的不断进步，工程建设项目增加，内容日趋复杂，对矿山井下测量工作的要求也越来越高。因此，提高矿山井下测量工作的技术，增强井下测量技术的免疫性显得格外重要。矿山包括矿井联系测量、井下控制测量、井巷施工测量、井巷贯通测量、矿块施工和采场验收测量、矿区路线测量、采剥工程测量及矿山移动的观测等。其中矿山的井下测量是矿山测量的重要部分，是保证施工安全的重要环节。
二、矿山井下测量的特点
煤矿测量工作是煤矿生产建设的重要环节，也是煤矿企业的重要组成部分。它是煤矿生产建设、改造和编制长远发展规划等技术工作的基础。煤矿井下测量工作的主要工作环节包括以下几个方面：建立地面和井下测量的控制系统，这个系统为各种不同的井下测量工作提供相关的可靠数据，对于地面系统：要根据国家相关文件要求，对地面设施的建设进行相关测量；对于井下系统，在煤矿生产的每一个井下环节，对井下的环节根据国家的规定进行监督；利用测绘资料，解决在煤矿生产中的相关问题，并为煤矿灾害的预防、救护提供有关的测绘资料，建立有关地表、岩层和建筑物变形方面的观测平台，方便分析矿井表面的地形情况，从而完成矿井表面的地籍测量工作。井下的测量工作，是对井下巷道进行测设、标定，收集信息资料就是要测绘各种煤矿井下相关测量图，满足煤矿企业在井下的生产需要；根据矿区的地表状况，设计和修改各类煤柱，完成井下的各种测目标，分析并解决井下工作的相关问题，并且要参与煤矿企业的长久生产发展的工作制定。
三、矿山井下测量的基本工作
井下测量的工作主要是负责巷道施工的据进工程、开拓工程和贯通工程等等。在井巷开拓和采矿工程设计时，在对井下巷道的开挖设计中对巷道的掘进方向、坡度都有明确的规定。巷道施工时的测量工作，就是根据设计要求，将其标定在实地上，其中主要的测量工作就是给出巷道的中线和腰线。中线是巷道在水平面内的方向线，通常标设在巷道顶板上，用于指示巷道的掘进方向。巷道腰线是巷道在竖直面内的方向线，标设在巷道两帮上，用于控制巷道掘进时的坡度。同一矿井的腰线高于轨面设计高程应为一个定值，例如我公司井下三采区轨道、胶带、回风巷腰线距底板（轨面） 1.4 m。巷道施工测量是生产矿井的日常测量工作，它是在井下平面控制测量和高程控制测量的基础上进行的，而且直接与生产（建设）联系。所以在施工测量之前，应该认真、仔细审阅设计图纸，了解巷道的性质和用途，弄清新老巷道的几何关系，以及设计巷道周围的地质条件，水、采空区等情况。必要时，应该用解析法或图解法检查设计要素；然后才能到现场进行标定。在巷道掘进过程中，应及时给出中、腰线，随时检查并填绘矿图。巷道施工测量直接关系着采矿工程的质量，关系到施工人员及矿井的安全，矿山测量人员必须认真、及时、细心地配合施工部门进行工作。
四、井下测量的常见问题及解决办法
4.1 矿山井下测量的环境差，必须做好下井前的准备
矿山井下作业环境差，难度大，必须做好全面的准备：1在风流较大的巷道提前考虑采取挡风措施。我们一般在进行工作时是先关下抽风机。2在测量路线与繁忙的运输线路重合是要申请时间，以免在测量过程中造成临时中断甚至返工或因急躁而出现错误。3、有些巷道由于季节原因都会有很大雾气，对于瞄准目标有很大影响，更影响全站仪测距，经常出现能瞄准目标却无法测出距离的情况。在这样的巷道施测时导线应适当缩短导线边长。如果s短边长后造成测量精度不能满足要求时则要考虑改变测量路线或选择合适的时间段，一般夏季井下巷道空气湿度大，较易形成雾气，秋冬季节巷道较干燥。
4.2 下井前的工具资料要齐全，以避免在作业的过程中影响进度和质量
4.2.1、工具准备
仪器选定后还要对工具包进行检查，记录本、笔、钢尺、垂球、垂子是否齐全。例如平时经过使用经纬仪放线在全站仪时要检查电池电量。在日常仪器过程中发现2C超限、指标差超限、气泡不居中等问题应及时检校。此外还应定期检查仪器的螺丝、旋钮是否牢固、可靠，否则一旦下井后在发现脚架不稳又无合手工具，将会相当麻烦。
4.2.2、资料准备
拨门点与测点距离、挂线方向、起算点方位等。要是需要坐标定向挂线的还要检查起算坐标挂线坐标超全没有，有无遗漏及错误。以上这些虽然都是一些小问题，但是一旦出问题就得上井去取既费工费时又影响施工进度。所以在井下测量工作前由测量小组的每个人根据测量分工清点各自应带的东西，同一个测量地点尽量使用同一个测量原始记录本，这样万一少带数据，也可能从记录本中找出来可用数据，保证测量工作能进行。
4.2.3、井下测点的使用
1、无论前视、后视还是仪器站一定要保证测线可自由下垂，防止出现对点错误。2、防止用错测点：实例在鱼儿山坑口实习期间，在深部负125中段测导线点时。由于巷道喷浆把测点覆盖后，由工人错误的写上。虽然此事未造成后果，但吸取的教训是一定要严格执行规程，在复测检查角的同时也要认真检查距离。以便检核所用导线点得正确与否。同时，每次测量时前视人员应把所用导线点亲自指给给仪器观测者。同样仪器观测者把测点指给后视人员。这样可能避免用错测点，造成不必要的损失。3、观测、记录、资料检校 。由于井下观测条件较差，观测线路上人员、矿车多。在观测时一定不能急躁，读数要清晰，记录要规范像一些数字0、6、9及7、1要写清楚。有些记录人员习惯在第一镜位读完后就提前把第二镜位的大数提前写好，认为这样可以节约时间，殊不知这样容易产生固定思维，在第一镜位读错后无法发现，从而使这一校核手段失去作用。另外在校对记录本时也要细心，独立计算，避免因记录人员已计算数据的影响。后检校人员受前检校人员计算结果的影响产生固定思维也没有检查出来。因此在记录、检查、计算的过程中测量人员要始终保持高度责任心和严、细、实的工作作风。
五、总结
矿山井下测量是矿山地下矿产开采的的重要安全保障，在进行矿山开采的过程中，必须严格执行安全生产的规范，矿山井下测量时执行地下开采的重要基础保障。在矿山开采过程中，井下测量能够指导施工队根据开挖开采图进行施工，是保证安全开挖和节省经济效益的重要保障。
参考文献：
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矿山测量论文范文3
关键词 专业认证 测绘工程 质量监控 课程体系
中图分类号：G642 文献标识码：A
经济全球化发展，推动了工程技术职业全球化和工程专业人才跨国流动，相应地推动了高等工程教育适应全球化发展趋势。由于不同国家、地区工程教育的体制和办学条件不同，如何界定和评价其办学水平、人才培养质量，实施各国工程教育专业可比性和等效性的专业认证，是工程专业教育界和工程技术界共同关注的问题。另一方面，我国高等院校工科专业培养出的工程科技人才总量居世界前列，但存在着一系列问题。究其原因，一是进入新世纪以来，我国高等教育已从精英教育扩展为大众教育，与精英阶段培养出的“杰出工程师”相比，目前教育质量落差较大，越来越引起公众的不满；二是我国工程教育面向工程实际的工程技术教育相当欠缺，迫切需要寻求提高教学质量的有效管理、评估体系。本文结合专业认证，探讨如何设置测绘工程专业课程体系，以提高测绘专业教育质量，培养学生对采矿行业发展的适应性、促进专业国际互认，提升专业国际竞争力。
目前国际上，工程教育的学位互认协议有《华盛顿协议》、《悉尼协议》、《都柏林协议》和《首尔协议》等4个，其中《华盛顿协议》被普遍认为是最具权威性、国际化程度最高、体系较为完整的工程教育专业互认协议。《华盛顿协议》是一个有关工程学士学位专业鉴定国际相互承认的协议，1989年签约之初，这个协议覆盖了3大洲的6个国家，即美国、加拿大、英国、爱尔兰、澳大利亚和新西兰，目前《华盛顿协议》已经在世界范围内享有声誉，吸引了覆盖27国的欧洲国家工程协会联合会前来谈判入盟问题。我国在2005年、2007年、2009年作为华盛顿协议体系的观察员参加，2013年11月在韩国首尔召开的国际工程联盟大会上，《华盛顿协议》全会一致通过接纳我国为该协议签约成员，我国成为该协议组织第二十一个成员，这在一定程度上表明我国工程教育规模取得高速发展，位居世界第一的同时，质量也得到了国际社会的认可。中国矿业大学测绘学科于2013年5月接受并通过了中国工程教育认证协会的专业认证。笔者有幸参与组织、实施了本次专业认证工作。以下是笔者作为专业认证全程准备工作主要参与者的一些认识和体会，以供其他院校参考。
1 专业认证标准
认证标准分为通用标准和专业补充标准两部分。通用标准是各工程教育专业应该达到的基本要求；专业补充标准是在通用标准基础之上根据本专业特点提出的特有的具体要求。
1.1 通用标准
通用标准共包含7个方面的内容：（1）学生，包括专业吸引优秀生源、学生指导、学生表现跟踪与评估、转专业、转学等制度；（2）培养目标，包括毕业要求、培养目标修订；（3）毕业要求，包括专业知识、基础知识、职业道德、人文科学素养、创新和团队精神、国际视野、终身学习等；（4）持续改进，包括教学过程质量监控机制、毕业生跟踪反馈机制、社会评价机制等；（5）课程体系，包括数学与自然科学、工程基础、专业基础、专业课、工程实践、毕业设计（论文）、人文社会科学类等课程；（6）师资队伍，包括教师人数、教师结构、企业或行业专家作为兼职教师、教师工程背景、教师教学时间等；（7）支持条件，包括教室、实验室及设备实习基地、计算机和网络以及图书资料资源、教学经费、教师队伍建设、教学管理与服务规范等。在上述通用标准中，课程体系方面的内容很模糊，只给出了工程教育专业应在哪些方面开设课程，并没具体的课程名称。
1.2 专业补充标准
专业必须满足相应的专业补充标准。专业补充标准规定了相应专业在课程体系、师资队伍和支持条件方面的特殊要求。测绘专业补充标准包括3个方面：
课程体系，分为理论课程、实践环节和毕业设计（论文）。理论课程包括：（1）数学、物理类课程，其中数学类课程应包括高等数学、概率论和数理统计及线性代数等基本知识。物理类课程应包括力学、振动、狭义相对论力学基础、光学、分子物理学和热力学、电磁学等基础知识；（2）工程基础类课程，主要包括工程力学、计算机与信息技术基础、工程制图及电工与电子技术等；（3）专业基础类课，教学内容为：测量学、误差理论与测量数据处理等；（4）专业类课程，作为煤炭行业特色高校，除大地测量学基础、摄影测量基础、GPS现代定位技术等核心知识需要掌握外，必须掌握的核心内容还应该包括矿山开采及沉陷控制工程、矿山测量学及土地复垦工程等。实践环节包括：（1）课程设计：大地测量学课程设计、工程测量课程设计等；（2）现场实习：认识实习、生产实习及毕业实习，建立相对稳定的实习基地，密切产学研合作，使学生认识和参与生产实践；（3）科技创新等多种形式的实践活动。在毕业设计（论文）一项，要求选题应符合本专业的培养目标并且以工程设计为主，需有明确的应用背景。
师资队伍。有两点要求，一是从事本专业主干课程教学工作的教师其本科、硕士和博士学位中，必须有毕业于采矿工程专业，部分教师具有相关专业学习经历，二是要求专业教师具有工程背景，即从事本专业教学（含实验教学）工作的80%以上的教师至少要有6个月以上的厂矿企业或工程实践经历。
支持条件，包括专业资料、实验条件和实践基地。一是专业资料，要求配备各种高质量的（含最新的）、充足的教材、参考书和相关的中外文图书、期刊、工具手册、电子资源等各类资料，其中包括国内外典型测绘工程案例；二是实验条件，一是要求实验设备完备、充足、性能优良，满足各类课程教学实验的需要，且实验室布置合理、安全，二是要求实验技术人员数量充足，指导学生进行专业课程等方面的实验；三是实践基地，需拥有校内外实习基地、产学研合作基地和以校外矿山企业为主的实践基地。
从上述通用标准和测绘工程专业补充标准可看出，课程体系是培养目标细化的基础，师资队伍是教学质量监控体系和保障体系，可保证课程目标的实现，而支撑条件是课程教学的配套体系，对培养目标、师资队伍建设等方面产生促进作用。因此，要使学生毕业时达到培养目标要求，最基础的是要加强课程体系的建设。
2 课程体系建设
2.1 以培养目标为细化标准，进行课程体系设置
测绘工程专业的目标是“培养掌握空间信息采集、表达、处理与利用知识的高级工程技术人才”。要求学生毕业后能通过运用全站仪、陀螺经纬仪、计算机、遥感、卫星定位、地理信息系统等现代化仪器手段或常规测绘方法，在城建、土地、房地产、矿山、交通、水利等部门从事各种工程的测量制图、勘测设计、资源环境信息分析处理及相关的设计管理和科学研究工作，如城市与厂矿工程测量、测量数据处理与计算机制图。地理与土地信息系统开发、地籍测量与房地产管理、变形与沉陷观测及其控制、国土资源评价与管理等。
衡量培养目标实现的标准是看学生是否掌握了空间信息采集、表达与处理等方面的基本能力和知识，即学生应掌握：（1）测绘学科的基本理论和基本知识；（2）测绘工程的设计及实施方法；（3）基础测绘、矿山测量、土地复垦等技术；（4）先进的测绘生产组织和技术管理基本能力以及测绘新技术研究和开发的初步能力；（5）国家有关采测绘生产的基本方针、政策和法规；（6）测绘学科的发展动态；（7）文献检索、资料查询的基本方法。具备前述7个方面的知识和能力，才能毕业。为使学生达到培养目标，可从毕业生具有上述7个方面的要求进行课程设置，如开设画法几何及工程制图、测量学基础、大地测量学基础、摄影测量基础、测绘工程专业英语、现代测绘新技术、测绘法律法规、文献检索与科技论文写作等。以测绘工程专业培养目标为依据进行课程设置，符合专业认证中测绘专业补充标准“专业基础类、专业类课程”要求。
2.2 以专业认证标准为基础，进行课程体系设置
专业认证一个重要内容，就是强调学生的实践，针对这要求，需要加强“面向工程实际”的工程技术教育，可设置各类课程设计和实习，训练学生的动手和实践能力。因此，除理论课程体系外，还要设置实践课，如测量学基础实习、矿山认识实习、摄影测量基础实习、基础地形图测绘生产实习、测绘毕业实习、大地测量课程设计、通风安全学课程设计，另外在有条件的厂矿企业，建设一批产学研基地，为实践课顺利进行提供实景场所。专业认证一个显著的特色是要求企业或行业专家作为兼职教师参与学生教学，来自现场的教师把行业发展形势和需求反馈到教学，使学生所学的知识能真正解决现场需要，因此，可设置一些反映行业形势的课程，如数字化测绘、现代测绘新技术、矿山测量新技术等课程作为选修课，供学生学习。另外，测绘专业属于工科，除开设一些诸如基本原理概论、思想和中国特色社会主义理论体系概论、中国近现代史纲要、思想道德修养与法律基础、大学生心理健康教育与指导等必要的人文社会科学课程外，还需按照工程认证“通用标准”并结合“测绘专业补充标准”设置数学、力学和信息基础课程，如高等数学、线性代数、数理统计和概率论、大学物理、理论力学、材料力学、弹性力学、电工与电子技术、计算机与信息技术基础等。
2.3 以毕业生服务行业为特色，进行课程体系设置
专业认证体现出的基本思想、基本条件和基本要求，是同一类型专业培养目标和规格要达到的最低标准，是专业建设质量的最低门槛。专业的特色建设是鼓励专业的个性发展，体现专业建设的差异性，强化特色，突出能力，探索适应社会不同类型人才需求的人才培养模式，为社会提供高质量的专门人才。中国矿业大学是一所以培养煤矿人才为主要目标的高校，其培养的测绘工程专业学生除从事常规的基础测绘、工程测量等行业工作外，还有相当一部分学生从事煤炭行业的测绘相关工作。因此，需针对我校的行业特点设置一些特色课程，如矿山开采沉陷学、土地复垦学等。
矿山测量论文范文4
关键词：GPS-RTK 载波相位 应用
中图分类号：P25 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）08（a）-0030-01
GPS RTK技术是基于载波相位观测值的实时动态定位技术。它由GPS接收设备、数据传输系统和内嵌软件构成，是一种全新的GPS定位测量方式，是GPS应用的重大里程碑。其工作原理是将一台接收机置于基准站上，另一台或几台接收机置于流动站上，通过差分处理求解载波相位的整周模糊度，实时提供流动站在指定坐标系中的三维定位坐标。GPS RTK技术改变了传统的测量模式，能够实时地完成厘米级定位精度和不通视情况下远距离测量坐标，且没有累积误差，测量精度较高。优点为工作模式简单，需要不多的测量人员，定位速度快，操作简便，综合效益高等。地质矿产勘查测量是进行地质矿产建设的前提，其测量精度的高低、工作效率的快慢均对后续的矿产勘查工作带来不小的影响。传统的测绘技术，外业工作量极大，效率较低，且精度有时不能得到满足。鉴于GPS RTK技术在各方面的优越性，其在地质矿产勘查测量工作中得到了广泛的应用，主要表现在矿区控制点加密、地形测量、地质剖面测量、钻孔、探槽等测量。
1 GPS-RTK简介
1.1 GPS-RTK原理
GPS-RTK测量技术是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS测量技术，是GPS测量技术中的一个新突破，可在野外获取点位厘米级的水平精度。其基本思想是：在基准站上设置一台GPS接收机，对所有可见GPS卫星进行连续地观测，并将其观测数据通过无线电传输设备，实时地发送给用户观测站。在用户站上，GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时，通过无线电接收设备，接收基准站传输的观测数据，然后根据相对定位原理，实时地解算整周模糊度未知数并计算显示用户站的三维坐标及其精度。
1.2 GPS-RTK优点
（1）测量过程直观透明，可实时动态显示测量成果。能够及时查看坐标定位，并使三维实时动态放样、快速成图等问题得以解决。
（2）观测时间短。在观测条件良好时，可在2s～5s内求得高精度的测点三维坐标
（3）全天候作业。只要在测点能够接收到4颗GPS卫星信号，则在任何时间连续地进行作业。
（4）操作简便，自动化程度高，大幅度减少劳动工作量。GPS-RTK测量已基本实现了智能化，观测人员只需将天线对中、整平，量取天线高，打开电源即可进行自动观测。
（5）观测站之间无需通视，适应各种地形。各站之间是相互独立的观测值，误差不会积累传播。
1.3 GPS-RTK数据处理
根据精度要求和实际情况、软件的功能和精度，分析下载的数据，查看是否各测回值满足要求，收敛误差满足要求等，点属性是否齐全。当一个点或一组点成果经检查达不到设计要求时，必须进行重测或补测。重、补测应按原设计方法、精度要求进行。对多测回数据求平均值后，编辑成一定格式，或制作表格直接输出，或制成GIS数据源产品，提供GIS数据库使用。
2 GPS-RTK测量在地质工程测量中的应用
由于GPS RTK测量具有精度高、效率高的优点，其在地质勘探工程可以完成多项工作。
2.1 控制测量
目前，GPS定位技术被广泛应用于建立各种级别、不同用途的GPS控制网。在这些方面，GPS定位技术已基本上取代了常规的控制测量方法，成为了主要手段。与常规的方法相比，GPS在布设控制网方面具有测量精度高、选点灵活、不需要造标、费用低、全天候作业、观测时间短、观测和数据处理全自动化等特点。
2.2 野外大比例尺数字化地形图测量
地质勘探工程所用图大多是1∶2000或1∶1000地形图。用传统方法测图，工作量大，速度慢，花费时间多；用RTK测绘，具有采集速度快，精度高的优点，大大降低了测图的难度，省时又省力。
2.3 野外剖面测量
地质人员在大比例尺地形图上标出地质勘探剖面后，测量员利用RTK测量就能很方便地实测并绘制出本条剖面图，且精度较高。
2.4 勘探工程放样测量
采用RTK测量技术进行放样，只需将所要放样的坐标输入RTK手簿中，系统就会定出放样的点位。
3 GPS-RTK的不足及解决办法
（1）在山区和树林较密地方使用RTK作业，有其局限性，主要表现在收不到基站信号或者时有时无、数据初始化慢且易丢失、测量用时较长。对于这种情况，主要解决的办法：①要选好基站，要开阔，功率开到最大，电台天线尽可能架高。②把移动站天线尽可能架高③架双基站工作④联合全站仪作业。
（2）天空环境影响。白天中午，受电离层干扰大，共用卫星数少，常接收不到5颗卫星，因而初始化时间长甚至不能初始化，也就无法进行测量，可见选择作业时段的重要性。
（3）数据链传输受干扰和限制、作业半径比标称距离小的问题。RTK数据链传输易受到高大山体和各种高频信号源的干扰，在传输过程中衰减严重，严重影响外业精度和作业半径。另外，当RTK作业半径超过一定距离（一般为几公里，每种机型在不同的环境又各不相同）时，测量结果误差超限，所以RTK的实际作业有效半径比其标称半径要小很多，工程实践和专门研究都证明了这一点。解决这类问题的有效办法是把基准站布设在测区中央的最高点上。
（4）初始化能力和所需时间问题。在山区、林区等地作业时，RTK卫星信号容易被阻挡、容易造成失锁，采用RTK作业时有时经常需要重新初始化。这样测量的精度和效率都受影响。解决这类问题的办法主要是选用初始化能力强、所需时间短的RTK机型。
（5）高程异常问题。RTK作业模式要求高程的转换必须精确，但我国现有的高程异常图在有些地区，尤其是山区，存在较大误差，在有些地区还是空白，这就使得将GPS大地高程转换至海拔高程的工作变得相当困难，精度也不均匀。
（6）电池电量的影响。RTK耗电量比较大，电池容量小，作业时间不长久。有些条件困难地区，用电紧张，作业时间长了，就会导致没电可用。而且电池电量不足，还会影响到RTK的发射、接收信号，导致作业效率低，成果精度不高。解决这类问题就是选择可以外接电源的仪器，用电瓶代替普通的电池。
4 结语
GPS-RTK能实时地定位出所在位置的三维坐标，可直接进行实地实时放样、控制测量、点位测量等。以其快速、高效、节省人力、不受天气、地形和通视等条件的限制，被广泛应用于地质、水文、公路等工程测量。
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关键词：矿山，现状，发展，评估
0引言
自2 l世纪以来，以信息技术为代表的技术革命迅速发展，而数字化更是成为信息的表现形式，1999年召开的首届“国际数字地球”大会上又提出了“数字矿山”(Digital Mine，DM)的概念后，“数字矿山”在矿业中发挥出越来越大的作用，是矿业发展的目标和方向。而构建数字矿山，以信息化、自动化和智能化带动采矿业的改造与发展，开创安全、高效、绿色可持续的矿业发展新模式，是我国矿业生存与发展的必由之路。
1数字矿山的概念
1.1 数字矿山的概念
数字矿山就是指在矿山范围内建立一个以三维坐标为主线，将矿山信息构建成一个矿山信息模型，描述矿山中每一点的全部信息。按三维坐标组织、存储起来，并提供有效、方便和直观的检索手段和显示手段，使有关人员都可以快速准确、充分和完整地了解及利用矿山各方面的信息。
2、数字矿山的研究现状
2.2 国内数字矿山的研究现状
美国、加拿大、澳大利亚等矿业发达国家在数字矿山方面的研究起步较早。2001年，中国矿业联合会组织召开了首届国际矿业博览会，其中包括一个以“数字矿山”为主题的分组会。2002年，以“数字矿山战略及未来发展”为主题的中国科协第86次青年科学家论坛召开，2006年，煤炭工业技术委员会和煤矿信息与自动化专业委员会在新疆乌鲁木齐召开了“数字化矿山技术研讨会”。20世纪末以来，国家主要科研资助机构和相关行业部门相继立项支持了一批数字矿山课题。包括2000年开始的一项国家自然基金课题、2006年开始的一项863课题和一项“十一五”支撑课题等。2000年以来，国内多所高校、科研院所、企事业单位相继设立了与数字矿山有关的研究所、研究中心、实验室，主要有：2000年设立于中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院的“3S与沉陷工程研究所”、2005年设立于中南大学资源与安全工程学院的“数字矿山实验室”、2007年设立于东北大学资源与土木工程学院的“3S与数字矿山研究所”和2007年设立于中国矿业大学(徐州)计算机科学与技术学院的“矿山数字化教育部工程研究中心”等。山东新汶矿业集团泰山能源股份有限公司翟镇煤矿是我国第一座数字矿山，与北京大学遥感与地理信息系统研究所合作，在国内首开数字化矿井技术应用之先河。此外，中国矿业大学等单位相继开展了采矿机器人、矿山地理信息系统、三维地学模拟、矿山虚拟现实、矿山定位等方面的技术开发与应用。
3.数字矿山的技术分析
3.1“3S”技术
GPS主要用于实时、快速提供目标、各类传感器和运载平台(车、船、飞机、卫星等)的空间位置；RS用于实时或准实时地提供目标及其环境的语义或非语义信息，发现地球表面的各种变化，及时地对GIS的空间数据进行更新；GIS则是对多种来源的时空数据综合处理、动态存贮、集成管理、分析加工，作为新的集成系统的基础平台，并为智能化数据采集提供地学知识。以GIS为核心的“3S”集成是当前空间技术发展的重要方向，这主要是在空间数据处理中的GIS、RS、GPS既各有特色，有存在着密切的联系。在解决实际问题中常常要3个系统联合使用，用RS技术来获取信息，再由GPS进行定位及导航GIS负责最后的处理，并提供各种图形，提出决策实施方案。免费论文。所以3S集成系统的研究已越来越被人们所关注。免费论文。
3.2可视化技术
3.2.1可视化建立的必要性
可视化模型是数字矿山建设的基础，只有完全掌握了矿床及井下开采环境情况，才能够为数字矿山的建设提供基础平台，数字矿山建设后续的通讯系统、生产调度及人员设备定位、生产过程安全监控与预警系统、生产过程虚拟现实系统都需要以此为基础平台进行设计开发和系统运行。
3.2.2可视化的建立方法
可视化建模采用TIN(不规则三角网)技术产生数字地形表面模型和地质体(包括床体、岩层及断层)实体线框模型，同时采用变块技术建立矿床资源评价块段模型。最终采用地质统计学方法对块段模型进行估值，得出既有结构性又具有随机性的复杂地质体的空间分布及品位和开采环境综合评价技术成果，并在此基础上进行开采方案优化与设计。
3.3虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）技术
3.3.1虚拟现实技术的概念
指利用人工智能、计算机图形学、人机接口、多媒体、计算机网络及电子、机械、视听等高新技术，模拟人在特定环境中的视、听、动等行为的高级人机交互技术。免费论文。VR 在许多工程领域和基础研究方面已经得到较为广泛的应用，在国外矿业领域的研究起步比较早，出现了一些2.5维的虚拟矿山系统。通过对虚拟矿山实体进行操纵，可以构造出逼真的三维、动态、可交互的虚拟生产环境，用以模拟完成在真实矿井中进行的工作。
3.3.2虚拟技术条件下矿山模拟开采技术研究
以地质及矿床模型为基础，结合其它关键信息构造虚拟矿山，进行数字模拟开采，完成矿山长、中、短期开采计划编制、地下矿巷道标准断面设计、峒室设计、开拓设计、采矿方法设计、穿爆设计、通风设计、灾变应变预案等工作。
4、数字矿山的发展趋势
(1)实现生产过程管理和控制一体化。矿山生产过程管控一体化是指应用可视化技术，实现生产过程、工艺、设备、仪器的自动监测与控制。
(2)开发各种功能的矿山应用软件。必须针对不同的应用和矿山工程需求，研究开发适合不同用户、具有不同功能的矿山应用软件，如采矿CAD、虚拟矿山、采矿仿真、人工智能和科学可视化等软件工具。
(3)朝着构建生态矿业工程方向发展。生态矿业工程就是当人类开发矿产资源引起自然生态平衡破坏时，建立人为的生态平衡，构建生态矿业工程对实现可持续发展具有非常重要的现实意义。
(4)人工智能技术研究。自20世纪80年代中后期以来，人们已开始应用人工智能理论与技术来解决采矿工业中的各种实际问题，并逐步显示出无法取代的优越性。运用数据挖掘与知识发现、专家系统等人工智能技术实现生产调度指挥、资源预测、安全警示、突发事件处理等决策支持功能，实现矿山的智能化。
5、结论
我国既是采矿大国，又是资源消费大国。随着经济的高速发展和工业化进程的快速推进，中国对矿产资源的消费将持续呈现快速增长态势，将长期保持旺盛的需求。但是，中国矿产资源所面临的资源短缺，供应乏力的严峻形势，目前已经成为发展工业的瓶颈，如果这种势头继续发展下去，势必对国民经济的可持续发展产生深刻影响。因此，客观的实事求是的评价资源现状，充分合理的利用和保护资源，以建设数字矿山来改变和确保矿产资源长期稳定供给是中国矿业走可持续发展一条正确之路。
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矿山测量论文范文6
关键词：GPS，RTK，高速公路测量，精度评价
1 GPS测量概况
GPS是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统，经过20余年的研究实验，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。
GPS接收机是实现测地定位的必备条件，有单频与双频两个频段：双频机适宜于大于20km中、长基线测量，具有快速静态测量的功能，可升级为RTK功能；单频机适宜于小于20km的短基线测量，适用于一般工程测量。RTK系统由GPS接收设备、无线电通讯设备、电子手薄及配套设备组成，其具有便携性、操作简便性、观测时间短、实时可靠性、高精度等优点，完全可以满足公路工程测量的要求，在高速公路测量中蕴含着巨大的技术潜力。
2 GPS测量原理
GPS系统是一种采用距离交会法的卫星导航定位系统。在需要的位置点P架设GPS接收机，在某一时刻t同时接收了三颗（A、B、C）以上GPS卫星所发出的导航电文，通过一系列的数据处理和计算可求得该时刻GPS接收机至GPS卫星的距离SAP、SBP、SCP，同样通过接收卫星星历可获得该时刻这些卫星在空间的三维坐标。从而用距离交会的方法求得P点维坐标（Xp,Yp,Zp），其数学公式为：
SAP2=[(Xp-XA)2+(Yp-YA)2+(Zp+ZA)2]
SBP2=[(Xp-XB)2+(Yp-YB)2+(Zp+ZB)2]
SCP2=[(Xp-XC)2+(Yp-YC)2+(Zp+ZC)2]
式中（XA，YA，ZA），（XB，YB，ZB），（XC，YC，ZC）分别为卫星A，B，C在时刻t的空间直角坐标。在GPS测量中通常采用两类坐标系统，一类是在空间固定的坐标系统，另一类是与地球相固联的坐标系统的坐标，以便于表达地面控制点的位置和处理GPS观测成果，在高速公路测量工程中得到了广泛应用。
3 GPS技术在高速公路测量中的应用
3.1勘测阶段
高速公路勘测阶段，首先要进行控制测量，其主要任务是根据路线的基本走向布设控制点，进行平面控制测量和高程控制测量，作为测绘路线地形图、定线测设和施工放样的重要基础。利用GPS卫星定位技术可以代替传统的导线法进行路线控制测量，具有布网灵活、外业观测速度快、全天候作业、定位精度高等优点,经内业处理可在统一坐标系下提供控制点的三维数据。。
3.2 RTK技术
RTK技术是以载波相位观测量为根据的实时差分测量技术，是GPS测量技术发展中的一个新突破，在高速公路测量工程中具有广阔的应用前景。RTK定位技术需要在两台GPS接收机间增设一套无线数字通讯系统，将两个相对独立的GPS信号接收系统联成有机整体。基准站通过电台将观测信息和测站数据传输给流动站，流动站将基准站观测信号进行差分处理，解出两站间的基线值，同时输入相应的坐标转换和投影参数，实时得到测点坐标，因此，RTK技术还有很强的数据处理能力（图1）。
图1 GPS-RTK系统数据流程示意图
其原理是，在精度较高的首级控制点上安置一台GPS接收机，对所有可见卫星进行连续观测，并将其观测数据通过发射台实时地发送给流动观测站。在流动观测站上，GPS接收机在接收卫星信号的同时通过接收电台接收基准站传送的数据，然后利用电子手簿根据相对定位的原理，实时地计算显示出流动站的三维坐标和测量精度。。RTK的动态定位与静态定位两种模式相结合，在公路路线勘测设计中应用于地形图测绘、公路中线测量、纵横断面测量等，并可将数据导入计算机进行设计和绘图。
3.3 RTK技术在高速公路测量工程中的应用
3.3.1进行线路勘察设计
在高速公路选线的过程中，如何准确地选择路线使其尽量避开地势崎岖的地带及居民点和农田是一个重要问题，这就可以使用RTK技术，用车载GPS-RTK接收机做流动站，按原路中线一定方向间隔采集数据，选择另一个已知点为参考站，遇到重要地物准确定位，完毕后将数据导入计算机，利用软件可以方便地在计算机上选线。公路设计人员在大比例尺地形图上定线后，需将公路中线在地面上标定出来。采用实时GPS测量，只需将中桩点坐标或坐标文件输入到电子手簿中，软件可以自动定出放样点的点位。。
3.3.2绘制大比例尺地形图
高速公路选线大多是在1:1000或1:2000大比例尺带状地形图上进行的。应用RTK实时动态定位测量技术，只需在沿线每个碎部点上停留几分钟，即可获得每点的坐标及高程。结合点特征编码及属性信息，将点的组合数据导入的计算机，即可用南方CASS等绘图软件成图，降低了测图难度，大大提高了工作效率。
3.3.3应用RTK技术进行公路中线测量
应用RTK技术进行公路中线测量，可同时完成传统测量方法中的放线测量、中桩测量、中平测量等工作,基本作业方法是：在路线控制点上架设GPS接收机作为基准站，流动站测设路线点位并进行打桩作业。根据所设计的路线参数，利用路线计算程序和GPS配套的电子手簿计算路线中桩的设计坐标。在流动站的测设操作下，只要输入要测设的参考点号，然后按解算键，显示屏可及时显示当前杆位和到设计桩位的方向与距离，移动杆位，当屏幕显示杆位与设计点位重合时，在杆位处打桩写号即可。这样逐桩进行，可快速在地面上测设中桩并测得中桩高程。并且每个点的测设都是独立完成的，不会产生累计误差。
3.3 RTK技术在库库高速测量中的应用
RTK放样结果的精度，除受基准站点位精度影响外，还受模糊度解算误差、坐标系统转换误差等影响，我们在库库（库车—库尔勒）高速公路测量工程项目的实际放样工作中，流动站在放样施测的同时，对沿线的已知GPS控制点进行了比对（如下表1、表2所示）。
表1 全站仪与RTK同桩号坐标较差比较
桩号 坐标较差ΔX(m) 坐标较差ΔY(m) 坐标较差ΔZ(m) RTK定位所需时间
K0 +1200.0210.0250.0124
K0 +5500.0150.0190.0253
K1+5400.0010.0050.0113
K2+3400.0020.1100.0135
K4+180 0.0130.0210.0182
K6+2200.0200.0150.02515
K7+5000.0040.0060.0114
K9+380 0.0070.0020.0098
K10+0000.0170.0240.07428
表2 10km坐标较差统计表
点位合成方向较差分级C C≤0.02m 0.02m<C≤0.05m 0.05 m <C≤0.07m 0.07m<C≤0.10m
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
点位数百分比494182
从表2统计的结果可以看出， RTK测量的点位精度可达厘米级，与传统测量方法相比不存在误差累积，能够很好地满足高速公路放样测量的精度要求。
4 结束语
将GPS技术应用于高速公路测量能够极大地降低劳动强度，大大提高工作效率及成果质量，非常适合于地形复杂的高速公路测量，这是传统的公路测量作业方式无法比拟的。其中，GPS-RTK技术应用于道路地形测绘、公路中线测量等工作，可方便地进行数据的传输处理，在公路勘察设计单位和公路施工单位均有重要广阔的应用前景。总之，在公路建设领域我们应加强GPS卫星定位技术特别是RTK技术的应用，以促国家高速公路建设的发展。
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