煤礦資源勘探GPS技術(shù)運(yùn)用思索

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1引言

為了進(jìn)一步開發(fā)哈密地區(qū)的煤炭資源，新疆哈密奧凱礦業(yè)有限公司以經(jīng)濟(jì)合同的形式委托我隊(duì)在哈密野馬泉煤田…井田開展煤礦資源勘查工作，目的是為了尋找有進(jìn)一步勘探價(jià)值的煤炭基地，為該公司投資煤炭開發(fā)領(lǐng)域提供地質(zhì)依據(jù)。根據(jù)地質(zhì)勘探工作的需要，測量分隊(duì)將配合普查工作完成以下的測量工作：基礎(chǔ)控制測量，地形圖測量，地質(zhì)剖面線的定點(diǎn)定線測量，槽探、鉆孔測量等。根據(jù)需要在測區(qū)布設(shè)一級(jí)gps控制點(diǎn)2O個(gè)，1：5000地形圖測量16km，1：25000地形圖測量68km，地質(zhì)剖面線測量19條，總計(jì)64km，各類工程地質(zhì)勘探點(diǎn)100個(gè)。

2哈密地區(qū)已有成果成圖資料的分析

2．1平面控制資料

I等三角點(diǎn)韃子泉西北山位于測區(qū)內(nèi)，II等三角點(diǎn)花石山，III等三角點(diǎn)砂石梁分別位于測區(qū)的西北角和東南角，離測區(qū)距離適中，位置合理。因此將三角點(diǎn)韃子泉西北山、花石山、砂石梁作為本次控制測量的起算點(diǎn)使用。上述成果資料均系1954北京坐標(biāo)系，六度分帶坐標(biāo)。其精度均滿足作為本次控制測量的起算數(shù)據(jù)的精度要求。

2．2高程控制資料

利用已知三角點(diǎn)的高程數(shù)據(jù)作為本次高程控制測量的起算依據(jù)。

2．3成圖資料

有國家總參測繪局1970年出版的1：50000彩色印刷地形圖，位于4幅1：50000圖接邊處，圖幅編號(hào)分別為1卜46—59一丙，11—46—59一丁，1卜46—7卜甲，11—46-71一乙。上述圖件可作為本次勘查工作基礎(chǔ)圖件。

3．勘查依據(jù)和儀器設(shè)備及軟件

3．1依據(jù)工程設(shè)計(jì)書。《地質(zhì)礦產(chǎn)勘察規(guī)范》GB／T18341—2001《全球定位系統(tǒng)GPS測量規(guī)范》GB／T18314—2001《1：5000、l：1000地形圖圖式》GB／T5791—86《l：25000、l：50000、1：100000地形圖航空攝影測量外業(yè)規(guī)范》GB／12341—90《1：5000、1：10000地形圖航空攝影測量外業(yè)規(guī)范》GB／T13977—92平面坐標(biāo)系統(tǒng)采用1954年北京坐標(biāo)系，高程系統(tǒng)采用1956年黃海高程系。三度分帶時(shí)，帶號(hào)為32，中央子午線經(jīng)度為96。；六度分帶時(shí)，帶號(hào)為l6，中央子午線經(jīng)度為93。

3．2儀器設(shè)備天寶5700RTK實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測量系統(tǒng)1套(1+3模式，1臺(tái)基準(zhǔn)站，3臺(tái)流動(dòng)站)，天寶5700型雙頻GPS衛(wèi)星接收機(jī)4臺(tái)，徠卡TC一402型全站儀(2精度)1臺(tái)，GARMIN“奇遇”手持導(dǎo)航型GPS接受機(jī)2部，健伍TK一378型對(duì)講機(jī)4部，聯(lián)想昭陽VS0型便攜式計(jì)算機(jī)1部，卡西歐fx一4800p型可編程計(jì)算器4部。

3．3軟件天寶TGOGPS測量內(nèi)業(yè)解算軟件，徠卡測量辦公室軟件，南方平差易PA2002測量平差計(jì)算軟件，南方CASS5．1數(shù)字化成圖軟件。

3．4儀器檢定天寶5700型GPS接收機(jī)和徠卡TC一402型全站儀于2006年3月也經(jīng)過自治區(qū)測繪產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督站鑒定合格，并且內(nèi)業(yè)計(jì)算處理所用測量軟件均為軟件經(jīng)銷商授權(quán)使用的正版軟件。

4．實(shí)施方案

4．1控制測量方案

4．1．1平面控制測量本次測量工作中平面控制測量可采用GPS觀測的方法進(jìn)行，以總參測繪局所做的三角點(diǎn)一韃子泉西北山、花石山、砂石梁作為本次GPS觀測的起算點(diǎn)，使用4臺(tái)天寶5700型GPS接收機(jī)，采用邊連接的布網(wǎng)方式，使用快速靜態(tài)定位的觀測方法施測20個(gè)一級(jí)GPS控制點(diǎn)，在進(jìn)行完野外觀測工作后，于室內(nèi)采用天寶TGO內(nèi)業(yè)解算軟件對(duì)觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行基線解算和平差處理。

4．1．2高程控制測量可采用GPS高程擬和方法進(jìn)行高程測量，GPS高程擬和可以利用國家I等三角點(diǎn)“韃子泉西北山”和國家III等三角點(diǎn)“砂石梁”的高程作為起算高程來進(jìn)行全區(qū)的高程擬和。高程坐標(biāo)系統(tǒng)將采用1956年黃海高程系。

4．1．3選點(diǎn)埋石所有GPS點(diǎn)位均應(yīng)遠(yuǎn)離大功率無線電發(fā)射臺(tái)、微波站和高壓輸電線，其附近均無大面積水域等，為取得良好的觀測成果創(chuàng)造條件。整個(gè)測區(qū)共布設(shè)20個(gè)一級(jí)GPS控制點(diǎn)，埋石均嚴(yán)格按照《規(guī)范》和設(shè)計(jì)執(zhí)行，標(biāo)石均應(yīng)穩(wěn)固可靠(標(biāo)石采用普通標(biāo)石)易于點(diǎn)位長期保，編號(hào)為YMO1、YM02、……YM19、YM20。并應(yīng)保證相鄰控制點(diǎn)間互相通視，為今后在測區(qū)內(nèi)進(jìn)行的常規(guī)測量工作提供依據(jù)。

4．2地形圖測量方案

本次地形圖測量分為兩種不同比例尺，分別為1：5000和1：25000，均采用航空攝影測量成圖，具體方案如下：A．航測外業(yè)精度指標(biāo)：平面控制相對(duì)最近等級(jí)點(diǎn)的平面位置中誤差和對(duì)大地點(diǎn)高程中誤差均嚴(yán)格按照相應(yīng)規(guī)范要求執(zhí)行。B．航測外業(yè)像控點(diǎn)的布設(shè)：本測區(qū)呈傾斜條帶狀，采用航線網(wǎng)布點(diǎn)，平高點(diǎn)布設(shè)在測區(qū)南北邊線外，以控制測區(qū)實(shí)測面積為準(zhǔn)，這樣就可更好地控制和提高地形圖的精度，像控點(diǎn)的選刺工作應(yīng)嚴(yán)格按照GB／T13977—92《1：5000、1：10000地形圖航空攝影外業(yè)規(guī)范》和GB／12341-90《1：25000、1：50000、1：100000地形圖航空攝影測量外業(yè)規(guī)范》執(zhí)行，在外業(yè)刺點(diǎn)中按照一人刺點(diǎn)，一人檢查的規(guī)范要求進(jìn)行刺點(diǎn)，以保證其可靠性。像控點(diǎn)必須目標(biāo)清晰、易于判讀。刺點(diǎn)后應(yīng)立即繪制點(diǎn)位略圖并經(jīng)第二人檢查，刺點(diǎn)者與檢查者均應(yīng)簽名，像控盧的編號(hào)從PO1開始順延；不得有重號(hào)(詳見像控點(diǎn)布置圖)。C．像控點(diǎn)聯(lián)測一般采用RTK實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)測。個(gè)別RTK信號(hào)不能很好到達(dá)的地方點(diǎn)可采用GPS測量聯(lián)測。D．航外像片調(diào)繪按照外業(yè)定性、內(nèi)業(yè)定位的原則進(jìn)行，直接繪在每張調(diào)繪相片上。調(diào)繪判讀應(yīng)準(zhǔn)確，描繪清楚，圖式符號(hào)運(yùn)用恰當(dāng)，各種注記準(zhǔn)確無誤，對(duì)地物地貌的取舍，以圖面允許負(fù)載量和保持實(shí)地特征為原則，調(diào)繪面積線的劃分應(yīng)避免與線狀地物重合或分割居民地和獨(dú)立場地。自由邊調(diào)繪面積線用紅色。其余用藍(lán)色。調(diào)繪片繪制時(shí)采用藍(lán)、黑、棕、紅4色。大車路、電力線、標(biāo)準(zhǔn)圖示符號(hào)、地物注記、圖外說明用黑色；陡坎、沖溝等地貌用棕色；水系、人工渠、積水、湖泊用藍(lán)色；簡易符號(hào)、不依比例的房屋、地類界用紅色。為表示清晰，所有房屋及牧區(qū)的牲口圈均用紅色。沿道路兩側(cè)電力線離開道路中心線小于圖上5mm不表示。但應(yīng)在分叉、轉(zhuǎn)折處應(yīng)繪一段符號(hào)以示走向。測區(qū)內(nèi)通訊線只在地物稀少的山區(qū)有方位作用時(shí)才表示，其它地區(qū)不表示，地下光纜不表示。調(diào)繪地貌時(shí)一定要反映出地貌特征。土質(zhì)表示一定要清楚，符號(hào)配制要合理。地名和地理名稱的調(diào)查要真實(shí)，仔細(xì)、準(zhǔn)確、無錯(cuò)。

4．3勘探線定點(diǎn)定線測量及工程點(diǎn)測量

本次地質(zhì)勘探線的定點(diǎn)定線測量和各類地質(zhì)工程點(diǎn)的測量均采用使用了載波相位差分技術(shù)的RTK實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)進(jìn)行測量，其具體操作流程概述如下：

4．3．1建立相應(yīng)的坐標(biāo)系統(tǒng)在本次使用的TSCe測量電子手簿中建立新的項(xiàng)目文件，輸入本次測量工作要求的北京54坐標(biāo)系的橢球參數(shù)和測區(qū)相應(yīng)的中央子午線精度，建立一個(gè)具有于與本次工作坐標(biāo)系統(tǒng)相同的坐標(biāo)系統(tǒng)的項(xiàng)目文件。本次RTK測量的所有數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、下載、編輯、處理都將這個(gè)項(xiàng)目文件中進(jìn)行。

4．3．2對(duì)全區(qū)進(jìn)行點(diǎn)校正為了使RTK測量的碎部點(diǎn)具有較高的精度因此需要在項(xiàng)目文件中建立一套相應(yīng)的全區(qū)控制點(diǎn)的高程和平面的點(diǎn)校正，具體方法為：先在該項(xiàng)目文件中輸入控制點(diǎn)相應(yīng)的WGS一84坐標(biāo)及其大地高度，再輸入控制點(diǎn)相應(yīng)的北京54坐標(biāo)及其高程，然后在點(diǎn)校正功能中添加控制點(diǎn)的對(duì)應(yīng)的WGS-84坐標(biāo)及高度，和北京54坐標(biāo)及高程，進(jìn)行平面和垂直的點(diǎn)校正，建立一套與測區(qū)實(shí)際地形相符的水平平差和垂直平差關(guān)系，來提高實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位的精度。

4．3．3在控制點(diǎn)上架設(shè)基準(zhǔn)站，流動(dòng)站進(jìn)行碎部測量根據(jù)控制點(diǎn)布設(shè)情況將基準(zhǔn)站架設(shè)在合適的控制點(diǎn)上，用TSCe手簿來啟動(dòng)基準(zhǔn)站，基準(zhǔn)站在接收到該點(diǎn)的衛(wèi)星星歷文件并進(jìn)行處理后，通過與基準(zhǔn)站相連的電臺(tái)把信號(hào)發(fā)射出去，然后由流動(dòng)站的天線接收，并與流動(dòng)站本身自帶的接收機(jī)接收到的衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行差分后處理，進(jìn)行單點(diǎn)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位測量。RTK電臺(tái)輻射范圍較大，在一個(gè)控制點(diǎn)就可以進(jìn)行周圍方圓5公里內(nèi)區(qū)域的碎部測量，在測區(qū)內(nèi)68平方千米的區(qū)域內(nèi)，均勻地布設(shè)了20個(gè)控制點(diǎn)，完全可以滿足不同地形條件下的工作需要，同時(shí)也為今后該礦區(qū)進(jìn)行建礦和一系列改擴(kuò)建工程作了充分的基礎(chǔ)控制測量工作，為今后一系列常規(guī)的測量工作的進(jìn)行打下良好的控制基礎(chǔ)。本次采用的是RTK“1+3”測量模式，即1臺(tái)基準(zhǔn)站架設(shè)在控制點(diǎn)上，3臺(tái)流動(dòng)站分別由3組測量人員使用。采用TSCe手簿的點(diǎn)、線的放樣功能，即先在TSCe手簿中輸入要放樣的點(diǎn)、線的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，然后流動(dòng)站就使用TSCe手簿的點(diǎn)、線的放樣功能，對(duì)要放樣的點(diǎn)、線坐標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)導(dǎo)航，測量人員根據(jù)手簿上導(dǎo)航方向箭頭的指引直接到達(dá)該點(diǎn)位，即可對(duì)該點(diǎn)位進(jìn)行測量。

4．4地質(zhì)勘探線施測方案

地質(zhì)勘探線的測量采用RTK的點(diǎn)、線放樣功能來完成，通過事先輸入的剖面線端點(diǎn)坐標(biāo)用RTK進(jìn)行點(diǎn)放樣，找到端點(diǎn)進(jìn)行測量后再用直線放樣功能對(duì)直線』二的點(diǎn)進(jìn)行放樣，根據(jù)地形及地質(zhì)需要在剖面線上定出地質(zhì)點(diǎn)，剖面線上的點(diǎn)在實(shí)地釘木樁標(biāo)定，木樁上應(yīng)以紅色油漆標(biāo)有線號(hào)、點(diǎn)名，使其易于長期清晰保存，剖面線端點(diǎn)均應(yīng)按規(guī)范要求進(jìn)行埋石。

4．5鉆孔、槽探施測方案

鉆孔、槽探的定點(diǎn)測量直接采用RTK的測量點(diǎn)功能來完成，直接使用流動(dòng)站在待測點(diǎn)上施測，可直接獲得測量點(diǎn)的三維坐標(biāo)。

5結(jié)束語

綜上所述，GPS測量技術(shù)完全可以滿足煤礦資源勘查的需要，測量精度達(dá)到規(guī)范要求。其優(yōu)勢在于，一方面各測量點(diǎn)問不需要通視，不僅快速、方便、不受地形限制，而且還省時(shí)、省力、提高了工作效率；另一方面由于基站和移動(dòng)站間作用距離可達(dá)到10km以上，保證了移動(dòng)站所測各點(diǎn)幾乎具有同等的精度，避免了全站儀測量中因不通視而頻繁轉(zhuǎn)站帶來的誤差積累。基準(zhǔn)站的選擇對(duì)于RTK測量非常重要，它將直接影響到流動(dòng)站的施測精度和測量速度。而且還應(yīng)根據(jù)測區(qū)的實(shí)際情況選擇合適的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)求解方法。參與坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的已知點(diǎn)應(yīng)在3個(gè)以上，且分布要均勻，做到在滿足精度要求的情況下，盡可能地減少外業(yè)的工作強(qiáng)度。通過實(shí)際測量結(jié)果來看，GPS技術(shù)與常規(guī)測繪相比具有巨大的優(yōu)越性。它操作簡便，靈活方便，不但可以大幅度提高測量速度，而且能夠大大減小作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。