現代測繪技術在礦產勘查中的綜合運用

祁俊良QI Jun-liang；趙學軍ZHAO Xue-jun

（青海省核工業地質局，西寧 810016）

（Bureau of Geology for Nuclear Industry of Qinghai Province，Xining 810016，China）

0 引言

青海省核工業地質局在改期開放前期，因為發不起工資，業務荒廢導致了人心渙散，專業技術人才瓦解、流失，是新世紀西部大開發的熱潮給了地勘單位以重生的機遇。除了完成國家和地方地勘項目，從2007年起，該單位還積極開拓起了境外礦產勘查市場，承擔了老撾東泰鉀鹽礦區控制測量及地形圖測繪項目和老撾甘蒙省龍湖礦區西段鉀鎂礦詳查，各項精度指標優良，成績顯著，獲得了良好的社會效益和經濟效益，對于該單位自身的發展也是很大的促進。在市場化的蛻變過程中，現代測繪技術的引進和運用起到了舉足輕重的作用。

隨著電腦、互聯網技術的快速發展以及測量儀器的高度智能化，3S 技術（GPS、CIS、RS）集數據采集、處理、運輸、顯示于一體，成了現代測繪技術的核心，具有測繪自動化程度高、測圖精度高、圖形屬性信息豐富和圖形編輯方便等優點[1]。現代測繪技術和傳統測繪技術的綜合運用，使該單位在礦產勘查的作業速度、成果質量、效益等方面取得了豐碩的成果。

1 利用GPS 來布設工程測量控制網

無論是地質勘查和礦山開采設計，都需要建立工程測量控制網，作為各種測量的基礎。如果所勘測的礦區內已有國家控制點時，則用插網、插鎖等方法布設加密網，否則就需要建立獨立控制網了。傳統的測量技術是采用經緯儀、水準儀、大平板儀、全站儀等測量儀器來進行測繪工作，受限制的條件較多，不僅耗時長、費用高，精度也往往達不到理想的狀態。直至GPS 特別是GPS RTK 在野外測繪工作中的廣泛應用，才結束了以往一臺全站儀打天下的工作局面，乘上了現代測繪技術的高速列車，給我們的工作帶來了質的飛躍。

利用GPS 技術來布設控制網，點位的分布情況視具體的工程需要而定。一般來說，工程控制網的范圍和點位隔距都不是很大，點位選擇的靈活性較小，埋石時由于點位精度要求不是很高，可以機動處理。而當測區范圍不太大時，點位可以靈活布設，而不必考慮點距及點的通視，給測繪帶來了極大的方便。一般來說，區域面積在100km 以內的測區，聯測5-7 個高精度的已知高程點就可以了，而區域面積在100km 以上的測區，聯測8-12 個高精度的已知高程點，便可以通過高程擬合的方式來取得所有控制點的高程，必要時可以進行水準面的精化來使已知高等水準點分布均勻，GPS 擬合高程也能夠達到相應等級的水準高程的精度[2]。

使用GPS 技術布設控制網是測量作業方式的革命性飛躍，不僅提高了測繪精度，減輕了勞動強度，帶來了效益的極大的提高，也直接方便了后期的施工測量。由于GPS所具有的精度高、全天侯、測站間無需保持通視等優點，目前已大體上取代常規的測量方法，成為了建立各級控制網的主要手段。國內外實測資料的統計數據表明，由于極大地提高了工作效率和縮短了工期，用GPS 技術來建立控制網，外業費用可以節省約70%-80%左右，而且隨著GPS接收機的性價比不斷地提高，經濟效益還會顯著地提高。

2 GPS RTK 測量技術在地質礦產勘查中高精度、高效率的運用

GPS RTK 是能夠在野外實時得到厘米級定位精度的高效率測量方法，采用了載波相位動態定位技術，是GPS應用的重大里程碑。它的工作原理是將一臺GPS 接收機置于基準站上，另一臺或者是幾臺接收機置于流動站上，利用差分原理，也就是說使用地面基站為接收和解算差分發送差分信息的原理，實時提供流動站在指定坐標系中的三維定位坐標。GPS RTK 測量技術精度高，沒有累積誤差，工作模式較為簡單、定位速度高、操作方便，不需要通視，綜合效益高等特點，為工程放樣、地形測圖，和各種控制測量帶來了新曙光，極大地提高了外業作業的效率。

2.1 運用GPS RTK 技術在礦區勘查中放樣時，因為礦區的地形都很復雜，通視情況弱，而GPS RTK 可以進行遠距離作業，速度快并且不要求通視，操作方便。工作時，以一臺架設在相對較高位置的GPS 作為基準點，周圍50m范圍內不得有信號塔、高壓線等干擾，選擇一個已知點作為控制點來布設流動站，可以是一臺或者是幾臺GPS 接收機，利用電子手薄上的“點放樣”或者是“線放樣”功能進行工作。通過電子手薄的提示信息，測繪人員便可以迅速地找到放樣點，節省大量外業時間，提高工作效率。

2.2 GPS RTK 技術在礦區地形測圖中的應用。大比例尺地形圖在礦產勘查詳查階段是必不可少的，傳統的測繪方法不僅要先布設圖根點，并且還需要在通視條件下去測量碎部點，而礦產勘查區域基本上都是高山地帶，地形復雜，這就增加了測繪的難度，作業時間長、效率低下。而GPS RTK 技術不要求點間通視，測圖時，甚至只需要一個技術人員背著儀器在要測量的碎部點停留1、2 秒，同時在電子手薄上輸入特征編碼，點位精度符合要求后，把所測的區域內的地形地物點測定后，由專業的測圖軟件即可完成所需的地形圖。

實踐經驗證明，GPS RTK 測量技術在地質礦產勘查地形測量中有巨大優越性，改變了傳統測量模式，給測量手段帶來了重大的技術變革，極大地方便了地質礦產勘查測量人員的日常工作，節省了人力，縮短了成圖的周期。

2.3 GPS RTK 控制測量，是由儀器直接記錄控制點的平面坐標和高程值，實踐證明，觀測值中誤差和平均值中誤差均可以滿足《地質礦產勘查測量規范》中最弱點的點位中誤差≤±5.0cm 的要求。由于是實時確定定位精度，當點位精度達到要求時，測量人員即可停止觀測，因而極大地提高了工作效率。

3 現代測繪技術與傳統測繪技術的互補

因為GPS 測量技術具有用途廣泛、自動化程度高、定位精度高等優勢，在測量的作業速度、成果質量以及效率等方面是傳統的測量技術難以比擬的，再加之隨著國產GPS 儀器的不斷發展和完善，價格也降到普及的程度，因而使得GPS 測量技術在測繪行業得到了廣泛的推廣和運用。但是GPS 測繪技術自身存在著某些不足和局限性，比如遇到強磁場干擾、太陽黑子干擾，及超遠距離、遮擋等，對于測量質量就會有一定的影響，甚至是完全無用武之地，比如隧道、礦山坑道等測量。

礦山測量是一項復雜的、綜合性的工程技術，需要視具體的情況、分階段來采取不同的測量儀器和測繪方案，將GPS 測量技術和傳統的測量技術綜合運用，以達到最合理、最佳的效果。根據我們的實踐，鑒于GPS 技術的特點和優勢，建立工程控制網應首選GPS 方案，在進行地下工程、坑道測量中，地面首級控制網可以采用GPS 技術，在地下坑道測量中還需要經緯儀、全站儀等測量儀器來完成；在測定碎部特征作業中，大多數的情況下采用全站儀更具有優勢[2]；而放樣工程，多數情況下，GPS 技術則更具有優勢。

4 結語

雖然現代測繪技術已經有了質的飛躍，但是目前通行的測繪技術，還是存在著一個致命的弱點，那就是所有測繪作業都需要建立測量控制網，離開了控制網，任何測繪作業都無法進行。即使是最能體現當代測繪水平的GPS RTK 技術，也要利用已知控制點來設立基準站，精度受作業半徑的影響，因為離基準站越遠，測量誤差就會越大。

測繪技術的未來發展趨勢，就是能夠突破現行測繪模式的缺陷，擺脫測量控制網的束縛，實現無控制網，無基準站，無作業半徑，不受時間地域限制，在全球任何地區測量點位精度一致，且僅單人單機即完成全部的野外作業。一種全新的換代技術進入了我們的視野，那就是自由超站儀[3]。它是一種集GPS 接收處理、測角測距一體化的測繪儀器，主要由動態PPP、測角測距系統集成。這種測繪技術克服了目前普遍使用的全站儀、GPS、RTK 技術的眾多缺陷，運用廣泛，是測繪行業的升級換代產品。

總括起來說，自由超站儀具有以下幾大優勢：

①自由測繪：自由超站儀完全擺脫了控制網的束縛，隨時可以測量任何一點當前的高斯平面坐標，作業實施中，不需要設立基準站、不受作業半徑限制，單人單機即可完成，實現了自己測繪。②定位精度高、速度快：自由超站儀工作時，靜態單點定位（在待測點上觀測10 分鐘），精度可達1cm，動態單點定位（邊走邊測，每個點觀測1～3 秒鐘），精度優于30cm。③無需通視：自由超站儀將動態單點系統、測角、測距系統一體化，克服了GPS 必須頂空通視的缺限。④圖形編輯方便：自由超站儀的動態PPP 定位軟件具有自動從網上搜索和下載IGS 精密星歷和鐘差、進行非差精密定位解算等功能。⑤攜帶方便：可以直接將接收機里的數據導入移動硬盤，方便攜帶。

隨著地勘市場的競爭趨向激烈，老礦山深部和各類隱伏區的探礦難度大，急需先進、高效的技術方法來指導深部找礦，這對于中青年技術人員提出了更高的要求。只有不斷地學習、創造性的使用先進技術，才能夠適應未來的地勘工作。且行且努力！

[1]李淑燕.淺談數字化測繪技術和地質工程測量的發展應用[J].科技信息，2009，25：37.

[2]呂士花.單英杰.全站儀放樣與RTK 放樣的精度比較[J].中國科技信息，2010，1.

[3]梅曉丹，王文福，張玉娟，劉妍.基于土地二調城鎮地籍調查的超站儀應用實驗[J].地理空間信息，2012，2，1.