GB/T 18341《地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測量規(guī)范》修訂綜述*

趙德良，王德強，李國庭，李 濼，劉 昊，王元美

(山東省地質(zhì)測繪院，山東 濟南 250002)

0 引言

地質(zhì)測繪在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查中是一項極為重要的基礎型工作，其成果貫穿于地質(zhì)普查、地質(zhì)詳查、礦產(chǎn)開采等各階段。GB/T 18341—2001《地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測量規(guī)范》實施以來，隨著現(xiàn)代測繪技術的發(fā)展，出現(xiàn)了很多新技術、新工藝、新設備，目前已經(jīng)不能完全滿足地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測量的要求?！兜刭|(zhì)礦產(chǎn)勘查測量規(guī)范》(本文簡稱《規(guī)范》)修訂項目，是國家標準化管理委員會以“國家標準委關于下達第二批國家標準制修訂計劃的通知”下達的國家標準修訂任務[1-5]。本規(guī)范已于2021年5月21日發(fā)布，將于2021年12月1日實施。本規(guī)范由全國國土資源標準化技術委員會歸口管理，山東省地質(zhì)測繪院為主要起草單位。

1 主要修訂內(nèi)容

本次規(guī)范修訂主要是增加了“術語”，刪除了“地圖復制”章；修改了“總則”“平面控制測量”“高程控制測量”“地形測量”“航空攝影測量”“地質(zhì)勘探工程測量”“地圖制圖”“測繪資料的整理與驗收”等章節(jié)內(nèi)容；“平面控制測量”中刪除了三角測量和邊角組合測量技術方法，全球定位系統(tǒng)(GPS)測量擴展為GNSS測量，并增加了實時動態(tài)測量(RTK)、連續(xù)運行衛(wèi)星定位參考系統(tǒng)(CORS)、精密單點定位(PPP)控制測量方法；“高程控制測量”中增加了GNSS高程測量內(nèi)容；“地形測量”中刪除了三角鎖、角度交會等方法布設圖根點測量，刪除了平板儀測圖，在地形測量中增加了RTK平面和高程測量內(nèi)容；“航空攝影測量”中刪除了精密立體測圖儀、解析測圖儀和機助立體坐標測量儀測圖方法，在數(shù)字高程模型生產(chǎn)及航空攝影測量等章節(jié)中增加了低空攝影測量內(nèi)容，增加了數(shù)字高程模型、數(shù)字線劃圖和正射影像圖制作內(nèi)容；“地質(zhì)勘探工程測量”中刪除了平板儀測圖和光學經(jīng)緯儀的使用要求，增加了RTK、地形簡測圖的作業(yè)方法及要求；“地圖制圖”中刪除了原圖清繪、計算機制圖內(nèi)容，只保留了“地圖編繪”的相關內(nèi)容，增加了地理底圖編繪、影像地理底圖編繪、專題地圖編繪內(nèi)容；“測繪資料的整理與驗收”中，針對規(guī)范技術方法的增刪做出了相應的變化；增加了“數(shù)據(jù)提交要求”，以滿足信息化管理要求。

2 標準編制的原則

本次《規(guī)范》修訂工作，吸納了國內(nèi)同行業(yè)專家組成修編組，匯聚了全國不同地區(qū)的修編意見和建議，調(diào)研了我國現(xiàn)階段地質(zhì)礦產(chǎn)勘查的實際需要和對精度、尺度的要求，調(diào)查了GNSS-RTK、CORS、三維激光掃描儀、全站儀、超站儀、陀螺儀、低空攝影測量等現(xiàn)代測量技術在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查中的應用情況，并盡量與國家及其他專業(yè)的標準取得協(xié)調(diào)一致。在此基礎上，按照標準編制的統(tǒng)一性、協(xié)調(diào)性、適應性、一致性等基本要求，完成了《規(guī)范》的修訂工作，使之更加科學、完善，更好地適應、規(guī)范和指導地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測量工作。

按照標準編制原則，結合地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測量的實際工作流程和各環(huán)節(jié)的具體要求，確定本《規(guī)范》由前言、范圍、規(guī)范性引用文件、術語和定義、總則、平面控制測量、高程控制測量、地形測量、航空攝影測量、地質(zhì)勘探工程測量、地圖編制、測繪資料的整理與驗收共十一章構成。

《規(guī)范》所規(guī)定的精度指標及技術要求，主要是為滿足地質(zhì)勘查測量工作的需要。作業(yè)方法也以地質(zhì)行業(yè)多年來的作業(yè)習慣及多數(shù)作業(yè)單位現(xiàn)有設備的情況為基礎，在技術上保持國內(nèi)先進水平，并盡量與國家及其它專業(yè)的標準取得協(xié)調(diào)一致?！兑?guī)范》除滿足地質(zhì)勘查測量工作的需要外，盡可能使成果、成圖供更多方面使用。

3 術語和定義

僅對《規(guī)范》中出現(xiàn)頻次高的、易出現(xiàn)分歧的或地質(zhì)礦產(chǎn)勘查特有的術語和名稱作了解釋。分別是：全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)測量控制網(wǎng)(GNSS控制網(wǎng))、連續(xù)運行衛(wèi)星定位參考系統(tǒng)(CORS)、GNSS高程測量、實時動態(tài)測量(RTK)、單基準站RTK測量、網(wǎng)絡RTK測量、精密單點定位(PPP)、低空攝影測量、像對、地形簡測圖、地質(zhì)勘探工程測量、探礦工程、勘探基線、勘探線、勘探網(wǎng)、勘探坑道，共16個術語。

4 控制測量

1)一般規(guī)定

大于兩倍中誤差的誤差出現(xiàn)的概率僅為4.5%，所以為保證成果成圖的精度，《規(guī)范》規(guī)定兩倍中誤差為最大誤差。

為適應生態(tài)文明建設的要求，根據(jù)專家建議，增加了綠色勘查技術、方法的原則要求。

隨著現(xiàn)代高新科技的發(fā)展，傳統(tǒng)的測繪手段已被現(xiàn)代信息技術所取代，以3S(GNSS，GIS，RS)為代表的高新測繪技術得到了越來越廣泛的應用，新技術、新方法不斷涌現(xiàn)。因此，《規(guī)范》規(guī)定，在滿足本標準成圖精度的前提下，可以采用《規(guī)范》中未列入的新技術、新方法，以促進地勘測繪的科技進步和測繪手段的更新?lián)Q代。

2)坐標系統(tǒng)和高程基準

坐標系統(tǒng)：我國先后完成了全國一、二等天文大地網(wǎng)的布測和經(jīng)過整體平差，采用1975年IUGG第十六屆大會推薦的參考橢球參數(shù)建立了80坐標系，大地原點在陜西省涇陽縣，其參考橢球面與似大地水準面在我國境內(nèi)密合得最佳，其點位精度較1954年北京坐標系有了較大提高。但其成果受技術條件制約，精度偏低，無法滿足高精度定位以及地球科學、空間科學和戰(zhàn)略武器發(fā)展的需要。

20世紀80年代以來，以全球衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)為主的現(xiàn)代空間定位技術快速發(fā)展，導致國際上獲得位置的測量技術和方法迅速變革[6]。隨著社會的進步，國民經(jīng)濟建設、國防建設和社會發(fā)展、科學研究等對國家大地坐標系提出了新的要求，迫切需要采用原點位于地球質(zhì)量中心的坐標系統(tǒng)(以下簡稱地心坐標系)作為國家大地坐標系。2008年4月經(jīng)國務院批準，決定自2008年7月1日起，中國全面啟用2000國家大地坐標系。2000國家大地坐標系是全球地心坐標系在我國的具體體現(xiàn)，其原點為包括海洋和大氣的整個地球的質(zhì)量中心。Z軸指向BIH1984.0定義的協(xié)議極地方向(BIH國際時間局)，X軸指向BIH1984.0定義的零子午面與協(xié)議赤道的交點，Y軸按右手坐標系確定。2018年7月1日起我國全面使用2000國家大地坐標系。

3)全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)測量

隨著空間技術的發(fā)展，以衛(wèi)星為基礎的全球導航定位系統(tǒng)，即GNSS技術成為最新的空間定位技術。目前，全球導航衛(wèi)星定位系統(tǒng)主要有4大系統(tǒng)：美國的GPS系統(tǒng)、俄羅斯的GLONASS系統(tǒng)、歐洲的GALILEO系統(tǒng)和我國的北斗系統(tǒng)。GPS一統(tǒng)天下的時代已經(jīng)過去，用戶將面臨多系統(tǒng)導航衛(wèi)星信號的選用、組合和優(yōu)化等問題，GNSS定位也出現(xiàn)了多種作業(yè)方法，如靜態(tài)、RTK、網(wǎng)絡RTK等方法。全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)測量的技術規(guī)定已不能滿足發(fā)展的需要，因此，結合生產(chǎn)實際和相關理論對其進行了修訂，增補了已發(fā)展較為成熟的新技術，修編了一些不適應的內(nèi)容。

無約束平差的基線向量各分量的改正數(shù)反映了GNSS網(wǎng)基線本身的內(nèi)符合程度，是不受起算數(shù)據(jù)誤差影響的，約束平差后，同名基線在約束平差和無約束平差中的兩類改正數(shù)相差太大，則說明起算數(shù)據(jù)誤差引起了GNSS網(wǎng)變形，變形超過一定程度，就會明顯降低GNSS網(wǎng)的精度。對于各等級GNSS網(wǎng)，由起算數(shù)據(jù)誤差引起的GNSS網(wǎng)最大變形，原則上，應不超過本規(guī)范關于GNSS網(wǎng)上一等級網(wǎng)最弱邊相對精度的要求。表1、表2分別列出了當較差取2σ、3σ時，各等級GNSS網(wǎng)相對應的邊長相對中誤差。

表1 取2σ時各等級GNSS網(wǎng)相對應的邊長相對中誤差Tab.1 Relative mean square error of side length corresponding to each level of GNSS network for 2σ

表2 取3σ時各等級GNSS網(wǎng)相對應的邊長相對中誤差Tab.2 Relative mean square error of side length corresponding to each level of GNSS network for 3σ

由表1、表2可以看出，邊長相對中誤差取2σ是較為合理的，若取3σ，則四等GNSS網(wǎng)邊長相對中誤差將超過本規(guī)范作為起算數(shù)據(jù)的三等網(wǎng)最弱邊精度的要求。

4)高程控制

高程控制網(wǎng)是地形測量、地質(zhì)勘探工程測量和礦山設計的高程基礎。根據(jù)地質(zhì)勘查工作的特點，《規(guī)范》編寫了水準測量、電磁波測距高程導線測量、GNSS高程測量和三角高程測量等技術要求。

高程控制測量的精度指標，即各等級水準測量的最弱點高程中誤差對起始點不超過5 cm，各等級控制點的高程中誤差不超過地形圖等高距的1/20。

5 地形測量

隨著現(xiàn)代測繪技術和測繪儀器設備的發(fā)展，采用三角鎖、角度交會等方法布設圖根點以及傳統(tǒng)的平板儀測圖方式已基本淘汰，本次《規(guī)范》修訂刪除了有關三角鎖、角度交會、平板儀測圖等方面的內(nèi)容。

測區(qū)范圍不大或不具備航測條件時，利用地形測量獲取地形圖仍為地質(zhì)勘查工作采用的主要作業(yè)方法。地形測量包括圖根測量、數(shù)字測圖等內(nèi)容。

圖根測量是地形圖及勘探工程的依據(jù)，根據(jù)地形圖地物點、勘探工程點的精度要求，規(guī)定圖根點的平面位置中誤差在圖上不超過0.1 mm，高程中誤差不超過1/10等高距。有單位提出地質(zhì)報告圖件中取消了較多的地形圖要素，在地形圖測量中也可較大地綜合或取消不必要的地形要素。經(jīng)過調(diào)查，在地質(zhì)工作野外勘查時，仍十分重視地形圖要素的表示，否則地質(zhì)勘查時判圖和定位困難，所以《規(guī)范》規(guī)定地形圖的內(nèi)容應使要素齊全。

6 航空攝影測量

隨著航空攝影技術的飛速發(fā)展以及導航定位技術、數(shù)字航攝儀、內(nèi)外業(yè)一體化等新型技術和設備的出現(xiàn)和發(fā)展，模擬攝影測量、解析攝影測量時代已經(jīng)結束，數(shù)字攝影測量時代已經(jīng)到來[7]。目前全國各地航空攝影測量生產(chǎn)主要采用數(shù)字航空攝影和數(shù)字航空攝影測量工作站測圖方式，應用于地質(zhì)礦產(chǎn)勘查的產(chǎn)品主要包括數(shù)字線劃圖(DLG)、數(shù)字高程模型(DEM)和數(shù)字正射影像圖(DOM)。本部分對數(shù)字航空攝影測量生產(chǎn)過程進行了技術約定和指導，對成果質(zhì)量進行一般規(guī)定，對像片控制點測量方法、精度要求作出一般規(guī)定。

低空攝影測量是近年來發(fā)展起來的一種新型航空攝影測量技術，因其具有機動靈活、快速高效、精細準確、作業(yè)成本低等特點，迅速受到人們的青睞。目前，低空攝影測量技術已經(jīng)比較成熟，并且被廣泛用于地質(zhì)勘查、災害監(jiān)測與應急救災等方面。另外，低空攝影測量在大比例尺地形圖測繪方面也具有廣闊的應用前景。本《規(guī)范》針對勘查區(qū)1∶1 000和1∶2 000比例尺地形圖低空攝影測量方法作了一般技術規(guī)定。出于生產(chǎn)效率方面的考慮，1∶5 000比例尺地形圖測繪不建議采用低空攝影測量方法，宜采用大飛機航空攝影測量方法。

低空攝影測量的數(shù)字高程模型、數(shù)字正射影像圖及數(shù)字線劃圖制作與數(shù)字航空攝影測量方法基本相同。數(shù)字線劃圖測繪宜采用新方法，如：利用數(shù)字繪圖軟件，將TDOM及點云數(shù)據(jù)進行匹配擬合，生成裸眼三維模型；采用傾斜攝影生成的真三維模型，裸眼在三維模型上進行數(shù)字矢量化，生成數(shù)字線劃圖。DEM制作時應根據(jù)點云、DOM進行編輯，同時建議外業(yè)采集一定量檢核點，以確保DEM精度。DOM鑲嵌拼接時應注意色差一致性，接邊精度不應大于2個像素。

低空攝影測量技術發(fā)展迅速，鼓勵作業(yè)單位在滿足本標準規(guī)定精度的前提下，利用經(jīng)過實踐檢驗并提供試驗證據(jù)的新技術和新方法，但應在技術設計書中明確說明相關要求和規(guī)定。

7 地質(zhì)勘探工程測量

隨著著儀器設備的不斷更新，大平板儀、光學經(jīng)緯儀已經(jīng)被淘汰，因此本章關于大平板儀測圖及光學經(jīng)緯儀的使用要求均進行了刪除，新增了GNSS-RTK的作業(yè)方法及要求。地質(zhì)勘探工程測量，由于近年來不斷引進新設備，對施測方法都有不少的改進，作為某一礦區(qū)的具體情況的技術措施是可取的，但尚不具有普遍性，《規(guī)范》中不可能一一羅列。所以，《規(guī)范》規(guī)定在保證基本精度的前提下，允許采用《規(guī)范》未列入的其他作業(yè)方法，也是符合地質(zhì)勘探工程測量的實際情況的。

8 地圖編制

本章內(nèi)容較原規(guī)范作了較大改動。在概念上，將“計算機制圖”改為“數(shù)字編制”；為區(qū)分現(xiàn)在和過去地形圖的生產(chǎn)和表現(xiàn)形式，并與其他規(guī)范取得一致，將地圖分為數(shù)字地圖和模擬地圖兩種形式。在內(nèi)容上，原規(guī)范規(guī)定了基本地形圖和專題地圖的制印要求，隨著不同類型的航天、航空及低空遙感的發(fā)展和測繪手段的不斷豐富，用于地質(zhì)礦產(chǎn)勘查的地圖種類日益豐富，本《規(guī)范》增加了地理底圖、影像地圖的編制要求；在制圖工藝上，刪除了目前已基本淘汰的傳統(tǒng)制圖方法，僅對數(shù)字地圖的編制作出了規(guī)定。隨著數(shù)字制圖技術的不斷進步，各類制圖軟硬件設備層出不窮，功能日益強大，因此，刪除了原《規(guī)范》對計算機、掃描儀和繪圖儀等設備的要求，僅對印刷圖提出軟件要求；鑒于目前地質(zhì)礦產(chǎn)勘查地圖已很少大批量印刷使用，更多的是利用繪圖儀輸出或直接提交數(shù)字地圖，因此，本《規(guī)范》不再具體規(guī)定地圖制版、印刷相關內(nèi)容，但規(guī)定地圖制印應參照GB/T 14511—2008 《地圖印刷規(guī)范》執(zhí)行。

9 結束語

地質(zhì)測繪是地質(zhì)礦產(chǎn)勘查的基礎型工作，同時也是國家安全發(fā)展的重要技術基礎。本次《規(guī)范》修訂對沒有變動的精度指標不再重復驗證，僅對采用的新技術進行了部分實驗驗證。重點對GNSS、CORS、PPP、三維激光掃描等新技術進行了實驗驗證，證明了新技術對地質(zhì)測繪工作的適應性。

搜集近幾年地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測量和其他相關測繪生產(chǎn)工作實例55項，統(tǒng)計分析相關技術指標，驗證了《規(guī)范》技術規(guī)定的適用性。分別收集了GNSS控制測量20項，航空攝影測量21項(包含低空攝影測量4項)、全野外數(shù)字化地形測量7項、礦區(qū)工程測量2項、地圖編繪2項、數(shù)據(jù)庫建設3項。對26項GNSS、RTK、CORS、三維激光掃描等新技術應用項目進行了統(tǒng)計分析。

經(jīng)驗證，《規(guī)范》各章節(jié)技術指標的規(guī)定是適宜的，其成果可以滿足用戶單位的使用要求。經(jīng)過實際生產(chǎn)試驗檢驗，本標準的各項技術指標合理，并具有一定的先進性。