湖南郴州桂陽金發鉛鋅礦控制測量

何小飛

（湖南有色新田嶺鎢業有限公司，湖南 郴州423000）

隨著礦區成功整合，原有的資料存在坐標系統不統一、精度不能達到生產設計要求等問題。為滿足各類工程項目需要，需布設礦區控制網。桂陽金發礦礦區位于群山之間，地形比較復雜。為更好地了解測區情況，我們搜集了測區大量的現有控制測量資料，編制了《桂陽金發礦區控制網技術設計書》。測區包括城區及其附近地區，測區控制范圍大致位于東經203°12′，北緯29°。主要工作有：①布設了GPS四等控制網，控制點13個。②布設了一條5秒導線，導線點22個。③水準聯測了三個GPS點。

1 準備工作

1.1 作業依據

（1） 2001年國家測繪局頒布的《全球定位系統（GPS）測量規范》；

（2） CH 1003 —95《測繪產品質量評定標準》；

（3） 《礦山測量規范》；

（4） GPS網精度等級：按國家四等控制網精度要求施測GPS 四等控制網；

（5） 《工程測量規范》GB50026-93

（6） 《金屬礦山測量手冊》；

1.2 已有測繪資料

測區內有GPS C級控制點三個，點號為U546、U547、U543。其中U543為聯測了Ⅱ等水準、其余兩個點聯測三等水準。此三點為80西安坐標系、85國家高程基準。5秒點2個（I538、I539），中央子午線113度30分，高程為85國家高程基準。

1.3 坐標系統的選擇

測量結果以湖南省基礎測繪處提供的U546、U547為起算點、聯測了I538、I539。工程測量一般采用3度帶坐標，用武漢大學測繪學院編制的坐標轉換軟件（Coordinatesys），對U546、U547轉換成中央子午線114度西安坐標系3度帶（38帶）坐標，I538、I539換算成中央子午線114度的54北京坐標系。控制測量投影面為大地水準面，投影到高斯平面。

表1 GPS網設計方案主要特征值

表2 水平角觀測限差

表3 四等水準測量作業限差 單位：m

表4 三角高程與四等水準測量限差比照

1.4 儀器設備和軟件

本次控制測量采用儀器：南方測繪公司的北極星9600 GPS測量系統（三臺套），萊卡TCR802.S3水準儀。

2 四等GPS網

2.1 四等GPS網的設計和觀測

2.1.1 GPS網形設計

網形設計的一般原則：

（1）GPS 網一般應通過獨立觀測邊構成閉合圖形，以增加檢核條件，提高網的可靠性。

（2）GPS 網點應盡量與原有地面控制網點相重合，以便可靠地確定 GPS 網與地面網的轉換參數。

（3）GPS 網點應考慮與水準點相重合。

（4）為便于觀測和水準聯測，GPS網點一般應設在視野開闊和容易到達的地方。

（5）為便于用經典方法聯測或擴展，可在網點附近布設一通視良好的方位點。

2.1.2 GPS網型的選擇

整個四等控制網由三個聯接三角形與一個中點七邊形組成。

2.2 外業數據處理及檢核

2.2.1 外業數據處理：外業觀測后根據自動處理基線向量的結果，檢查基線向量方差比（Ratio）、中誤差（rms）及天線高等，方差比＞3，中誤差＜40mm，參與解算的向量均符合要求。

2.2.2 外業觀測質量的檢核 ：根據《GB/T 18314-2001》，各級GPS基線精度計算公式如下：

σ：標準差，mma：固定誤差，mm；b：比例誤差，mm；D：相鄰點間距離，mm；

按《GB/T 18314-2001》 5.3條、四等控制網精度要求，取 a≤10mm；b≤10ppm；D=2.3Km（平均基線邊長）代入上式，計算得：σ=25.08mm 。

2.2.3 同步環檢驗：根據《GB/T 18314-2001》要求，其坐標分量相對閉合差應≤6ppm（1/166666）；全長相對閉合差應≤10ppm（1/100000）。經檢核全長相對閉合差最大為2.6 ppm（1/384615）（同步環153），最小為0.0ppm （同步環160），均符合要求。

2.2.4 異步環檢驗：異步環全長閉合差：

σ：標準差n：異步環邊數n=3 W≤±225mm；經檢查異步環3條基線全長閉合差最大為70.13mm（異步環152），最小為40.3mm，遠小于規定的225mm。

2.3 平差計算

基線處理成功后，即可進入軟件的網平差界面，進行WGS-84坐標系下的自由網平差及三維約束網平差。

2.3.1 GPS點WGS-84坐標系自由網平差

（1）GPS點WGS-84坐標系坐標平差及精度：按《GB/T 18314-2001》第12.5.5.3條規定，基線向量改正數：

（2）GPS點WGS-84坐標系大地坐標及其精度；WGS-84坐標點位中誤差最小為0mm；最大為2.92mm。

2.3.2 GPS點80系二維維約束平差

經平差得到結果如下：邊長中誤差最大為3.74mm，最小為2.04mm。邊長相對精度最高為1/238萬（基線GPS3-GPS2）；最低為1/93760（基線GB19-GP12），GPS點80坐標的點位中誤差最小為±0mm；最大為±3.161mm。

2.3.3 GPS網高程擬合

GPS高程網利用本次測量的四等水準點、三角高程點及已知點參與擬合。以提供的“I538”已知高程作為校核，結果相差-2mm。

3 5秒級導線測量

在測區內布設一條5秒附合導線，共11個導線點，中間與五個四等GPS控制點重合，形成多段點附合導線，形成GPS邊長與GPS網與5秒導線相互檢查的格局。

3.1 野外觀測

3.1.1 水平角觀測：采用全站儀測回法測角。執行限差如表2：

3.1.2 邊長觀測：使用全站儀器往返各測2測回，往返測量互差不大于（D為距離），經各種改正后，往返測邊長互差不大于1/20000。

3.2 原始資料及成果整理

3.2.1 確定原始資料無誤后方可進行計算。

3.2.2 水平角平均值計算。

3.3 平差處理

平差結果：最大點位誤差[A6]=0.0331（m）；最大點間誤差=0.0469（m）；最大邊長比例誤差=1/85724，平面網驗后單位權中誤差=6.64（s）。

4 高程測量

4.1 水準測量

測量四個四等水準點，根據規程規定采用往返測量。

水準測量執行的限差：四等水準測量就能夠滿足這次的水準測量需要。限差要求如表3。

4.2 三角高程測量

4.2.1 三角高程測量限差

垂直角測2個測回，儀器指標差不大于15秒，同一測回間半測回互差不大于25秒。儀器高和菱鏡高兩次量取互差不得大于4毫米，取平均值作為最后結果。

4.2.2 三角高程計算的方法

S'——經各項改正后的斜距，m；α——垂直角；i——儀器高，m；l——棱鏡高，m；R——地球平均曲率半徑，R=6371Km。

4.2.3 三角高程精度評定

三角高程與四等水準測量限差比照如表4。

5 測區坐標轉換

這次控制測量，使用的是西安坐標系，由于該測區原資料都是使用54北京坐標系，這次測量利用I538、I539兩個點聯測（此兩點為54北京坐標系）。計算出，I538至I539的方位角如下：54北京坐標方位角為：89°24′45″；80西安坐標方向角為：89°24′52″。兩坐標系方位角相差為7秒，由于礦區面積不大，所以兩坐標系換算只考慮平移，不考慮旋轉。得換算公式如下：

6 總結及展望

（1）球定位系統GPS在國內外都是非常成熟的一門技術，且優點明顯，無需通視等。此后礦里地面控制控制網和平時引點可全面推廣。

（2）邊連式的GPS靜態觀測方式適合于完成精度較高的平面控制網。控制網布設成閉合形式 ，有利于進行重復觀測邊的互差檢核以及獨立閉合環閉合差的檢核。

（3）S網內必須有足夠多已知高程點參與擬合，6個為宜，且必須在網內分布均勻。

（4）角高程只要嚴格按規程測量完全能代替四等水準。

通過本次控制測量，我體會到了原來的單一的礦山測量還遠不能滿足工作中的需要.地面的控制需要的平差及各項改正等是我們原來在礦山測量中很少應用的.通過這次GPS的控制測量，讓我體會到了科技先進對測量工作的幫助.我要繼續努力學習、工作，在學習中，提高自己的理論水平；在工作中，豐富自己的測量經驗。從而使自己的測量水平不斷提高，去挑戰更加困難的測量工作。