淺談幾內(nèi)亞鋁土礦勘探地質(zhì)工程測量經(jīng)驗

李保杰，劉其軍

（河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)隊，河南鄭州 450001）

淺談幾內(nèi)亞鋁土礦勘探地質(zhì)工程測量經(jīng)驗

李保杰，劉其軍

（河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)隊，河南鄭州 450001）

針對幾內(nèi)亞鋁土礦勘探中測區(qū)面積大、工期時間緊、可利用的已知資料匱乏、作業(yè)環(huán)境惡劣等實際情況，總結(jié)了在對其進行地質(zhì)工程測量時，其坐標(biāo)系的選擇、控制網(wǎng)的建立、地形圖的測繪及地質(zhì)勘探時的工程測量等問題的方法、經(jīng)驗與技巧。

GPS網(wǎng)；地形圖測繪；地質(zhì)勘探工程測量

1 幾內(nèi)亞鋁土礦勘查項目的特點

經(jīng)過30多年來的改革開放，我國綜合國力和國際競爭力增強，國內(nèi)企業(yè)到海外投資的法律法規(guī)先后出臺，相關(guān)政策放寬，我國企業(yè)“走出去”開發(fā)國外資源步伐明顯加快。同時,非洲礦業(yè)法、礦業(yè)稅費等方面修改和礦業(yè)投資環(huán)境的改善，對與非洲有著深厚的友誼中國來說，非洲成為我國礦產(chǎn)資源“走出去”重點地區(qū)之一。最近幾年我國多家大中型企業(yè)在幾內(nèi)亞共和國取得了多處鋁土礦、鐵礦等礦種的勘探權(quán)。

它們的特點是:①面積大，少則幾十km2，多則數(shù)百甚至數(shù)千 km2；②勘探權(quán)期限短，大部分礦權(quán)的勘探期限為 3年；③勘探區(qū)氣候為熱帶季風(fēng)型氣候，內(nèi)地為熱帶草原氣候。全境可分為 4個地貌單元：西部（下幾內(nèi)亞）為狹長的沿海平原；中部（中幾內(nèi)亞）為平均海拔900 m的富塔賈隆高原，西非的3條主要河流均發(fā)源于此；東北部（上幾內(nèi)亞）為平均海拔300m的臺地；東南部為幾內(nèi)亞高原，有海拔1752m的寧巴山，為全境最高峰，年平均氣溫240-320?？碧絽^(qū)內(nèi)每年的11月進入旱季，5月份進入雨季。旱季高溫?zé)o雨，雨季大雨連綿?？碧絽^(qū)水系發(fā)達，河流遍布全區(qū)，旱季一般可以跨越，雨季河水暴漲，并在河流兩岸的低緩地帶形成沼澤區(qū)，車輛、人員無法出入，每年適合野外作業(yè)的時間為12月至來年的5月；④勘探區(qū)內(nèi)山路崎嶇，多年生灌木叢生，枝葉茂盛，通行甚為困難；⑤幾內(nèi)亞基礎(chǔ)測繪落后，幾乎是個空白，沒有國家基本的測量控制體系，搜集到的只有法國在70年代布設(shè)的GPS控制點，經(jīng)實地踏勘，絕大部分控制點的標(biāo)志被破壞[1]。

綜上所述，受季節(jié)影響，幾內(nèi)亞境內(nèi)的野外作業(yè)時間最多只有半年，而且勘探區(qū)內(nèi)荊棘叢生，交通困難，基礎(chǔ)測繪落后，要在 3年或者更短的時間內(nèi)完成數(shù)百甚至數(shù)千 km2的控制測量、大比例尺地形測量以及地質(zhì)勘探工程測量工作，在技術(shù)人員的組織、測量儀器設(shè)備的配置、后勤保障等方面需要周密的計劃和安排。我單位通過對我國某公司在幾內(nèi)亞鋁土礦勘探項目的實施，在控制測量、地形測量、地質(zhì)勘探工程測量等實施中，采用GPS等先進的測繪技術(shù)，為地質(zhì)勘探提供了強有力的測繪保障。同時也積累了點滴經(jīng)驗，僅供參考。

2 控制網(wǎng)的建立

2.1 坐標(biāo)系的選擇

由于受到工期和野外有效作業(yè)時間的限制，我們沒有在采用什么坐標(biāo)系、什么投影及參考橢球等方面進行無休止的論證。選擇坐標(biāo)系統(tǒng)時主要考慮以下幾個方面：①要充分考慮已有的控制資料和已有圖件的使用（搜集到的控制點成果和1∶50000地形圖坐標(biāo)系均為克拉克參考橢球，UTM 投影）；②無論采用什么投影，投影長度變形值不能超過2.5 cm/km；③建立的GPS控制網(wǎng)經(jīng)檢查驗證相鄰點點位中誤差應(yīng)不超過0.1 m，滿足規(guī)范和設(shè)計的要求；④高程系統(tǒng)采用已有測繪成果的高程系統(tǒng)，能夠充分發(fā)揮已有1:50000地形圖的作業(yè)[2]。

基于上述幾方面的因素，勘探區(qū)采用抵償高程面的獨立平面坐標(biāo)系統(tǒng)和獨立高程系。采用克拉克參考橢球，UTM投影，高程基準(zhǔn)為WGS-72大地水準(zhǔn)面。投影高的確定方法采用試算的方法求得，即測定若干條GPS點之間的平距，改變GPS網(wǎng)二維平差的投影高，直至計算的邊長和測定的平距相符合，然后再檢查若干條GPS邊的平距或者采用RTK對平差后的GPS點進行檢核，驗證結(jié)果和平差后的成果相符合，此時的投影高即為本測區(qū)的投影高。快速確立的坐標(biāo)系統(tǒng)不僅在精度上滿足規(guī)范和設(shè)計的要求，同時在速度上滿足地質(zhì)勘探工期的要求。

2.2 三、四等GPS網(wǎng)的建立

平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)是全野外數(shù)字化地形測量和地質(zhì)勘探工程測量的基礎(chǔ)。在國內(nèi)的勘探項目，一般都是在已經(jīng)建立控制網(wǎng)和大比例尺測圖完成后開展的。但幾內(nèi)亞的鋁土礦勘探項目的地質(zhì)勘探工作受工期和雨季的影響，不能像國內(nèi)的勘探項目一樣，按部就班地進行。需要以最快的速度布設(shè)數(shù)百km的勘探線和數(shù)千個鉆孔的放樣，滿足數(shù)十臺修路機械及鉆機安裝調(diào)試結(jié)束后就要進行鉆探作業(yè)的要求。在數(shù)百甚至上千 km2的范圍內(nèi)完成三等、四等平面控制網(wǎng)及高程控制網(wǎng)的布設(shè)最少需要 2個月甚至更長的時間，這樣就無法保證勘探工作按期完成。

為保證地質(zhì)勘探工作的按期實施，特別是保證鉆機的如期開鉆，首先在勘探區(qū)，以四等GPS網(wǎng)的基本要求布設(shè)一部分四等GPS控制點，平面坐標(biāo)采用靜態(tài)GPS聯(lián)測，高程采用GPS擬合高程，在一周之內(nèi)就能完成供布設(shè)勘探線及鉆孔放樣的GPS控制點測量，通過全站儀檢測GPS邊長或者通過RTK驗證各控制點的坐標(biāo)，初步確定控制網(wǎng)的投影參數(shù)，為RTK的測量作業(yè)提供基本的控制成果和參數(shù)。

在滿足地質(zhì)勘探正常生產(chǎn)的前提下，按照規(guī)范和設(shè)計要求布設(shè)三等GPS網(wǎng)。在三等GPS控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上布設(shè)四等GPS控制網(wǎng)，在三、四等GPS網(wǎng)中，分別施測部分三、四等水準(zhǔn)點，沒有施測水準(zhǔn)高程的 GPS點采用GPS擬合高程。在布設(shè)四等GPS網(wǎng)時，把先期在勘探區(qū)布設(shè)的GPS網(wǎng)全部納入整個測區(qū)的四等GPS網(wǎng)，經(jīng)整體平差確定最終控制網(wǎng)的平差成果。為全野外數(shù)字化測圖、勘探線剖面的施測和鉆孔等工程點的定測提供控制基礎(chǔ)[3]。

3 全野外數(shù)字化地形測量

我隊在2008-2010年三期勘探工程總計需要測繪1: 5 000數(shù)字化地形圖570 km2，受各種因素影響，野外作業(yè)時間總計只有9個月。受工期及其他條件的限制，采用遙感測量的方法成圖，無法保證在短時間內(nèi)為地質(zhì)勘探工作提供成圖。

綜合多種因素，1∶5 000全野外數(shù)字化地形圖的測繪決定采用RTK進行無編碼數(shù)據(jù)采集配合實地繪制草圖，然后采用 CASS7.1中小比例尺成圖軟件編繪。由于測區(qū)除去少量的開闊地外，均為茂密的多年生灌木，給野外測量造成很大的麻煩，人員很難穿越，并且進去后很快就迷失方向，很難按常規(guī)的方法進行數(shù)據(jù)采集，嚴重影響測量工作的進度，不能保證按工期要求完成所有的測量工作。在經(jīng)過認真分析測區(qū)的地形地貌特征的基礎(chǔ)上，決定采用勘探線剖面測量、鉆孔放樣與地形數(shù)據(jù)采集同時進行，這樣既保證地質(zhì)勘探的需要，也保證了地形圖的測繪進度。1∶5 000地質(zhì)勘探線剖面的間距為300m（網(wǎng)度300m），利用RTK的直線放樣功能施測勘探線剖面和鉆孔放樣，同時進行地形數(shù)據(jù)的野外采集。另外在勘探線之間（也就是150 m的間距（網(wǎng)度150 m））按直線進行地形數(shù)據(jù)采集。沿直線進行數(shù)據(jù)采集的同時，均在直線的兩側(cè)各50m處加測地形點，這樣使野外地形點的采集密度基本上達到50m。遇到地類界、村莊、道路、河流等地物單獨測繪，并繪制草圖。采用上述作業(yè)方法在保證了地形圖的精度的同時，提前完成了3期1∶5 000地形圖的測繪、勘探線剖面測量、鉆孔放樣等工作,為整個勘探項目的完成奠定了基礎(chǔ)。

4 地質(zhì)勘探工程測量

4.1 地質(zhì)勘探工程測量的方法

以本勘探區(qū)四等GPS控制點或者加密控制點為控制基礎(chǔ)，采用動態(tài) GPS（RTK）對淺井、鉆孔進行布設(shè)和定測。均采用固定解進行測定，禁止使用單點解、差分解或者浮點解。具體方法為：在控制點上設(shè)置基站，用移動站到其他已知點上檢測，確認檢測成果和已知點成果較差X、Y不超過5 cm，H不超過15 cm后，才能進行施測。儀器主要參數(shù)設(shè)置如下：衛(wèi)星截止高度角≥15°；PDOP值≤4；有效觀測衛(wèi)星數(shù)≥5顆；同一基站的工作半徑不超過5 km[4]。

4.2 勘探線剖面測量

勘探線剖面的比例尺為 1∶2 000，勘探線剖面測量，采用南方靈銳S86動態(tài)GPS的直線放樣功能沿勘探線的設(shè)計方位對地形變換點、地質(zhì)界限點等進行測量勘探線的端點由地質(zhì)人員根據(jù)實際情況而定，端點均用油漆標(biāo)記。所有剖面點的定測坐標(biāo)全部達到固定解，由于RTK固定解精度達到厘米級，完全滿足規(guī)范的要求，因此剖面線沒有按規(guī)范要求加測剖控點[5]。成圖采用南方 CASS7.1中小比例尺成圖軟件自動生成，然后按規(guī)范要求手工進行修飾,成圖格式為.DWG，同時按地質(zhì)工作需要轉(zhuǎn)成MapGIS格式[6]。

5 結(jié) 語

在幾內(nèi)亞 3期鋁土礦地質(zhì)勘查工程測量中，采用GPS全球定位測量等先進技術(shù)，選擇比較合理的作業(yè)方式，科學(xué)組織、全力以赴、不畏艱險。通過全體員工的艱苦奮戰(zhàn)，在短短的9個月時間里，完成了三等GPS控制測量50點，四等 GPS控制測量115點，三、四等水準(zhǔn)測量267.5 km，1∶5 000數(shù)字化地形圖570 km2，鉆孔放樣3 575，鉆孔定測3 029個，勘探線剖面測量1 392.5 km。短時間內(nèi)完成了在國內(nèi)也難以完成的測繪工作量，為 3期的鋁土礦地質(zhì)勘探提供了實時、高質(zhì)量的測繪保障，受到我國駐幾內(nèi)亞大使、甲方及幾內(nèi)亞礦業(yè)部的高度贊揚。

[1] 萬國博覽編寫組.萬國博覽（非洲卷）[M].呼和浩特：內(nèi)蒙古人民出版社，2004

[2] GB/T 18314-2009.全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范[S].

[3] 李朝陽，陳龍珠，陳進杰.基于GPS-RTK技術(shù)定測鐵路新線的鐵路探討[J].測繪通報，2005(1):42-43

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

[5] 李勝.地質(zhì)測量工程中PTK的應(yīng)用技術(shù)[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2010(11):95-96

[6] 李曉東，郭恒茂.淺談利用CASS7.0軟件繪制地形圖和斷面圖[J].中國科技信息，2010(9):24-26

Experience on the Geological Engineering Survey in Guinea Bauxite Exploration

by LIBaojie

Exploration for bauxite in Guinea isa large survey area,shortperiod,lack of available information,and other adverse conditions.The paper summaried themethods,experienceand skillsof the coordinate system choice,controlnetwork,topographicmapping,engineering survey etc.in itsgeologicalexploration.

GPS-net,topographic survey,geologicalengineering survey（Page:114）

P258

B

1672-4623(2011)02-0114-02

2010-09-13

李保杰，工程師，主要從事地質(zhì)礦產(chǎn)測繪工作。