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摘要：随着测绘技术的不断发展，GPS定位技术在测绘领域得到了广泛的应用。本文主要介绍了凤城市四门子镇、鸡冠山镇和通远堡镇矿区静态GPS控制网的建立、以及各矿山近井点的实时动态定位技术设计与实施，其定位精度高，测站点间无须通视，同时测定各点的三维坐标，而且操作简单，全天候作业。
关键词：GPS 静态定位 实时动态定位（RTK） 控制网
【中图分类号】TD178
1、引言
凤城市四门子镇、鸡冠山镇和通远堡镇矿区的矿产资源丰富，主要有铁、水镁石、硅石、和重晶石等，矿山数量多且比较集中，矿山的开采方式有地下开采和露天开采。由于该区域的矿山没有统一的坐标系统，造成少数矿山的实际开采位置与采矿证核定的矿区范围不符，经常出现越界开采及两矿山之间产生矿界纠纷现象，这给国土资源管理部门带来了极大的不便。矿山自身的技术人员无法确定对方的具体开采位置，造成 “楼上楼”的现象，这给矿山开采作业带来了极大的安全隐患。为了解决这些问题，凤城市国土资源局委派我公司开展统一矿山坐标系统，将其并入国家控制网的测量工作。
矿区的首级平面控制布设D级GPS控制网，采用边连式，共埋设GPS静态点16个、联测已知的Ⅱ等军控点5个，并与分布合理的5个水准点联测。然后用实时动态定位（RTK）联测至各矿山的近井点、井口及露天采坑。
2、静态GPS网的技术设计
2.1设计依据
⑴ GB/T18314---2001《全球定位系统（GPS）测量规范》
⑵ GB/T18314---2001《地质矿产勘查测量规范》
⑶ CH/T1004---2005 《测绘技术设计规定》
⑷ 本次测量任务书
2.2室内设计
收集本测区内已知的控制点和水准点，通过实地踏勘选定（石人山、专山顶子、尧家大顶、大福沟岭、黄大山）5个国家Ⅱ等军控点、（Ⅰ沈丹33、Ⅰ沈丹37、Ⅰ沈丹41、Ⅱ通岫3、Ⅱ通岫9）5个水准点。在已有的1：10000和1：50000的地形图上根据交通、地形、礦山分布按符合D级控制网的要求进行了布网。
3、GPS测量的外业准备与踏勘
3.1外业准备
在进行GPS外业工作之前，将GPS送至辽宁省测绘仪器计量站进行了鉴定，计量站出具了鉴定书。为防止工作中的失误，提高工作效率，我们设计了GPS作业调度表，明确了各个工作小组的作业路线，并编制了GPS卫星可见性预报图，选择最佳的观测时段。
3.2外业踏勘
（1）点位应选择在视野开阔、交通便利和易于安装接收设备的地方，视场周围15°以上不应有障碍物（并绘制GPS点的环视图）。
（2）远离大功率无线电发射源（如电视台、电台和微波站等），其距离不应小于200m；远离高压输电线和微波无线电通道，其距离不应小于50m，以免电磁场对GPS信号的干扰。
（3）点位附近不应有大面积水域或有强烈干扰卫星信号接收的物体，以减少多路径效应的影响。
（4）地基稳固，易于点的长期保存，并有利于开展水准联测。
4、GPS网的观测
4.1仪器设备和技术指标
根据网形设计和GPS点的个数，我们投入3台GPS接收机。同步观测有效卫星颗数≥4；观测时段≥1；时段长1h20min；采样间隔15s；空间截止角15°；采集模式为手动。
4.2仪器架设和量取天线高
在GPS点上将仪器进行对中整平，然后量取天线高，在圆盘天线的三个方向上分别量取，取平均值记入手薄。
4.3开机观测
在各项设备检查无误后，即可开机。开机首先进入设置工作模式并选取静态模式。进入静态模式后设定截止角、采样间隔和采集模式，下一步输入点名、时段、天线高，当屏幕上显示的PDOP值≤3时手动确认开始记录数据。在接收机观测过程中不要靠近接收机使用对讲机和手机，以免干扰接收机记录数据的质量。每个观测时段结束后，应重新量取一次天线高，经检查记录与资料完整无误后方可搬站。
5、数据处理与平差
5.1基线处理与检核
导入观测数据后，首先核对观测数据的点名、点号、天线高和观测时段，以避免外业操作时的误操作。然后输入起始点的坐标生成静态基线，选择观测数据、剔除无效历元，设置基线解算的控制参数。
5.2网平差
网平差是由软件自动完成的，分以下几步：
（1）坐标系、网平差设置
（2）已知坐标的录入，如经纬度、平面坐标、高程。
（3）提取基线向量构建GPS基线向量网，检查网图。
（4）无约束平差-在各项质量检核符合要求后，以所有独立基线组成闭合图形，以三维基线向量及其相应方差协方差阵作为观测信息，以一个点的WGS-84系的三维坐标作为起算依据，无约束平差应提供各控制点在WGS-84系下的三维坐标，各基线向量三个坐标差观测值的总改正数、基线边长及点位和边长的精度信息。
（5）二维平差，水准拟合 ——在无约束平差确定的有效观测量基础上，在北京54坐标下进行二维约束平差。以3个国家Ⅱ等军控点、5个Ⅱ等水准高程作为约束点，从而将基线网中其它坐标转换成北京54坐标，并输出基线向量的改正数、基线边长、坐标及边长的精度信息和转换参数。
（6）质量分析与控制——网平差结束后，对网平差结果进行检验，网平差的检验主要通过改正数、中误差以及相应的数理统计检验结果等来评价分析。
（7）作为约束的已知点坐标与GPS网不兼容应剔除，选用其它合适的坐标，检查基线向量网是否正确，对于解算不合格的基线应重新设置解算参数重新解算，必要时应废除并重新观测。
6、RTK在矿山首级控制的应用
（1）将基准站在已知点或未知点上进行对中整平并开机
（2）把移动站和电子手薄打开，接收来自于基准站的数据信息。在电子手薄中新建工程和文件、设置中央子午线，选择坐标系，当手薄中的数据信息显示的PDOP≤3时即可拿到已知点上进行校正。
（3）点击手薄中的校正向导校正，然后就可以进行测量工作了。
（4）质量控制：由于山区的地形起伏高差较大，数据链传输信号受到限制，其有效作业半径要比标称的作业半径要小，而且受各种高频信号源的干扰，其数据链在传输过程中有衰减的现象，通过工程实践和专门研究都表明RTK在确定整周模糊度的可靠性最高为95%，所以对其质量必须加以控制。质量控制的方法主要分为已知点检核对比法、重测比较法和电台变频实时检测法。我们在工作中选用的是已知点检核对比法，即在工作中多测些已知点坐标与其进行比对，如发现问题及时进行纠正。
7、结语
通过本次GPS控制测量和井巷工程的实测，完全解决了凤城市四门子镇华龙铁矿、凤城市徐家台村菱镁矿等10家矿山实际开采位置与采矿证不符、相邻的凤城市昆圣硅石矿业有限公司、凤城市鸡冠山镇新开村硅石三矿之间等12家矿山产生界线纠纷等问题，也排除了凤城市永余水镁石矿业有限公司与璞澳水镁石矿业有限公司之间“楼上楼“开采的安全隐患，对矿山设计与开采具有相当大的指导作用，并为国土资源部门提供准确的数据和资料。
实践证明，GPS测量技术为现代矿山测量带来重大的技术变革，简化了矿山测量工作者的日常工作，并提高了工作效率。随着GPS技术的不断进步，还可用于矿山开采沉陷、地表岩移等观测，其在矿山测量领域的应用将更为广泛。
参考文献
1、《南方GPS数据处理软件操作手册》 南方测绘仪器有限公司 2006.2
2、《南方工程之星2.0用户手册》 南方测绘仪器有限公司 2007.2
3、周建郑主编《GPS测量定位技术》 北京：化学工业出版社2004.6
作者简介：关成龙（1976.10） 男 辽宁省凤城市人 职称：助理工程师 毕业于东北工业学校测绘专业 现从事矿山测绘工作
关键词：GPS 静态定位 实时动态定位（RTK） 控制网
【中图分类号】TD178
1、引言
凤城市四门子镇、鸡冠山镇和通远堡镇矿区的矿产资源丰富，主要有铁、水镁石、硅石、和重晶石等，矿山数量多且比较集中，矿山的开采方式有地下开采和露天开采。由于该区域的矿山没有统一的坐标系统，造成少数矿山的实际开采位置与采矿证核定的矿区范围不符，经常出现越界开采及两矿山之间产生矿界纠纷现象，这给国土资源管理部门带来了极大的不便。矿山自身的技术人员无法确定对方的具体开采位置，造成 “楼上楼”的现象，这给矿山开采作业带来了极大的安全隐患。为了解决这些问题，凤城市国土资源局委派我公司开展统一矿山坐标系统，将其并入国家控制网的测量工作。
矿区的首级平面控制布设D级GPS控制网，采用边连式，共埋设GPS静态点16个、联测已知的Ⅱ等军控点5个，并与分布合理的5个水准点联测。然后用实时动态定位（RTK）联测至各矿山的近井点、井口及露天采坑。
2、静态GPS网的技术设计
2.1设计依据
⑴ GB/T18314---2001《全球定位系统（GPS）测量规范》
⑵ GB/T18314---2001《地质矿产勘查测量规范》
⑶ CH/T1004---2005 《测绘技术设计规定》
⑷ 本次测量任务书
2.2室内设计
收集本测区内已知的控制点和水准点，通过实地踏勘选定（石人山、专山顶子、尧家大顶、大福沟岭、黄大山）5个国家Ⅱ等军控点、（Ⅰ沈丹33、Ⅰ沈丹37、Ⅰ沈丹41、Ⅱ通岫3、Ⅱ通岫9）5个水准点。在已有的1：10000和1：50000的地形图上根据交通、地形、礦山分布按符合D级控制网的要求进行了布网。
3、GPS测量的外业准备与踏勘
3.1外业准备
在进行GPS外业工作之前，将GPS送至辽宁省测绘仪器计量站进行了鉴定，计量站出具了鉴定书。为防止工作中的失误，提高工作效率，我们设计了GPS作业调度表，明确了各个工作小组的作业路线，并编制了GPS卫星可见性预报图，选择最佳的观测时段。
3.2外业踏勘
（1）点位应选择在视野开阔、交通便利和易于安装接收设备的地方，视场周围15°以上不应有障碍物（并绘制GPS点的环视图）。
（2）远离大功率无线电发射源（如电视台、电台和微波站等），其距离不应小于200m；远离高压输电线和微波无线电通道，其距离不应小于50m，以免电磁场对GPS信号的干扰。
（3）点位附近不应有大面积水域或有强烈干扰卫星信号接收的物体，以减少多路径效应的影响。
（4）地基稳固，易于点的长期保存，并有利于开展水准联测。
4、GPS网的观测
4.1仪器设备和技术指标
根据网形设计和GPS点的个数，我们投入3台GPS接收机。同步观测有效卫星颗数≥4；观测时段≥1；时段长1h20min；采样间隔15s；空间截止角15°；采集模式为手动。
4.2仪器架设和量取天线高
在GPS点上将仪器进行对中整平，然后量取天线高，在圆盘天线的三个方向上分别量取，取平均值记入手薄。
4.3开机观测
在各项设备检查无误后，即可开机。开机首先进入设置工作模式并选取静态模式。进入静态模式后设定截止角、采样间隔和采集模式，下一步输入点名、时段、天线高，当屏幕上显示的PDOP值≤3时手动确认开始记录数据。在接收机观测过程中不要靠近接收机使用对讲机和手机，以免干扰接收机记录数据的质量。每个观测时段结束后，应重新量取一次天线高，经检查记录与资料完整无误后方可搬站。
5、数据处理与平差
5.1基线处理与检核
导入观测数据后，首先核对观测数据的点名、点号、天线高和观测时段，以避免外业操作时的误操作。然后输入起始点的坐标生成静态基线，选择观测数据、剔除无效历元，设置基线解算的控制参数。
5.2网平差
网平差是由软件自动完成的，分以下几步：
（1）坐标系、网平差设置
（2）已知坐标的录入，如经纬度、平面坐标、高程。
（3）提取基线向量构建GPS基线向量网，检查网图。
（4）无约束平差-在各项质量检核符合要求后，以所有独立基线组成闭合图形，以三维基线向量及其相应方差协方差阵作为观测信息，以一个点的WGS-84系的三维坐标作为起算依据，无约束平差应提供各控制点在WGS-84系下的三维坐标，各基线向量三个坐标差观测值的总改正数、基线边长及点位和边长的精度信息。
（5）二维平差，水准拟合 ——在无约束平差确定的有效观测量基础上，在北京54坐标下进行二维约束平差。以3个国家Ⅱ等军控点、5个Ⅱ等水准高程作为约束点，从而将基线网中其它坐标转换成北京54坐标，并输出基线向量的改正数、基线边长、坐标及边长的精度信息和转换参数。
（6）质量分析与控制——网平差结束后，对网平差结果进行检验，网平差的检验主要通过改正数、中误差以及相应的数理统计检验结果等来评价分析。
（7）作为约束的已知点坐标与GPS网不兼容应剔除，选用其它合适的坐标，检查基线向量网是否正确，对于解算不合格的基线应重新设置解算参数重新解算，必要时应废除并重新观测。
6、RTK在矿山首级控制的应用
（1）将基准站在已知点或未知点上进行对中整平并开机
（2）把移动站和电子手薄打开，接收来自于基准站的数据信息。在电子手薄中新建工程和文件、设置中央子午线，选择坐标系，当手薄中的数据信息显示的PDOP≤3时即可拿到已知点上进行校正。
（3）点击手薄中的校正向导校正，然后就可以进行测量工作了。
（4）质量控制：由于山区的地形起伏高差较大，数据链传输信号受到限制，其有效作业半径要比标称的作业半径要小，而且受各种高频信号源的干扰，其数据链在传输过程中有衰减的现象，通过工程实践和专门研究都表明RTK在确定整周模糊度的可靠性最高为95%，所以对其质量必须加以控制。质量控制的方法主要分为已知点检核对比法、重测比较法和电台变频实时检测法。我们在工作中选用的是已知点检核对比法，即在工作中多测些已知点坐标与其进行比对，如发现问题及时进行纠正。
7、结语
通过本次GPS控制测量和井巷工程的实测，完全解决了凤城市四门子镇华龙铁矿、凤城市徐家台村菱镁矿等10家矿山实际开采位置与采矿证不符、相邻的凤城市昆圣硅石矿业有限公司、凤城市鸡冠山镇新开村硅石三矿之间等12家矿山产生界线纠纷等问题，也排除了凤城市永余水镁石矿业有限公司与璞澳水镁石矿业有限公司之间“楼上楼“开采的安全隐患，对矿山设计与开采具有相当大的指导作用，并为国土资源部门提供准确的数据和资料。
实践证明，GPS测量技术为现代矿山测量带来重大的技术变革，简化了矿山测量工作者的日常工作，并提高了工作效率。随着GPS技术的不断进步，还可用于矿山开采沉陷、地表岩移等观测，其在矿山测量领域的应用将更为广泛。
参考文献
1、《南方GPS数据处理软件操作手册》 南方测绘仪器有限公司 2006.2
2、《南方工程之星2.0用户手册》 南方测绘仪器有限公司 2007.2
3、周建郑主编《GPS测量定位技术》 北京：化学工业出版社2004.6
作者简介：关成龙（1976.10） 男 辽宁省凤城市人 职称：助理工程师 毕业于东北工业学校测绘专业 现从事矿山测绘工作