基于GPS控制測量的新疆多金屬礦地形測量技術探討

余 飛

（江西省核工業地質局二六五大隊，江西 鷹潭 335001）

新疆多金屬礦山勢陡峻巍峨，屬高山區，海拔在2500m～3500m，高差在500m～1200m之間，地形陡峻，切割較深。區域內屬大陸性高山氣候，日最高氣溫平均40℃，最低達2℃，年平均氣溫26.5℃，晝夜溫差較大，主要水系為中昆侖冰川發育帶，全年平均降水量為436.6mm，是金屬資源重點開采礦區。由于新疆多金屬礦地區交通不便，山脈縱橫，地形勘查環境惡劣，對于新疆多金屬礦地形測量具有很高的難度。目前，針對新疆多金屬礦地形測量技術研究中，普遍存在覆蓋范圍小、測量時間長、采樣點有限以及精準度不足等問題，導致新疆多金屬礦地形測量實際效果很難達到預期，無法實現高精度地形測量。GPS控制測量作為測量技術中的一種，具有自動靈活、高效精準、成本低廉的優勢，通過結合信息技術利用同時觀測的信號進行做差處理將倆個測站的公共誤差消除掉從而使兩個測站的相對位置（也就是基線向量）非常的準確，達到控制測量的要求。GPS控制測量一經提出，立即受到測量方面的重點關注[1]。在我國，針對地形測量方面的研究十分普遍，但大多數測量方法很難滿足新疆多金屬礦地形大比例尺測量的精度要求。本文通過將GPS控制測量應用在新疆多金屬礦地形測量技術中，為新疆多金屬礦地形測量提供一個嶄新發展方向。結合路凱提出的工程測量中GPS控制測量平面與高程精度分析中表明，地形測量中GPS控制測量運用的亮點之處在于通過GPS控制測量能夠對測量物體的相對位置進行精準表達，實現地形測量[2]。本文依次為研究依據，進行基于GPS控制測量的新疆多金屬礦地形測量技術探討，通過設計基于GPS控制測量的新疆多金屬礦地形測量技術，致力于提高新疆多金屬礦地形測量精度。

1 基于GPS控制測量的新疆多金屬礦地形測量技術

本文結合GPS控制測量為新疆多金屬礦地形測量提供的優化方法，根據新疆多金屬礦地形特點，設計基于GPS控制測量的新疆多金屬礦地形測量技術具體流程為：首先，基于GPS控制測量布設GPS控制測量網；而后，獲取數字化地形測量數據；再通過地形測量數據處理，提取地形測量數據中的特征參數；最后，對得到的地形測量數據進行閉合環檢驗。上述為通過GPS控制測量進行新疆多金屬礦地形測量信息提取的整體流程，以下將從布設測量網、數據獲取、信息處理以及地形測量數據檢驗4個方面，開展基于GPS控制測量的新疆多金屬礦地形測量技術的設計，結合GPS控制測量實現高精度新疆多金屬礦地形測量信息的圖區。具體研究內容，如下文所述。

1.1 布設GPS控制測量網

據相關調查表明，新疆多金屬礦地形平差后測角中誤差為±1.52。基于此，本次新疆多金屬礦地形測量采用GPS接收機，以新疆多金屬礦地形中平差后測角的最弱邊作為新疆多金屬礦C級GPS控制網的起算點，布設GPS控制測量網。設置數據采集間隔為20秒；外業觀測技強度因子低于10；測量時間段長度不超過60分鐘；采用的測量方式為載波相位。

1.2 獲取數字化地形測量數據

為獲取新疆多金屬礦數字化地形測量數據，在GPS控制測量網區域設置測量點，并將其作為新疆多金屬礦地形測量的結構基準，結合數字化制圖技術對該區域地形測量數據進行數字化儀輸入。通過對新疆多金屬礦地形測量信息智能掃描矢量化輸入，利用數字化地形測量數據中的特征點、線、面，確定測量參數結構。利用Smart 3D軟件確定新疆多金屬礦地形測量參數結構的具體流程為：首先，加載地形測量信息，引入GPS控制點以及相關參數；而后，采集pos數據，獲取pos數據原始坐標；在此基礎上，通過空三對pos數據原始坐標進行加密處理；最后，提取密集點云，以游標跟蹤和記錄相結合的方式對新疆多金屬礦地形測量數據進行精準采集。通過得到的地形測量參數結構，為下文地形測量數據處理提供基礎點位支持。

1.3 地形測量數據處理

基于上述獲取的數字化地形測量數據，進行地形測量數據處理。首先，針對上述收集的數字化地形測量數據進行自校驗，實現對新疆多金屬礦地形的區域性劃分。而后，可以通過二次整理剩余的數據，去除邊緣模糊的數據。在此基礎上，通過人工解讀判斷地形測量信息的具體應用，一方面為了提升數據在處理的準確性，另一方面可為測量提供基本測量數據信息。最后，進行數據信息的提煉，實現對數字化地形測量數據的處理。根據上述地形測量數據處理流程，為剔除重投影誤差，對重投影誤差進行有效計算。設重投影誤差的平方和的函數表達式為，則其計算公式，如公式（1）所示。

在公式（1）中，m指的是場景稀疏點云；j指的是一個變量；v指的是最小化投影點；f指的是新疆多金屬礦地形測量點；P指的是誤匹配點；C指的是GPS控制測量待求參數；X指的是空間點坐標；q指的是GPS控制測量網最佳位置。通過公式（1）可得出重投影誤差的平方和，滿足新疆多金屬礦地形測量數據處理的高精度要求。

1.4 地形測量數據閉合環檢驗

在完成地形測量數據處理的基礎上，為檢查控制網的精度情況，還需要對地形測量數據進行閉合環檢驗。

地形測量數據閉合環檢驗的具體流程為：首先，統計出地形測量數據中環閉合差大小，通過環閉合差大小直接反映出GPS控制測量網內部結構強度；而后，進行三節點閉合環檢，也就是說在GPS控制測量網中，保證每條邊至少被檢查過1次；最后，根據得出的檢驗結果，合格率在98%以上時，輸出新疆多金屬礦地形測量結果，完成地形測量數據閉合環檢驗。

2 實例分析

2.1 實驗準備

本文設計了如下的對比實驗，整體實驗均在新疆多金屬礦相同環境下進行，針對新疆多金屬礦地形開展相應的測量工作。在新疆多金屬礦內布置了8個控制點，其中4個控制點作為測量精度配準控制點，剩余的4個控制點作為技術精度驗證點。

本次實驗內容為對新疆多金屬礦地形測量相鄰點之間的距離平差進行對比，設置本文基于GPS控制測量設計的測量技術為實驗組，傳統測量技術為對照組，并采集8組實驗數據，通過將實驗數據進行對比，測量相鄰點之間的距離平差越低證明該測量技術的測量精度也就越高。

2.2 實驗結果及分析

結合上述對實驗的設計，將實驗后收集的數據進行對比分析。兩種技術下測量相鄰點之間的距離平差具體對比數值，如下表1所示。

表1 測量相鄰點之間的距離平差對比結果

通過表1可以得出結論：在地形條件及外界因素相同的條件下，本文設計的技術測量相鄰點之間的距離平差明顯低于實驗對照組，其測量精度更高，可以實現新疆多金屬礦地形測量中的精準測量。因此，可以證明文章設計的測量技術能夠滿足新疆多金屬礦地形測量的精度要求。

3 結語

本文通過對基于GPS控制測量的新疆多金屬礦地形測量技術探討，以實驗的方式證明了GPS控制測量在新疆多金屬礦地形測量中的實用性。由于運用GPS控制測量在地形測量的過程中，即便遭受到外界環境的干擾，但外界干擾對地形測量結果產生的具體影響較小。因此，有理由加大GPS控制測量在新疆多金屬礦地形測量中的應用，提升新疆多金屬礦地形測量工作的精準程度。通過以上研究，希望能夠為新疆多金屬礦地形測量提供一定程度上的參考與借鑒。