矿山测量中GPS、GIS与RS技术的应用探析
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【摘要】：随着电子计算机技术，空间信息技术，GPS定位技术，遥感技术的飞速发展和测量效率和精度要求的不断提高，把GPS技术、GIS技术和RS技术进行整合并实现优势互补已经成为当前测绘工程发展的客观需要和必然趋势，本文对GPS、GIS与RS技术及其在矿山测量中的应用做了概述。
矿山测量学是一个重要应用领域，在广大的煤矿、金属矿山、有色矿山等的生产过程中发挥着重要的作用，是测量学、地质学和采矿学的一个交叉学科。它是综合运用测量、地质及采矿等多种学科的知识，来研究和处理矿山地质勘探、建设和采矿过程中由矿体到围岩、从井下到地面在静态和动态下的各种空间几何问题。
1.GPS技术在矿山测量中的应用
1.1GPS技术在矿山控制测量中的应用
国家或区域性的高精度三维国家大地测量GPS控制网.相邻点的距离可达数千千米.以确定国家大地坐标系与世界大地坐标系的转换参数，为地学和空间科学等方面的科学研究工作服务。另一类是局部性的GPS控制网，包括矿区GPS控制网，网中相邻点间距为几千米至几十千米，主要是为矿山生产或专项工程建设服务。
1.2GPS—RTK技术在矿山测量中的应用
GPS—RTK技术是实时载波相位差分技术.实时处理2个测站载波相位观测量的差分方法。差分定位技术是用至少2台GPS接收机同时接收卫星信号，其中一台安置在已知坐标点上作为基准站（基准站可安置在任意位置），其他的用来测定未知的坐标——移动站。工作原理是基准站根据改正点的准确坐标求出到卫星的距离的改正数并将这一改正数发给移动站，移动站接收到这一改正数来改正其定位结果。RTK技术的精度可以达到厘米级，可以满足矿区各比例尺测图要求。与传统地形测图相比，RTK技术具有以下优势：不需建立加密控制网，不要求测站间通视，测量工作比较灵活；误差相互独立、不积累、不传递，测量精度高；每个工作组每天可采集多达1000个碎部点，工作效率高；测量获得的数据成果便于存储、管理和共享，达到一测多用的目的。
GPS—RTK是定位精度比DGPS高100倍的载波相位差分技术。并以其高精度、全天候、高效率、多功能、操作简便、应用广泛等特点著称，在大地测量和工程测量中，显示出巨大的潜力和广阔的前景。传统的定位和施工放样，不仅仪器种类繁多、需要人员多，而且精度容易受施工作业现场影响。GPS—RTK综合了其他测量仪器的功能，提高了作业效率，对于图形的数字化管理和使用也起到了促进作用。利用GPS—RTK测量手段可以得到每～个测点的三维坐标，以数据、图形和位置等不同的表现形式反映到不同的应用环境中.解决了图形不能统一到国家坐标系中这一问题。CPS—RTK在矿山测量中的应用.使得代表着当今尖端科学水平的“3S”技术得以在矿山测量中成功实现突破。并且由于定位精度高、全天候作业、观测时间短.可及时消除地方与企业的用地纠纷，减少不必要的麻烦，其社会效益不可估量。
1.3GPS技术在矿区地表移动监测中的应用
按传统的地面测量手段布设矿区地表变形监测网，通常是将水平变形（二维网）和地表沉降变形（一维网）分别布网。由于监测环境复杂，对监测技术要求较高，因此应用常规技术不仅观测时间长、劳动强度大。而且难以实现自动化监测。目前矿区地表移动监测以GPS技术为主，按监测对象及要求不同又可分为静态测量法、快速静态测量法和动态测量法三种。GPS技术用于垂直分量的监测f高程）一直备受关注，首先，GPS获得的高程其高程系统与传统不一致，GPS为大地高系统，而传统水准测量为正常高系统。其次，GPS测得的高程精度要比水平位置精度低。通常解决方法是利用GPS高程根据研究区已有的、足够数量的、高精度水准测量值来拟合研究区的似大地水准面.依此来求得GPS测点的水准高程，拟合精度因测区环境、水准点的数量以及水准网的结构和拟合方法而异。
2.GIS技术在矿山测量中的应用
地理信息系统GIS（Geographical Information System）是采集、存储、管理、描述、分析地球表面及空间和地理分布有关的数据的理论和技术的总称。三维矿山理念的应用，三维矿山是矿山客观实体的一个模型描述，是三维地学模拟理念的一个具体实现。通过三维矿山的建设，地质、矿业界人士能够更直观、更精确地圈定矿体边界，了解不同矿体分布的三维形态.准确地解译和圈定地下地质体，借以指导矿业开发和深部找矿预测。近10年来，随着地理信息系统、科学可视化技术和地质信息计算机模拟技术的发展，三维矿山已成为地学与信息科学的交叉技术前沿和热点。
3.RS技术在矿山测量中的应用
3.1INSAR技术在矿区地表沉降监测中的应用
合成孔径雷达干涉（INSAR）测量技术是近年来微波遥感发展的一个重要方向。INSAR利用雷达信号的相位信息提取地球表面的高精度三维信息，可以测量地面点的高程变化，是目前空间遥感技术中获取高程信息精度最高的一项技术。由于它可以获得全球高精度的（毫米级）、高可靠性的（全天时、全天候）地表变化信息，因此能够有效地监测由自然和人为因素引起的地表形变。21世纪80年代，国外学者开始将INSAR应用于监测地表形变的各个领域。而国内对于利用INSAR技术来监测滑坡的研究起步较晚。目前，INSAR技术已广泛应用于地表沉降监测、滑坡监测、地震形变监测、冰川动力学等方面，并在工矿区地表沉陷、矿山地表形变等监测方面的研究也取得了满意的效果。
4.结语
随着计算机技术、空间技术、通信技术的发展，平面模型在向空问模型转化，数值记录在向数字模型转化。测绘科学也正逐步发展为内涵更为丰富的“地球空间信息学”。“3S”集成技术虽然还在起步阶段，但其对于矿山测量的发展所起到的促进作用是不可估量的。而其必定在今后一个时代占据主导者的地位。在“3S”集成技术的推动下.矿山测量学正在工作内容和技术方法等方面演绎着深刻的变革。朝着“矿山空间信息学”的方向前进。
【参考文献】：
【1】张正禄著 工程测量学.武汉大学出版社，2002.
【2]】孙家捅著 遥感原理与应用.武汉大学出版社，2002.