论文部分内容阅读
[摘要] 本文以甘肃北部石板墩大型铁矿勘探项目为例，就地质勘探工程测量中常见的问题进行阐述，并提出一些解决问题的方法，具有一定的参考价值。
[关键字] GPS 网 地形图测绘 地质勘探工程测量
[中图分类号] P22 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2012）-11-56-2
1引言
地质勘探工程测量往往会遇到很多极端地形和极端气候，若测量任务量大、时间紧，则在组织技术人员、配置测量仪器设备、后勤保障等方面需要周密安排和计划。目前我国在控制测量、地形测量、地质勘探工程测量等实施中，采用 GPS、结合免棱镜远距离全站仪等先进的测绘技术，为地质勘探提供了强有力的测绘保障，同时也积累了很多经验，但对地质勘探工程测量的研究仍然有很重要的意义。
2 控制网坐标系的选择
传统的矿区控制测量一般都是在国家等级控制点的基础上，采用测角网、测边网、边角网、导线网、线型锁、测角（ 测边） 交会等手段进行。采用上述传统的测量手段，点的位置必须满足必要的通视条件，观测受时间、气象条件的限制比较多。有些点位为满足通视需要花大量的资金建造较高的觇标或者砍伐大量的树木。因此，用传统的测量方法建立控制网有耗时长、费用高、精度低等弊端。
GPS 定位技术是测绘技术革命性的变革，它具有高精度、全天候、测站间无需保持通视等优点，如今 GPS 定位技术基本取代了传统的控制测量方法，利用 GPS 来布设国家控制网、城市控制网、工程测量控制网效率高，费用低，而且精度也比常规方法好，因而得到了广泛地应用。GPS 在高程控制网的建立方面也有突出的优势。一般情况下，平地、低丘地区面积在 100km 以内的测区，联测 4 ～ 5 个高精度的已知高程点； 面积在 100km 以上的测区，联测 6～ 10 个高精度的已知高程点，就可以通过高程拟合的方法取得所有控制点的高程，只要已知高程点分布均匀，必要时再进行精化水准面后，GPS 拟合高程也能够达到相应等级的水准高程的精度。选择坐标系统时主要考虑以下几个方面：
（1）要充分考虑已有的控制资料和已有图件的使用（ 搜集到的控制点成果和1∶ 50000 地形图坐标系均为克拉克参考椭球，高斯投影） ；
（2） 无论采用什么投影，投影长度变形值不能超过 2. 5cm/km；
（3）建立的 GPS 控制网经检查验证相邻点点位中误差应不超过 0. 1m，满足规范和设计的要求；
（4）高程系统采用已有测绘成果的高程系统，即1956 年黄海高程系。在选择首级控制点时要充分发挥已有 1∶ 50000 地形图的作用，尽快寻找到搜集的四等控制点。在满足地质勘探正常生产的范围内，按照规范和设计要求布设 GPS 网。采用南方9600 静态 GPS 进入矿区 D 级网的建立，在 D 级控制网平差通过的基礎上再进行 E 级加密，经整体平差确定最终控制网的平差成果，等级控制点的密度以满足地形测量精度要求为前提。
3勘探线剖面测量
勘探线是整个矿区地质工作的控制骨架，测量人员必须按设计要求实地测量放样，勘探线端点位置必须埋设水泥桩标记、沿线拐点位置（ 即沟底和梁顶） 必须设立永久点标记并统一油漆编号，它有利于地质人员及时准确地布置并采集地质工程点数据，勘探线上所有标记实际上可作为下一步进行地形测量的图根点，为全站仪地形测量图根控制点的建立节省了大量时间。采用上述作业方法在保证了地形图的精度的同时也加速了完成地形图的测绘、勘探线剖面测量、钻孔放样等工作，可为整个勘探项目的完成奠定了基础。
勘探线剖面垂直于基线，基线端点首先要进行放样埋石。 剖面测量从基点开始向两边施测。 以前使用经纬仪与全站仪测量方法一样，只是手工记录计算后展会与图上。 现在用全站仪测量时，仪器架在基点，用基线定向旋转 90 度即剖面线方向，沿线测量剖面到设计端点。全站仪可全信息记录与起点的里程和高程，测量过程中同时画出详细草图，剖面端点埋石并和控制网联测，野外结束后把数据文件传到电脑，根据草图用成图软件编绘成剖面图。 用动态 GPS 施测时，首先根据基点和剖面设计长度，计算出两端点的坐标，然后采用线放样方法，用移动站沿线采集剖面上的地形点坐标高程， 直到剖面两端设计长度。 野外采集结束后，把坐标文件传入电脑，用 CASS 成图软件编制成里程、高程文件，按草图制成剖面图。
4 数字化地形图的测绘
地质填图用地形图作底图，将地质点测绘到地形图上据其描绘岩层和矿体界线，并填绘地层符号。 测定地质点以前一般采用经纬仪测碎部点的测绘方法，也可采用图解交会法，布设控制点较繁琐；如比例尺相对较小地质人员也可使用罗盘和目测法标定。现在基本采用 RTK测绘，简洁方便，如比例尺相对较小直接使用手持 GPS 测定并自动记录，进而转汇到地形地质图上。在地质勘探工程测量中，这两种设备取长补短，解决了过去利用常规方法测量时间长、野外工作量大等难题，节省了人力物力财力的投入。
本次1∶ 1000 全野外数字化地形图的测绘决定采用800m 免棱镜 TOPCON 全站仪进行编码数据采集，内业采用 CASS7. 1 成图软件编绘。由于测区除去少量的稍平坦地形外，测区均为落差约 300m 左右的大沟大梁，因长期冰川运动造成碎石坡面给野外测量造成一定的难度，在经过认真分析测区的地形地貌特征的基础上，决定多台全站仪分片进行，采用勘探线剖面测量、钻孔放样与地形数据采集同时进行，这样既保证地质勘探的需要，也保证了地形图的测绘进度，地形测量除测量常规要求中的地形、地物要素外，同时配合地质技术人员将之前布置以及前期完成的钻孔、槽探、硐探、浅井、地质露头等等工程点一起进行精测，提高测量工作效率。
5地质勘探工程联测 地质勘探工程联测实际是将地质技术人员布置完工的工程点进行精测，是完善地质勘探成果资料的测量工作。此项工作在测图过程中视工程情况一起进行实测，将已完工的勘探工程实况及时直观地反映出来，提高了工作效率。
6质量控制
（1）对所有资料的正确性进行分析和验证。
（2）对仪器设备的有效性、可靠性进行验证。
（3）严格按《质量手册》中相关作业控制程序执行。
（4） 项目负责对各作业环节及工期采取有效质量控制措施。
（5） 生产计划部门对本测区的技术方案的执行和有效性定期实施了监测。
（6）院质量检验部门对本测区的过程产品和最终产品实施了检查和监督。
7 质量检查
（1）选点、埋石： 对构网分布合理性，点位选址的通视情况、长久保存可能性的检查，埋石情况与技术要求的符合性全面检查。全部点位在选埋时，由部门检查人员跟踪检查，院部检查人员进行了巡视抽检。
（2）平差计算： 起算数据的准确性和有效性检查，对所采用的观测数据的有效性和正确性的检查，对平差过程和结果是否符合技术要求的检查。
（3） 图件质量： 图面美观性、整洁性检查和图面要素、数学精度检查。
（4）成果资料： 对资料全面性、准确性、整齐美观进行了检查。
8 结束语
有工程实例证明，在铁矿地质勘查工程测量中，采用 GPS 全球定位测量等先进技术，选择比较合理的作业方式，科学组织、全力以赴，通过全体员工的艰苦奋战，在短短的 3 个月时间里，完成了 D 级 GPS 控制测量 16 点，E 级 GPS 控制测量 48 点，1 ∶ 1000 数字化地形图20km2，鉆孔放样 68 处，钻孔定测 59 个，槽探工程138 处，勘探线剖面测量 60km。短时间内完成大量测绘任务，可以为地勘详查提供实时、高质量的测绘成果。高效的测绘工作取决于周密的工作计划、高端的测量技术以及全体员工吃苦耐劳的精神。
参考文献
［1］ GB/T 18314 － 2001，全球定位系统（ GPS） 测量规范［S］．
［2］ GB/T18341 －2001，地质矿产勘查测量规范［S］．
［3］ 甘肃省地矿局二勘院 . TPC/QWG009，地形测量作业指导书［S］．
［4］潘秋臣.勘探线网的测设与钻探工程测量[J].科技资讯，.2007（19）.
［5］郑汉球，洪立波，陶福海.工程测量技术的发展和我们的对策[J].北京测绘，1996（1）.
[关键字] GPS 网 地形图测绘 地质勘探工程测量
[中图分类号] P22 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2012）-11-56-2
1引言
地质勘探工程测量往往会遇到很多极端地形和极端气候，若测量任务量大、时间紧，则在组织技术人员、配置测量仪器设备、后勤保障等方面需要周密安排和计划。目前我国在控制测量、地形测量、地质勘探工程测量等实施中，采用 GPS、结合免棱镜远距离全站仪等先进的测绘技术，为地质勘探提供了强有力的测绘保障，同时也积累了很多经验，但对地质勘探工程测量的研究仍然有很重要的意义。
2 控制网坐标系的选择
传统的矿区控制测量一般都是在国家等级控制点的基础上，采用测角网、测边网、边角网、导线网、线型锁、测角（ 测边） 交会等手段进行。采用上述传统的测量手段，点的位置必须满足必要的通视条件，观测受时间、气象条件的限制比较多。有些点位为满足通视需要花大量的资金建造较高的觇标或者砍伐大量的树木。因此，用传统的测量方法建立控制网有耗时长、费用高、精度低等弊端。
GPS 定位技术是测绘技术革命性的变革，它具有高精度、全天候、测站间无需保持通视等优点，如今 GPS 定位技术基本取代了传统的控制测量方法，利用 GPS 来布设国家控制网、城市控制网、工程测量控制网效率高，费用低，而且精度也比常规方法好，因而得到了广泛地应用。GPS 在高程控制网的建立方面也有突出的优势。一般情况下，平地、低丘地区面积在 100km 以内的测区，联测 4 ～ 5 个高精度的已知高程点； 面积在 100km 以上的测区，联测 6～ 10 个高精度的已知高程点，就可以通过高程拟合的方法取得所有控制点的高程，只要已知高程点分布均匀，必要时再进行精化水准面后，GPS 拟合高程也能够达到相应等级的水准高程的精度。选择坐标系统时主要考虑以下几个方面：
（1）要充分考虑已有的控制资料和已有图件的使用（ 搜集到的控制点成果和1∶ 50000 地形图坐标系均为克拉克参考椭球，高斯投影） ；
（2） 无论采用什么投影，投影长度变形值不能超过 2. 5cm/km；
（3）建立的 GPS 控制网经检查验证相邻点点位中误差应不超过 0. 1m，满足规范和设计的要求；
（4）高程系统采用已有测绘成果的高程系统，即1956 年黄海高程系。在选择首级控制点时要充分发挥已有 1∶ 50000 地形图的作用，尽快寻找到搜集的四等控制点。在满足地质勘探正常生产的范围内，按照规范和设计要求布设 GPS 网。采用南方9600 静态 GPS 进入矿区 D 级网的建立，在 D 级控制网平差通过的基礎上再进行 E 级加密，经整体平差确定最终控制网的平差成果，等级控制点的密度以满足地形测量精度要求为前提。
3勘探线剖面测量
勘探线是整个矿区地质工作的控制骨架，测量人员必须按设计要求实地测量放样，勘探线端点位置必须埋设水泥桩标记、沿线拐点位置（ 即沟底和梁顶） 必须设立永久点标记并统一油漆编号，它有利于地质人员及时准确地布置并采集地质工程点数据，勘探线上所有标记实际上可作为下一步进行地形测量的图根点，为全站仪地形测量图根控制点的建立节省了大量时间。采用上述作业方法在保证了地形图的精度的同时也加速了完成地形图的测绘、勘探线剖面测量、钻孔放样等工作，可为整个勘探项目的完成奠定了基础。
勘探线剖面垂直于基线，基线端点首先要进行放样埋石。 剖面测量从基点开始向两边施测。 以前使用经纬仪与全站仪测量方法一样，只是手工记录计算后展会与图上。 现在用全站仪测量时，仪器架在基点，用基线定向旋转 90 度即剖面线方向，沿线测量剖面到设计端点。全站仪可全信息记录与起点的里程和高程，测量过程中同时画出详细草图，剖面端点埋石并和控制网联测，野外结束后把数据文件传到电脑，根据草图用成图软件编绘成剖面图。 用动态 GPS 施测时，首先根据基点和剖面设计长度，计算出两端点的坐标，然后采用线放样方法，用移动站沿线采集剖面上的地形点坐标高程， 直到剖面两端设计长度。 野外采集结束后，把坐标文件传入电脑，用 CASS 成图软件编制成里程、高程文件，按草图制成剖面图。
4 数字化地形图的测绘
地质填图用地形图作底图，将地质点测绘到地形图上据其描绘岩层和矿体界线，并填绘地层符号。 测定地质点以前一般采用经纬仪测碎部点的测绘方法，也可采用图解交会法，布设控制点较繁琐；如比例尺相对较小地质人员也可使用罗盘和目测法标定。现在基本采用 RTK测绘，简洁方便，如比例尺相对较小直接使用手持 GPS 测定并自动记录，进而转汇到地形地质图上。在地质勘探工程测量中，这两种设备取长补短，解决了过去利用常规方法测量时间长、野外工作量大等难题，节省了人力物力财力的投入。
本次1∶ 1000 全野外数字化地形图的测绘决定采用800m 免棱镜 TOPCON 全站仪进行编码数据采集，内业采用 CASS7. 1 成图软件编绘。由于测区除去少量的稍平坦地形外，测区均为落差约 300m 左右的大沟大梁，因长期冰川运动造成碎石坡面给野外测量造成一定的难度，在经过认真分析测区的地形地貌特征的基础上，决定多台全站仪分片进行，采用勘探线剖面测量、钻孔放样与地形数据采集同时进行，这样既保证地质勘探的需要，也保证了地形图的测绘进度，地形测量除测量常规要求中的地形、地物要素外，同时配合地质技术人员将之前布置以及前期完成的钻孔、槽探、硐探、浅井、地质露头等等工程点一起进行精测，提高测量工作效率。
5地质勘探工程联测 地质勘探工程联测实际是将地质技术人员布置完工的工程点进行精测，是完善地质勘探成果资料的测量工作。此项工作在测图过程中视工程情况一起进行实测，将已完工的勘探工程实况及时直观地反映出来，提高了工作效率。
6质量控制
（1）对所有资料的正确性进行分析和验证。
（2）对仪器设备的有效性、可靠性进行验证。
（3）严格按《质量手册》中相关作业控制程序执行。
（4） 项目负责对各作业环节及工期采取有效质量控制措施。
（5） 生产计划部门对本测区的技术方案的执行和有效性定期实施了监测。
（6）院质量检验部门对本测区的过程产品和最终产品实施了检查和监督。
7 质量检查
（1）选点、埋石： 对构网分布合理性，点位选址的通视情况、长久保存可能性的检查，埋石情况与技术要求的符合性全面检查。全部点位在选埋时，由部门检查人员跟踪检查，院部检查人员进行了巡视抽检。
（2）平差计算： 起算数据的准确性和有效性检查，对所采用的观测数据的有效性和正确性的检查，对平差过程和结果是否符合技术要求的检查。
（3） 图件质量： 图面美观性、整洁性检查和图面要素、数学精度检查。
（4）成果资料： 对资料全面性、准确性、整齐美观进行了检查。
8 结束语
有工程实例证明，在铁矿地质勘查工程测量中，采用 GPS 全球定位测量等先进技术，选择比较合理的作业方式，科学组织、全力以赴，通过全体员工的艰苦奋战，在短短的 3 个月时间里，完成了 D 级 GPS 控制测量 16 点，E 级 GPS 控制测量 48 点，1 ∶ 1000 数字化地形图20km2，鉆孔放样 68 处，钻孔定测 59 个，槽探工程138 处，勘探线剖面测量 60km。短时间内完成大量测绘任务，可以为地勘详查提供实时、高质量的测绘成果。高效的测绘工作取决于周密的工作计划、高端的测量技术以及全体员工吃苦耐劳的精神。
参考文献
［1］ GB/T 18314 － 2001，全球定位系统（ GPS） 测量规范［S］．
［2］ GB/T18341 －2001，地质矿产勘查测量规范［S］．
［3］ 甘肃省地矿局二勘院 . TPC/QWG009，地形测量作业指导书［S］．
［4］潘秋臣.勘探线网的测设与钻探工程测量[J].科技资讯，.2007（19）.
［5］郑汉球，洪立波，陶福海.工程测量技术的发展和我们的对策[J].北京测绘，1996（1）.