露天礦1：1000 地形測量控制網(wǎng)（平面）設(shè)計方案

鄒 凡

（中國冶金地質(zhì)總局湖南地質(zhì)勘查院，湖南 長沙 410000）

為了得到露天礦的整體基本情況，因此需要對露天礦進(jìn)行相應(yīng)的地形圖測繪，從而得知礦區(qū)的大致地物地貌。本項目旨在于保障露天礦1：1000 地形圖測繪的項目的順利進(jìn)行，因此先期進(jìn)行該項目的控制網(wǎng)設(shè)計。該項目可以使政府部門掌握露天礦的整體情況，對該區(qū)域礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用擁有相應(yīng)的操作基礎(chǔ)，繼而帶動該地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

同時通過在本項目通過構(gòu)思控制網(wǎng)設(shè)計的過程，了解工程設(shè)計前期的相關(guān)知識理論，將自己所學(xué)的理論知識運(yùn)用于實際項目，提高自己的能力水平，為今后的勘查工作打下基礎(chǔ)。

1 首級控制網(wǎng)設(shè)計

為保證首級控制網(wǎng)點(diǎn)位均勻分布于全圖，且便于測量，采用GPS 布設(shè)首級控制網(wǎng)。

國家D 級GPS 控制網(wǎng)要求點(diǎn)間距離為距離為5km ～10km，按距離要求布設(shè)9 個首級GPS 控制點(diǎn)，布設(shè)方法采用邊連式以保證精度，在點(diǎn)位的選取上，嚴(yán)格按照《(GPS)》的要求。

由于本項目為首級控制網(wǎng)的初步設(shè)計，僅考慮了首級控制網(wǎng)各控制網(wǎng)點(diǎn)是否符合相應(yīng)的選點(diǎn)規(guī)范，控制點(diǎn)位置的基本情況了解由測區(qū)衛(wèi)星圖得到，因此點(diǎn)位選取中會存在因時間產(chǎn)生變化，導(dǎo)致實地情況與衛(wèi)星圖不符的情況，因此在實際測量過程中需根據(jù)實際情況進(jìn)行修正.

2 攝影測量設(shè)計

攝影測量需要結(jié)合測區(qū)實際情況與地形圖精度要求來判斷能否實施航空攝影測量。因此，為保證攝影測量方案進(jìn)行的地形圖的測量成果可以符合露天礦1：1000 地形圖的標(biāo)準(zhǔn)，選擇一個區(qū)域作為實例，進(jìn)行攝影測量的方案設(shè)計，從而判斷能否實施航空攝影測量。

表1 航攝系統(tǒng)基本屬性

攝影測量參數(shù)確定：

2.1 航攝比例尺

航空攝影測量最基本的集合要素為航攝像片的比例尺，其代表像片單位距離所代表的實際地面距離，即為

式中：m 為航攝比例尺。GSD 為地面影像分辨率。p 為單位像元大小。

2.2 飛行高度

航空攝影測量中，飛機(jī)飛行高度由相對航高與基準(zhǔn)面高差組成，相對航高需要通過相機(jī)的焦距和像元尺寸進(jìn)行計算，基準(zhǔn)面高差通過測區(qū)資料獲取，并且，為得到合適的地面采樣距離，需要結(jié)合成圖比例尺要求。

式中： H 為相對行高。GSD 為地面影像分辨率。p 為單位像元大小。f 為攝影機(jī)的焦距。H0為飛機(jī)的實際飛行高度 h基為平均基準(zhǔn)面高度。

2.3 航向間距與旁向間距

式中：xL 為航向間距。yL 為航線間距。L 和W 為數(shù)碼影像的長和寬。

2.4 航片數(shù)目

單條航線上航片數(shù)目：

為保證地物采集，于首尾兩端各多加一個航片。

測區(qū)航線數(shù)：

為保證地物采集，于首尾兩端各多加一次航線。

航片總數(shù)：

式中：測W 為測區(qū)寬度。

根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)及公式得到在攝影測量中，像控點(diǎn)存在的意義不僅是攝影測量控制測圖的基礎(chǔ)，同時也是進(jìn)行空三加密的重要數(shù)據(jù)，為保證航空攝影測量精度，需進(jìn)行像控點(diǎn)的布設(shè)。為預(yù)估攝影測量的精度水平，在主測區(qū)進(jìn)行像控點(diǎn)的選取，并通過像控點(diǎn)布設(shè)相應(yīng)的檢查點(diǎn)。由于野外像控點(diǎn)目標(biāo)選擇的好壞和指示點(diǎn)位的準(zhǔn)確程度，直接影響成果的精度，但過多的像控點(diǎn)會使得人力物力過于浪費(fèi)，因此設(shè)計多個不同的像控點(diǎn)與檢查點(diǎn)布設(shè)方案，選取最優(yōu)方案。

像控點(diǎn)按航空攝影航帶進(jìn)行統(tǒng)一布設(shè)，在不影響像控點(diǎn)布設(shè)精度的情況下盡量均勻布設(shè)，像控點(diǎn)布點(diǎn)方案采用精度最高最可靠的正規(guī)布點(diǎn)法，但由于實際地形的影像，點(diǎn)位的分布僅能盡量趨近于均勻分布。通過影像圖進(jìn)行的初步像控點(diǎn)布設(shè)方案有2 種，2 種不同密度的像控點(diǎn)設(shè)計方案根據(jù)像控點(diǎn)點(diǎn)間間隔進(jìn)行設(shè)計。像控點(diǎn)點(diǎn)位分布圖如下：方案①.基線間隔3-航帶間隔2，49 像控點(diǎn)-36 檢查點(diǎn)；

圖1 ①方案像控點(diǎn)分布圖

根據(jù)像控點(diǎn)間隔按照相應(yīng)的規(guī)范選取檢查點(diǎn)，點(diǎn)位圖如下：

圖2 ①方案檢查點(diǎn)分布圖

方案②.基線間隔6-航帶間隔4，16 像控點(diǎn)-9 檢查點(diǎn)；

圖3 像控檢查點(diǎn)

根據(jù)像控點(diǎn)間隔按照相應(yīng)的規(guī)范選取檢查點(diǎn)，點(diǎn)位圖如下：

圖4 ②方案檢查點(diǎn)分布圖

以上2 種方案中點(diǎn)采集均采用cors-rtk 單點(diǎn)數(shù)據(jù)采集，以節(jié)約時間，基站設(shè)立點(diǎn)位于二級GPS 控制網(wǎng)點(diǎn)GE07。

3 控制網(wǎng)的精度預(yù)估與優(yōu)化設(shè)計

3.1 控制網(wǎng)技術(shù)要求

測圖控制網(wǎng)初步設(shè)計完畢，各級控制網(wǎng)精度等級確定，但各級控制網(wǎng)設(shè)計方案是否能夠達(dá)到相應(yīng)的精度等級未知，因此通過模擬數(shù)據(jù)對控制網(wǎng)進(jìn)行精預(yù)估并與控制網(wǎng)精度要求進(jìn)行對比，各級控制網(wǎng)精度要求如下：

表2 各級GPS 控制網(wǎng)精度要求

3.2 二級控制網(wǎng)精度預(yù)估

二級控制網(wǎng)與首級控制網(wǎng)相同，均為GPS 控制網(wǎng)，相關(guān)數(shù)據(jù)也由CAD 軟件得出，無實測數(shù)據(jù)。因此在精度預(yù)估時，僅考慮由儀器誤差導(dǎo)致的基線誤差，由此得出GPS 控制網(wǎng)各種限差，如基線限差，控制網(wǎng)測量中誤差等。因此相關(guān)的精度估算方法與首級控制網(wǎng)相同，可使用上述公式計算相關(guān)數(shù)據(jù)，以此數(shù)據(jù)與國家E 級GPS 控制網(wǎng)精度要求作比較，從而判斷該控制網(wǎng)是否滿足相關(guān)精度要求。由CAD 得到相應(yīng)數(shù)據(jù)如下：

表3 GPS 控制點(diǎn)點(diǎn)位數(shù)據(jù)

在二級控制網(wǎng)中，若將各閉合環(huán)分量限差視為各閉合環(huán)分量誤差，即在GPS 測量過程中，若測量數(shù)據(jù)滿足GPS 測量限差，則該控制網(wǎng)測量數(shù)據(jù)可以滿足國家D 級GPS 控制網(wǎng)精度要求，但由于二級控制網(wǎng)受到首級控制網(wǎng)測量誤差影像，應(yīng)進(jìn)行誤差積累，因此點(diǎn)位實際誤差如表4 所示，經(jīng)過與國家E 級控制網(wǎng)精度要求進(jìn)行對比，可知其符合精度要求。

表4 GPS 控制點(diǎn)理論中誤差

本設(shè)計方案中進(jìn)行精度估算得到的控制點(diǎn)點(diǎn)位中誤差符合控制網(wǎng)限差要求，因此該控制網(wǎng)布設(shè)時僅需要實地測量時對點(diǎn)位布設(shè)時對應(yīng)相應(yīng)地區(qū)，點(diǎn)位間距離變化不大，操作符合相應(yīng)的規(guī)范要求，即可完成相應(yīng)控制網(wǎng)布設(shè)。

4 結(jié)語

本項目完成了二級控制網(wǎng)的設(shè)計，針對測繪方式進(jìn)行設(shè)計方案所需要的基本數(shù)據(jù)，并通過精度預(yù)估進(jìn)行項目設(shè)計得出的結(jié)論，結(jié)合露天礦的實際案例進(jìn)行分析可知，在綜合各種情況的條件下，將航空攝影測量與cors-rtk 測繪結(jié)合使用將會得到效益的最大化，在植被茂盛區(qū)域，cors-rtk 測繪信號被干擾，精度下降，則采用航空攝影測量來完成，從而在保證精度的情況下使效益最大化。