陳 翔

（四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局四O三地質(zhì)隊(duì)，四川 峨眉山 614200）

在對(duì)礦山資源開(kāi)發(fā)中，礦山測(cè)量工作是非常重要一部分，對(duì)于礦山的開(kāi)發(fā)有直接影響，所以需要做好礦山測(cè)量工作。在礦區(qū)測(cè)量工作中，由于礦區(qū)地形條件比較復(fù)雜，而且對(duì)于礦山測(cè)量精度要求比較高，運(yùn)用傳統(tǒng)的測(cè)量方式已經(jīng)不能很好的滿(mǎn)足礦山測(cè)量工作的需要了[1-3]。所以在礦山測(cè)量工作中，通過(guò)GPS控制網(wǎng)在礦區(qū)測(cè)量中應(yīng)用，可以更好提升測(cè)量精度和工作效率，更好的礦山資源進(jìn)行開(kāi)發(fā)。

1 利用GPS技術(shù)建立礦區(qū)控制網(wǎng)的可行性分析

（1）在礦區(qū)測(cè)量工作中，對(duì)于精度要求是越來(lái)越高，根據(jù)相關(guān)礦山測(cè)量規(guī)定，需要基線(xiàn)相對(duì)誤差精度為1/20000，GPS控制網(wǎng)精度能夠很好的達(dá)到相關(guān)要求[4]。

（2）在礦區(qū)測(cè)量工程中，如果采用傳統(tǒng)測(cè)量方式建立控制網(wǎng)所需要的時(shí)間比較長(zhǎng)，通過(guò)GPS技術(shù)建立控制網(wǎng)所需要的時(shí)間比較短，能夠很好的提升工作效率，更好的對(duì)礦區(qū)進(jìn)行測(cè)量。

（3）在礦山測(cè)量工作中，由于礦山地質(zhì)條件比較復(fù)雜，如果采用傳統(tǒng)方式進(jìn)行控制點(diǎn)，需要把控制點(diǎn)布設(shè)在比較高的位置，從而實(shí)現(xiàn)測(cè)量工作。通過(guò)GPS控制網(wǎng)應(yīng)用，可以把布點(diǎn)設(shè)在地勢(shì)比較平坦地方，可以更好的提升作業(yè)的安全性，提升工作效率。

2 礦山概況

某礦區(qū)位于西藏自治區(qū)江達(dá)縣青泥洞鄉(xiāng)玉龍鎮(zhèn)，地理坐標(biāo)為東經(jīng)97°43′27″～97°44′22″，北緯31°23′48″～31°24′58″。礦區(qū)位于青藏高原東部，群山迭障，山勢(shì)連綿起伏，海拔最高約5200m，最低約4200m。相對(duì)高差達(dá)1000m左右。地形由諾瑪隆、色公隆、玉龍隆及覺(jué)達(dá)瑪隆組成，坡度一般25°～45°，局部地段達(dá)60°以上。礦區(qū)內(nèi)植被為低矮灌木和草地，整個(gè)測(cè)區(qū)通視較好。海拔4800m以上基本無(wú)植被，只有松散亂石，坡度大，行走極為困難，屬高原山岳地貌[5]。區(qū)內(nèi)大部份植被低矮，整個(gè)測(cè)區(qū)通視較好。

由于礦區(qū)測(cè)繪控制點(diǎn)破壞嚴(yán)重，且礦區(qū)范圍很大，總面積超過(guò)60平方公里，為更系統(tǒng)精確的控制礦區(qū)所轄范圍，方便于今后礦區(qū)的生產(chǎn)建設(shè)等工作，根據(jù)礦區(qū)現(xiàn)有地形圖實(shí)際位置，擬布設(shè)玉龍礦區(qū)E級(jí)GPS控制網(wǎng)。

3 作業(yè)依據(jù)

（1）GB/T18314-2009《全球定位系統(tǒng)GPS測(cè)量規(guī)范》；

（2）GB/T24356-2009《測(cè)繪成果質(zhì)量檢查與驗(yàn)收》；

（3）GB50026-2007《工程測(cè)量規(guī)范》；

（4）GB/T 18341-2001《地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量規(guī)范》；

（5）CH 1002-95《測(cè)繪產(chǎn)品檢查驗(yàn)收規(guī)定》；

（6）CH 1003-95《測(cè)繪產(chǎn)品質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》；

（7）本工程《技術(shù)設(shè)計(jì)》。

4 GPS控制網(wǎng)在礦山測(cè)量中的應(yīng)用及精度

4.1 GPS控制網(wǎng)布設(shè)

對(duì)于測(cè)區(qū)此次GPS控制網(wǎng)分為兩個(gè)級(jí)別，采用逐級(jí)布設(shè)在方法，布設(shè)首級(jí)點(diǎn)6個(gè)，E級(jí)點(diǎn)57個(gè)，首級(jí)控制點(diǎn)作為測(cè)區(qū)的首級(jí)控制點(diǎn)，E級(jí)控制點(diǎn)由D級(jí)控制點(diǎn)加密而來(lái)，控制總面積約67km2。平均每平方公里GPS控制點(diǎn)有1個(gè)左右。

GPS點(diǎn)位選在通視條件良好、地質(zhì)堅(jiān)硬、不易破壞、利于發(fā)展的地方。根據(jù)《規(guī)范》要求以及礦區(qū)所在地實(shí)際情況收集，本測(cè)區(qū)氣候寒冷，溫度低，容易產(chǎn)生凍土，不適合現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用混凝土灌制，礦區(qū)范圍內(nèi)大部分地區(qū)基巖外露，巖石堅(jiān)硬，適合刻石做點(diǎn)，與甲方商議，并在滿(mǎn)足《規(guī)范》基本要求下，本次GPS控制點(diǎn)以預(yù)制標(biāo)石和刻石為主[6]。

4.2 GPS數(shù)據(jù)觀(guān)測(cè)

D級(jí)控制網(wǎng)基線(xiàn)處理中，采用了IGS精密星歷，其軌道精度達(dá)到5cm；框架網(wǎng)平差計(jì)算的已知地心坐標(biāo)作為測(cè)站初始坐標(biāo)，其精度在ITRF97參考框架下的精度優(yōu)于2cm。這樣，衛(wèi)星星歷、起算點(diǎn)初始坐標(biāo)對(duì)基線(xiàn)解算的影響不超過(guò)0.1mm。

基線(xiàn)解結(jié)果，每個(gè)觀(guān)測(cè)時(shí)段的TGO基線(xiàn)解為對(duì)應(yīng)的ASC文件，基線(xiàn)解算為單基線(xiàn)方式，共處理合格基線(xiàn)數(shù)為28條。計(jì)算結(jié)果為2000國(guó)家大地坐標(biāo)成果，控制點(diǎn)1980年西安坐標(biāo)系及1954年北京坐標(biāo)系成果采用控制網(wǎng)平差計(jì)算得到的2000國(guó)家大地坐標(biāo)成果轉(zhuǎn)換計(jì)算得到。

E級(jí)控制網(wǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)的基線(xiàn)解算，采用符合要求的雙差固定解作為基線(xiàn)的最終成果，各項(xiàng)檢核除嚴(yán)格執(zhí)行《GPS規(guī)范》外，基線(xiàn)與國(guó)家控制點(diǎn)間的歸化，比對(duì)檢核考慮坐標(biāo)系統(tǒng)間的理論差和高程異常的影響。將測(cè)區(qū)GPS控制網(wǎng)投影到測(cè)區(qū)平均高程（4500.00m）面上，經(jīng)全站儀測(cè)邊檢查，其精度完全能滿(mǎn)足相關(guān)《規(guī)范》要求。

4.3 GPS精度分析

4.3.1 網(wǎng)平差計(jì)算

GPS D級(jí)控制網(wǎng)采用軟件TGO1.62進(jìn)行，控制網(wǎng)三維平差以2個(gè)基準(zhǔn)站（BATG、LUHO）作為已知條件，平差計(jì)算各控制網(wǎng)點(diǎn)的坐標(biāo)。平差計(jì)算采用的坐標(biāo)框架基準(zhǔn)為ITRF97，Epoch2000.0。

其坐標(biāo)系統(tǒng)為2000國(guó)家大地坐標(biāo)系。2000坐標(biāo)系平差結(jié)果如下：

GPS D級(jí)控制網(wǎng)點(diǎn)位精度均優(yōu)于±5mm，其中緯度、經(jīng)度分量中誤差均優(yōu)于±2mm，垂直分量中誤差優(yōu)于±3mm；控制網(wǎng)平均基線(xiàn)相對(duì)精度為1/10002660（0.10ppm），最弱邊TK14-TK16（基線(xiàn)邊長(zhǎng)1697.892m），其相對(duì)精度為1/3341458（0.30ppm），相對(duì)誤差為0.1 cm。

根據(jù)國(guó)家GPS測(cè)量技術(shù)規(guī)范要求，D等GPS網(wǎng)相鄰點(diǎn)基線(xiàn)分量中誤差水平分量要求優(yōu)于20mm，垂直分量要求優(yōu)于40mm，最弱邊相對(duì)中誤差優(yōu)于1.0×10-5。由此可知，本控制網(wǎng)2000國(guó)家大地坐標(biāo)系平差成果主要精度指標(biāo)遠(yuǎn)優(yōu)于國(guó)家規(guī)范規(guī)定的D級(jí)GPS控制網(wǎng)及設(shè)計(jì)的要求[7,8]。

GPS E級(jí)控制網(wǎng)采用南方Gnss數(shù)據(jù)處理軟件平差計(jì)算。GPS D級(jí)控制網(wǎng)點(diǎn)位精度均優(yōu)于±3mm，其中緯度、經(jīng)度分量中誤差均優(yōu)于±3mm，垂直分量中誤差優(yōu)于±3mm；最弱邊TK44-TK43（基線(xiàn)邊長(zhǎng)249.2694 m），其相對(duì)精度為1:80349。

根據(jù)國(guó)家GPS測(cè)量技術(shù)規(guī)范要求，D等GPS網(wǎng)相鄰點(diǎn)基線(xiàn)分量中誤差水平分量要求優(yōu)于20mm，垂直分量要求優(yōu)于40mm，最弱邊相對(duì)中誤差優(yōu)于1/45000。由此可知，本控制網(wǎng)1980西安坐標(biāo)系平差成果主要精度指標(biāo)遠(yuǎn)優(yōu)于國(guó)家規(guī)范規(guī)定的E級(jí)GPS控制網(wǎng)及設(shè)計(jì)的要求。

4.3.2 GPS控制網(wǎng)測(cè)量邊長(zhǎng)投影變形的數(shù)據(jù)處理方法及擬和高程計(jì)算

礦區(qū)工程測(cè)量對(duì)控制網(wǎng)的相對(duì)精度要求較高，如果直接采用國(guó)家坐標(biāo)作為起算點(diǎn)進(jìn)行控制網(wǎng)約束平差解算的結(jié)果會(huì)對(duì)測(cè)量后續(xù)工序的質(zhì)量和工程建筑物的施工放樣造成不利影響，故要求進(jìn)行測(cè)量邊長(zhǎng)投影改正。本次控制網(wǎng)采用＜＜空間數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3.0版＞＞進(jìn)行投影改正。坐標(biāo)系統(tǒng)：1954北京坐標(biāo)系和1980西安坐標(biāo)系；換算類(lèi)型：統(tǒng)一坐標(biāo)化算為抵償坐標(biāo)；測(cè)區(qū)中心：3度帶；測(cè)區(qū)投影高程：4500。經(jīng)過(guò)參數(shù)計(jì)算，得出經(jīng)度L、緯度、平均曲率半徑Rm、抵償高程歸化面Ho后，將GPS網(wǎng)平差網(wǎng)點(diǎn)坐標(biāo)代入后，算得投影改正后平面坐標(biāo)[9]。

由于礦區(qū)要求點(diǎn)位相對(duì)高程較為精確，GPS E級(jí)控制點(diǎn)高程成果在實(shí)際工程測(cè)量中并不實(shí)用，為方便礦區(qū)實(shí)際工程測(cè)量要求，故將六個(gè)已知點(diǎn)中的TK14點(diǎn)作為起算點(diǎn)，經(jīng)過(guò)TK16點(diǎn)進(jìn)行校核后采用。選取TK14、TK13、TK15、TK61、TK12等點(diǎn)，經(jīng)過(guò)光電測(cè)距儀對(duì)其三角高程進(jìn)行導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量，計(jì)算后各項(xiàng)精度指標(biāo)：Wh=-8.50mm，單位權(quán)中誤差（1km）=0.007mm，滿(mǎn)足D等水準(zhǔn)網(wǎng)要求。根據(jù)平差后高程重新對(duì)礦區(qū)內(nèi)其它網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行GPS三角高程擬合，GPS高程內(nèi)附合精度：±14.662(mm)，高程擬合精度能滿(mǎn)足礦區(qū)測(cè)量和設(shè)計(jì)的要求。

5 結(jié)論

（1）在礦區(qū)測(cè)量中，通過(guò)GPS控制網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用，能夠更好的提升礦區(qū)測(cè)量精度。其中在高海拔礦區(qū)的測(cè)量工作中，能夠更加靈活和方便的進(jìn)行布置，不受地形影響。但是在高海拔地區(qū)應(yīng)用中，為了更好提升測(cè)量精度，需要盡量避免短邊。

（2）在礦區(qū)測(cè)量中，通過(guò)GPS控制網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用，可以很好的降低工作強(qiáng)度，可以更好實(shí)現(xiàn)智能化觀(guān)測(cè)。但是由于受到地形條件影響，對(duì)布點(diǎn)要求需要嚴(yán)格要求，更好的提升測(cè)量精度。

（3）在礦區(qū)測(cè)量中，通過(guò)GPS控制網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用，可以在很大程度降低勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度，提升工作效率。在GPS控制網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用中，由于整個(gè)作業(yè)過(guò)程需要計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)和平差計(jì)算，所以只需要控制好接受微衛(wèi)星信號(hào)的質(zhì)量，就可以很好的計(jì)算出符合精度要求的控制點(diǎn)的平面坐標(biāo)，更好的滿(mǎn)足礦區(qū)測(cè)量工作的需要，更好的對(duì)礦區(qū)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。