礦山控制測量和地形圖測繪技術

張 杰

（吉林省有色金屬地質勘查局六0二隊，吉林 白山 134300）

在礦山開采時，礦山控制測量技術和地形圖測繪技術是非常重要的，技術要求也越來越高，而GPS技術也被廣泛應用于礦山測量中，應用效果較好，逐漸被大眾認可。

1 礦山控制測量

礦山控制測量是根據礦山的礦區范圍，實際的地形地貌，交通位置，以及附近收集到的已有國家高等級控制點的位置，在礦區內外布設控制點，使這些點連成控制網并覆蓋全礦區。由于礦區處在深山中，傳統的測角量邊的方法受地形、通視等諸多因素限制，工作效率低下，精度不均勻。因此，礦山控制測量我們一般選擇GPS測量的方法來做礦區的首級控制，GPS網可以滿足傳統的需求，如測角、邊角同測和測邊網等等，而且，在測量時不需要點間通視，兩個點即使視線阻隔也不會對測量造成影響。另外，GPS控制測量對圖形強度要求不高，也不需要設置在制高點上。所以，GPS網測量起來很方便，比傳統方式更加靈活，在測區內選擇合適的位置安放GPS即可進行測量[1]。后期根據實際工作需要，可通過傳統的三角測量、導線測量、GPS測量等方法進行加密。

2 礦山地形圖測繪

地形圖測繪是根據礦山測量的控制點，按照一定的比例，使用相關的符號把地形地貌繪制在圖紙上的過程。

2.1 數字化成圖技術

目前，在大比例尺的地形圖數據測繪工作中普遍會應用數字化成圖技術。

對于傳統的測繪工作而言，大比例尺地形圖的測繪具有較高難度，也是礦山地形圖測繪的重點，若是不借助數字化技術，則在處理大量的測繪數據以及計算整理信息的工作量十分龐大，不僅會延長成圖時間，而且最后制圖效果也不會很高，是無法滿足礦山測繪在精度方面的需求的。而應用數字化成圖技術，則能充分彌補傳統工作中的缺陷，且具有顯著的優勢，例如測繪結果精準度高、操作簡便易學、測得的數據能夠立即發布等等。該技術的應用主要涵蓋兩大方面，其一是內外業一體化模式，即使用測繪儀器設備來實現對外數據的收集；其二是電子平板模式。總的來說，在礦山地形圖測繪中應用數字化成圖技術，不僅能夠大幅減少測繪工作時間，還能有效避免人工測繪的誤差，使得測繪難度得以降低。

2.2 資料的收集和準備

收集測區的相關資料，包括附近已有的地形圖和一些高程控制點，并且要到現場進行核實，根據測區的情況收集相關的測量規范和需要用到的圖式符號，準備好需要的測量儀器并校準完畢[2]。

3 案例分析

3.1 控制測量

3.1.1 測區概況

測區選擇在吉林省白山市長白縣虎洞溝一帶，為中低山地形，海拔650m～850m，相對高差20m～180m，東西較低而中間高，坡度較陡，地形困難類別屬于Ⅲ類，面積大約1.3km2。

3.1.2 已有資料利用情況

礦區附近有三個國家等級三角點，其中二等點2個，三等點1個，經過實地踏勘，國家點保存完好，可以利用。

3.1.3 采用的坐標、高程及布網方式及等級

坐標系采用CGCS2000坐標系，高程采用1985年國家高程系統，中央子午線126度。

礦區內布設3個均勻分布的GPS控制點，與已知的3個控制點構成能夠覆蓋全測區的D級控制網作為首級控制，控制網采用邊聯接形式，平均邊長3Km，每時段觀測時間90分鐘。再布設4對可通視的控制點組成E級控制網作為加密控制，平均邊長1Km，每時段觀測時間60分鐘。本次測量采用的儀器為瑞德R98T型號GPS三星接收機，數量3臺。

3.1.4 精度分析

GPS網的精度指標用σ來表示，是網中相鄰點間距離的誤差，D、E級GPS網精度指標見表1。

表1 GPS網精度指標

誤差σ計算式如下：

式中：

σ-網中相鄰點間的距離中誤差（mm）；

a-固定誤差（mm）；

b-比例誤差（ppm）；

D-相鄰點間的距離（km）。

R98T接收機平面固定誤差a=2.5mm、高程固定誤差a=5mm、b=1ppm。E級控制網平均邊長1km，且大多相鄰控制點間距都在1km上下，故可算得相鄰點間距離中誤差水平分量σ=2.5mm、水平分量σ=5mm，達到相關規范要求；E級GPS控制網基線最弱邊相對中誤差1/165535，符合相關規范要求。

3.1.5 結論

本次控制測量網中數據相對精準，圖形強度大，成果相對可靠。因為沒有收集到礦區周邊國家水準點的成果，所以暫時采用GPS擬合搞成繼續后續步驟[3]。

3.2 地形圖測繪

作業方法、質量和有關技術數據。

（1）圖根控制測量

圖根控制點使用E級GPS控制點，野外埋設鋼筋水泥樁，并刻十字作為標石中心。根據現場實際情況，在地形陡峭、森林覆蓋嚴重、GPS信號不穩的區域可使用全站儀布設二級導線作為圖根控制點對測區控制點進行加密。

（2）實時動態測量測圖

礦區植被茂盛，因此需要等待秋季落葉后使用儀器R98T采用網絡RTK模式進行實時動態測量，同時使用全站儀對RTK信號差或精度達不到的地方進行測量，數據采集時主要以地貌特征點和主要地物點為主。地貌特征點主要指山脊、山頂、陡崖以及特殊點，地物點主要指房屋、道路、河流、電力線、散墳等，采集特征點和地物點時，繪制好野外草圖。一般地形點點間距約30m，地形變化明顯處需要加點測量。

（3）采用的成圖軟件及內業成圖

成圖所使用的軟件是南方公司開發的CASS2008。首先將所采集的數據進行備份，然后將RTK和全站儀所采集的數據進行整合，參照草圖進行連圖，生成等高線，最后對等高線進行修改，完成對圖幅的修飾。

（4）質量檢查及測圖精度分析

地形圖完成后，需要帶紙質地形圖到實地進行地形比對，同時需要對部分區域進行實地測量檢查，一般檢查點不少于3%。

表2 地形圖檢查數學精度統計表

1:2000地形圖上相鄰圖根點間的誤差應該小于下表范圍

表3 圖上地物點、高程注記點中誤差限差表

由表2可知，實測碎部點平面位置限差1.6m，高程限差1.33m。RTK在距測站3km內，初始化后固定狀態下收斂值≤5cm，通過檢查可知，地形圖外業施測和內業成圖均滿足規范要求。

4 結語

礦山控制測量和地形圖的繪制時礦山開采前的必要工作，對后續礦區開采能否順利進行有非常重要的作用，需要不斷提高相關技術，提高測量精度和可靠性，為后續工作提供方便。而GPS測量技術應用在礦山測量中，可以極大地提高工作效率，跟傳統的測量方法相比也獨特的優勢，如提高精度，減少人力勞動等等。所以需要不斷加強對GPS技術應用在礦區測量中的研究，不斷完善相關技術，促進行業的發展。