地質(zhì)工程控制測量工作的探討

劉凡珍，馬慶濤

吉林省有色金屬地質(zhì)勘查局六〇七隊(duì)， 吉林 吉林市 131205

地質(zhì)工程控制測量工作的探討

劉凡珍，馬慶濤

吉林省有色金屬地質(zhì)勘查局六〇七隊(duì)， 吉林 吉林市 131205

地質(zhì)工程測量是地質(zhì)找礦的基礎(chǔ)工作，主要在地形復(fù)雜的山區(qū)進(jìn)行。受交通困難，通訊不便，原國家等級三角點(diǎn)破壞嚴(yán)重，高等級GPS 點(diǎn)、水準(zhǔn)點(diǎn)分布不足等條件影響，使得傳統(tǒng)測量的布網(wǎng)工作進(jìn)行艱難。GPS( 全球定位系統(tǒng))測量與傳統(tǒng)測量相比較具有作業(yè)效率高、定位精度高、測量數(shù)據(jù)可靠、不受通視條件影響以及適合地形復(fù)雜的山區(qū)控制測量，近幾年廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域測量工作中。文中針對GPS控制測量原理及其在地質(zhì)勘查測量中的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)闡述。

地質(zhì)工程測量，GPS定位測量，布網(wǎng)控制

1 GPS簡介

全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)（global navigation and positioning satellite system） 采用極軌道星座和無源定位方式為美國提供全球覆蓋的導(dǎo)航及定位系統(tǒng)。簡稱GPS。其軌道高度約為2×104km，在6條軌道上運(yùn)行有24顆衛(wèi)星，每12 h繞地球一周，能保證地球上任何地點(diǎn)的用戶都能至少同時(shí)看到4顆衛(wèi)星。它屬于非靜止衛(wèi)星定位系統(tǒng)。移動用戶利用導(dǎo)航定位接收機(jī)來接收4顆（或4顆以上）衛(wèi)星的導(dǎo)航定位信號，并測量不同信號的到達(dá)時(shí)間，求出移動用戶的三維空間坐標(biāo)，自動給出經(jīng)度和緯度顯示，從而實(shí)現(xiàn)用戶的自主定位。也可通過無線傳輸手段將用戶定位信息傳送到調(diào)度中心，實(shí)現(xiàn)對移動用戶的調(diào)度控制。

navigation and

2 GPS定位原理

2.1 絕對定位原理2.1 絕對定位原理

以GPS衛(wèi)星與用戶接收機(jī)天線之間的距離為基礎(chǔ)，并根據(jù)衛(wèi)星瞬時(shí)的坐標(biāo)（X 、Y 、Z ）,以確定用戶接收機(jī)天線所對應(yīng)的點(diǎn)位，就是觀測站的位置。

設(shè)接收機(jī)相位天線的中心位置為（X 、Y 、Z），則有衛(wèi)星瞬時(shí)坐標(biāo)（X 、Y 、Z ）可根據(jù)導(dǎo)航電文獲得，所以式中三個未知量X、Y、Z，只要同時(shí)接受3顆以上的GPS衛(wèi)星，就能解算出來測站點(diǎn)坐標(biāo)。

2.2 相對定位原理

用兩臺GPS接收機(jī)分別安放在基線兩端，并同步觀測相同的GPS衛(wèi)星，以確定測站點(diǎn)在WGS-84坐標(biāo)系相對位置或稱基線向量，再通過GPS后處理軟解算處測站點(diǎn)三維坐標(biāo)。此方法在工程中應(yīng)用較廣泛，定位精度較高。

3 舒蘭市某礦區(qū)地質(zhì)普查項(xiàng)目控制網(wǎng)施工

為滿足地質(zhì)鉆探施工、槽探施工測量、測繪大比例尺地形圖等地質(zhì)工程的工作的需要，施測GPS測量控制網(wǎng)。

3.1 工程概況

本區(qū)地處吉林哈達(dá)嶺北段，隸屬于舒蘭市?？睖y區(qū)共5 km2，屬低山丘陵地區(qū)，山低坡緩，最高海拔542.7 m，最低海拔282 m，大部分山高海拔320～430 m，相對高差200 m±。森林植被發(fā)育，覆蓋層厚，又加上保護(hù)林木的政策等因素，采用傳統(tǒng)的三角或光電導(dǎo)線等控制測量方法基本行不通，因此采取了GPS 控制網(wǎng)的方法，此方法是對空通視要求較高，可不考慮橫向通視的問題，這樣就只考慮對空開闊的一些地方選點(diǎn)，如路邊、養(yǎng)殖場等地選點(diǎn)布網(wǎng)。這樣即可以不破壞林木又可以降低工程成本。

3.2 工作依據(jù)

（1）《全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》見表1 。

表1 GPS網(wǎng)技術(shù)指標(biāo)Table 1 GPS net technical indicators

表2 GPS測量要求Table 2 GPS measurement requirements

（2）《地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測量規(guī)范》見表2 。

（3）1∶10 000地形圖。

（4）已知總參Ⅱ等太平西山一個，Ⅱ等點(diǎn)傅大頂一個，共兩個三角點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)，（系西安80三度帶直角坐標(biāo)和54黃海高程坐標(biāo)）。

3.3 控制網(wǎng)布設(shè)方法

在1∶10 000地形圖上，用已知兩個三角點(diǎn)做為起算基準(zhǔn)點(diǎn)，先在地形圖上依比例布設(shè)GPS網(wǎng)，再實(shí)地選點(diǎn)，埋設(shè)標(biāo)石。我單位在測區(qū)道路旁埋設(shè)二個D級點(diǎn)標(biāo)石，與已知三角點(diǎn)構(gòu)成二個獨(dú)立觀測環(huán)，標(biāo)石埋設(shè)基礎(chǔ)穩(wěn)定，遠(yuǎn)離道路，不易破壞，便于長期保存，視野開闊，衛(wèi)星高度角15°以上無遮蓋物。獨(dú)立觀測環(huán)夾角都大于30°，滿足D級布網(wǎng)要求；在D級網(wǎng)中間布設(shè)三個E級點(diǎn)，構(gòu)成E級網(wǎng)，相鄰點(diǎn)埋設(shè)彼此通視，點(diǎn)位選在視野開闊對空條件好，信號良好，便于其他測量方法開展工作。

3.4 作業(yè)方法

采用三臺南方靈銳S86-T GPS接收機(jī)靜態(tài)模式同步觀測，GPS接收機(jī)性能為雙頻，其標(biāo)稱精度：靜態(tài)平面精度：±2.5 mm+1x10-6mm、高程精度±5 mm+1x10-6mm；在控制點(diǎn)上架設(shè)儀器，對中誤差小于1 mm，儀器高量取至測高片，量取不同方向的二次儀器高，取其平均數(shù)并記錄在野外觀測表；開啟接收機(jī)電源，指示燈顯示正常，觀測時(shí)段D級點(diǎn)觀測時(shí)間大于1.5 h，E級點(diǎn)觀測時(shí)間大于1 h，每一時(shí)段觀測結(jié)束，關(guān)閉接收機(jī)，搬至下一測站點(diǎn)。

外業(yè)觀測結(jié)束進(jìn)行內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)處理采用廠家隨機(jī)軟件——南方GPS處理軟件在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行。

利用軟件在計(jì)算機(jī)內(nèi)新建項(xiàng)目，設(shè)置項(xiàng)目屬性，導(dǎo)入靜態(tài)觀測數(shù)據(jù)，錄入已知點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)，編輯點(diǎn)名稱、天線高和天線類型，查看編輯時(shí)間線，處理GPS基線。基線解合格后進(jìn)行網(wǎng)平差處理，平差結(jié)果輸出所選坐標(biāo)系的三維或二維坐標(biāo)、基線向量改正數(shù)、基線長、方位、點(diǎn)位精度、轉(zhuǎn)換參數(shù)及其精度，并同時(shí)輸出單位權(quán)中誤差及其他要求輸出的內(nèi)容。

3.5 精度分析

D級GPS控制網(wǎng)共有2個獨(dú)立閉合環(huán)，基線平均變長8 272 m，最弱環(huán)全長相對閉合差1.44 x10-6m，最弱邊長相對中誤差1/2 402 424，小于1/40 000,符合規(guī)范要求。E級GPS控制網(wǎng)最弱環(huán)全長相對閉合差1/58 446小于1/20 000，符合規(guī)范要求。采用GPS動態(tài)測點(diǎn)，其點(diǎn)位相對誤差在0.01 m，滿足工程需要。

4 總結(jié)

以上就是我主持的GPS測量控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)、施工、精度評定等工作，該控制網(wǎng)達(dá)到了所控制區(qū)域所需的測繪成果的精度要求，也滿足了勘探工作的需要 ，與傳統(tǒng)的全站儀光電測距、經(jīng)緯儀視距相比，地質(zhì)工程測量精度因?yàn)槭褂肎PS測量系統(tǒng)得到了提高。大大降低了測量點(diǎn)位的累積誤差，提高了勞動生產(chǎn)率。當(dāng)位于林區(qū)作業(yè)時(shí)，縮短了測量工作進(jìn)程，而且基本避免了砍伐樹木，同時(shí)也減少了與林業(yè)部門的毀林賠償和行業(yè)糾紛，縮短了作業(yè)時(shí)間，促進(jìn)了地質(zhì)工程測量工作的順利進(jìn)行，同時(shí)測量人員勞動強(qiáng)度也大大降低了。為我們今后的地質(zhì)工程測量工作和其他測量工作提供了十分有力的條件，取得了較好的經(jīng)濟(jì)和社會效益，非常適合地質(zhì)勘查測量工作，有較好的發(fā)展。

[1] 徐紹銓,張華敏,楊志強(qiáng),等.GPS測量原理及應(yīng)用[M].武漢大學(xué)出版社，2009.

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[3] 地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測量規(guī)范，GB/T 18341-2001[S].

[4] 劉仁釗,劉廷明.精密工程測量控制網(wǎng)的建立方法[J]. 地理空間信息 2007.（2）.

[5] 張正祿,鄧 勇,羅長林,楊奇儒. 測量控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的可靠性準(zhǔn)則法[J]. 測繪科學(xué). 2008,(2).

[6] 鄧 勇,張正祿,黃江雄,等. 工程測量中的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換相關(guān)問題探討[J]. 測繪科學(xué). 2011,(5).

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參考文獻(xiàn)

Discussion of control measurement of geological engineering

LIU Fan-zhen, MA Qing-tao

Team 607, Bureau of Non-ferrous Metals Geological Exploration of Jilin Province, Jilin 131205, Jilin, China

Geological engineering survey is the basis work of the geological prospecting which mainly in the complex terrain mountains. Under the inf uence of the diff cult traff c, the inconvenient communication, destruction of the former state level triangule point, lack of high-grade GPS points and level points, which make the net work of traditional measurement hard. Compared with traditional measurement, GPS (Global Positioning System) measurement has high eff ciency, high setting accuracy, reliable measurement data, be unacted on the visual conditions and suitable for control measurement in the terrain complex area. In recent years, it is widely used in the measurement work in various f elds. This paper elaborates the GPS control measurement principle and the application of geological exploration.

geological engineering survey; GPS setting measurement; network layout

P228.4

：B

1001—2427（2013）01 - 143 -3

2012-12-23；

2013-01-27

劉凡珍(1962-) , 女, 遼寧葫蘆島人, 吉林省有色金屬地質(zhì)勘查局六〇七隊(duì)工程師.