煤矿资源勘探GPS技术运用思索

1引言

为了进一步开发哈密地区的煤炭资源，新疆哈密奥凯矿业有限公司以经济合同的形式委托我队在哈密野马泉煤田…井田开展煤矿资源勘查工作，目的是为了寻找有进一步勘探价值的煤炭基地，为该公司投资煤炭开发领域提供地质依据。根据地质勘探工作的需要，测量分队将配合普查工作完成以下的测量工作：基础控制测量，地形图测量，地质剖面线的定点定线测量，槽探、钻孔测量等。根据需要在测区布设一级GPS控制点2O个，1：5000地形图测量16km，1：25000地形图测量68km，地质剖面线测量19条，总计64km，各类工程地质勘探点100个。

2哈密地区已有成果成图资料的分析

2．1平面控制资料

I等三角点泉西北山位于测区内，II等三角点花石山，III等三角点砂石梁分别位于测区的西北角和东南角，离测区距离适中，位置合理。因此将三角点泉西北山、花石山、砂石梁作为本次控制测量的起算点使用。上述成果资料均系1954北京坐标系，六度分带坐标。其精度均满足作为本次控制测量的起算数据的精度要求。

2．2高程控制资料

利用已知三角点的高程数据作为本次高程控制测量的起算依据。

2．3成图资料

有国家总参测绘局1970年出版的1：50000彩色印刷地形图，位于4幅1：50000图接边处，图幅编号分别为1卜46—59一丙，11—46—59一丁，1卜46—7卜甲，11—46-71一乙。上述图件可作为本次勘查工作基础图件。

3．勘查依据和仪器设备及软件

3．1依据工程设计书。《地质矿产勘察规范》GB／T18341—2001《全球定位系统GPS测量规范》GB／T18314—2001《1：5000、l：1000地形图图式》GB／T5791—86《l：25000、l：50000、1：100000地形图航空摄影测量外业规范》GB／12341—90《1：5000、1：10000地形图航空摄影测量外业规范》GB／T13977—92平面坐标系统采用1954年北京坐标系，高程系统采用1956年黄海高程系。三度分带时，带号为32，中央子午线经度为96。；六度分带时，带号为l6，中央子午线经度为93。

3．2仪器设备天宝5700RTK实时动态测量系统1套(1+3模式，1台基准站，3台流动站)，天宝5700型双频GPS卫星接收机4台，徕卡TC一402型全站仪(2精度)1台，GARMIN“奇遇”手持导航型GPS接受机2部，健伍TK一378型对讲机4部，联想昭阳VS0型便携式计算机1部，卡西欧fx一4800p型可编程计算器4部。

3．3软件天宝TGOGPS测量内业解算软件，徕卡测量办公室软件，南方平差易PA2002测量平差计算软件，南方CASS5．1数字化成图软件。

3．4仪器检定天宝5700型GPS接收机和徕卡TC一402型全站仪于2006年3月也经过自治区测绘产品质量监督站鉴定合格，并且内业计算处理所用测量软件均为软件经销商授权使用的正版软件。

4．实施方案

4．1控制测量方案

4．1．1平面控制测量本次测量工作中平面控制测量可采用GPS观测的方法进行，以总参测绘局所做的三角点一泉西北山、花石山、砂石梁作为本次GPS观测的起算点，使用4台天宝5700型GPS接收机，采用边连接的布网方式，使用快速静态定位的观测方法施测20个一级GPS控制点，在进行完野外观测工作后，于室内采用天宝TGO内业解算软件对观测数据进行基线解算和平差处理。

4．1．2高程控制测量可采用GPS高程拟和方法进行高程测量，GPS高程拟和可以利用国家I等三角点“泉西北山”和国家III等三角点“砂石梁”的高程作为起算高程来进行全区的高程拟和。高程坐标系统将采用1956年黄海高程系。

4．1．3选点埋石所有GPS点位均应远离大功率无线电发射台、微波站和高压输电线，其附近均无大面积水域等，为取得良好的观测成果创造条件。整个测区共布设20个一级GPS控制点，埋石均严格按照《规范》和设计执行，标石均应稳固可靠(标石采用普通标石)易于点位长期保，编号为YMO1、YM02、……YM19、YM20。并应保证相邻控制点间互相通视，为今后在测区内进行的常规测量工作提供依据。

4．2地形图测量方案

本次地形图测量分为两种不同比例尺，分别为1：5000和1：25000，均采用航空摄影测量成图，具体方案如下：A．航测外业精度指标：平面控制相对最近等级点的平面位置中误差和对大地点高程中误差均严格按照相应规范要求执行。B．航测外业像控点的布设：本测区呈倾斜条带状，采用航线网布点，平高点布设在测区南北边线外，以控制测区实测面积为准，这样就可更好地控制和提高地形图的精度，像控点的选刺工作应严格按照GB／T13977—92《1：5000、1：10000地形图航空摄影外业规范》和GB／12341-90《1：25000、1：50000、1：100000地形图航空摄影测量外业规范》执行，在外业刺点中按照一人刺点，一人检查的规范要求进行刺点，以保证其可靠性。像控点必须目标清晰、易于判读。刺点后应立即绘制点位略图并经第二人检查，刺点者与检查者均应签名，像控卢的编号从PO1开始顺延；不得有重号(详见像控点布置图)。C．像控点联测一般采用RTK实时动态定位系统进行联测。个别RTK信号不能很好到达的地方点可采用GPS测量联测。D．航外像片调绘按照外业定性、内业定位的原则进行，直接绘在每张调绘相片上。调绘判读应准确，描绘清楚，图式符号运用恰当，各种注记准确无误，对地物地貌的取舍，以图面允许负载量和保持实地特征为原则，调绘面积线的划分应避免与线状地物重合或分割居民地和独立场地。自由边调绘面积线用红色。其余用蓝色。调绘片绘制时采用蓝、黑、棕、红4色。大车路、电力线、标准图示符号、地物注记、图外说明用黑色；陡坎、冲沟等地貌用棕色；水系、人工渠、积水、湖泊用蓝色；简易符号、不依比例的房屋、地类界用红色。为表示清晰，所有房屋及牧区的牲口圈均用红色。沿道路两侧电力线离开道路中心线小于图上5mm不表示。但应在分叉、转折处应绘一段符号以示走向。测区内通讯线只在地物稀少的山区有方位作用时才表示，其它地区不表示，地下光缆不表示。调绘地貌时一定要反映出地貌特征。土质表示一定要清楚，符号配制要合理。地名和地理名称的调查要真实，仔细、准确、无错。

4．3勘探线定点定线测量及工程点测量

本次地质勘探线的定点定线测量和各类地质工程点的测量均采用使用了载波相位差分技术的RTK实时动态定位系统进行测量，其具体操作流程概述如下：

4．3．1建立相应的坐标系统在本次使用的TSCe测量电子手簿中建立新的项目文件，输入本次测量工作要求的北京54坐标系的椭球参数和测区相应的中央子午线精度，建立一个具有于与本次工作坐标系统相同的坐标系统的项目文件。本次RTK测量的所有数据的存储、下载、编辑、处理都将这个项目文件中进行。

4．3．2对全区进行点校正为了使RTK测量的碎部点具有较高的精度因此需要在项目文件中建立一套相应的全区控制点的高程和平面的点校正，具体方法为：先在该项目文件中输入控制点相应的WGS一84坐标及其大地高度，再输入控制点相应的北京54坐标及其高程，然后在点校正功能中添加控制点的对应的WGS-84坐标及高度，和北京54坐标及高程，进行平面和垂直的点校正，建立一套与测区实际地形相符的水平平差和垂直平差关系，来提高实时动态定位的精度。

4．3．3在控制点上架设基准站，流动站进行碎部测量根据控制点布设情况将基准站架设在合适的控制点上，用TSCe手簿来启动基准站，基准站在接收到该点的卫星星历文件并进行处理后，通过与基准站相连的电台把信号发射出去，然后由流动站的天线接收，并与流动站本身自带的接收机接收到的卫星信号进行差分后处理，进行单点的实时动态定位测量。RTK电台辐射范围较大，在一个控制点就可以进行周围方圆5公里内区域的碎部测量，在测区内68平方千米的区域内，均匀地布设了20个控制点，完全可以满足不同地形条件下的工作需要，同时也为今后该矿区进行建矿和一系列改扩建工程作了充分的基础控制测量工作，为今后一系列常规的测量工作的进行打下良好的控制基础。本次采用的是RTK“1+3”测量模式，即1台基准站架设在控制点上，3台流动站分别由3组测量人员使用。采用TSCe手簿的点、线的放样功能，即先在TSCe手簿中输入要放样的点、线的坐标数据，然后流动站就使用TSCe手簿的点、线的放样功能，对要放样的点、线坐标进行自动导航，测量人员根据手簿上导航方向箭头的指引直接到达该点位，即可对该点位进行测量。

4．4地质勘探线施测方案

地质勘探线的测量采用RTK的点、线放样功能来完成，通过事先输入的剖面线端点坐标用RTK进行点放样，找到端点进行测量后再用直线放样功能对直线二的点进行放样，根据地形及地质需要在剖面线上定出地质点，剖面线上的点在实地钉木桩标定，木桩上应以红色油漆标有线号、点名，使其易于长期清晰保存，剖面线端点均应按规范要求进行埋石。

4．5钻孔、槽探施测方案

钻孔、槽探的定点测量直接采用RTK的测量点功能来完成，直接使用流动站在待测点上施测，可直接获得测量点的三维坐标。

5结束语

综上所述，GPS测量技术完全可以满足煤矿资源勘查的需要，测量精度达到规范要求。其优势在于，一方面各测量点问不需要通视，不仅快速、方便、不受地形限制，而且还省时、省力、提高了工作效率；另一方面由于基站和移动站间作用距离可达到10km以上，保证了移动站所测各点几乎具有同等的精度，避免了全站仪测量中因不通视而频繁转站带来的误差积累。基准站的选择对于RTK测量非常重要，它将直接影响到流动站的施测精度和测量速度。而且还应根据测区的实际情况选择合适的坐标转换参数求解方法。参与坐标转换的已知点应在3个以上，且分布要均匀，做到在满足精度要求的情况下，尽可能地减少外业的工作强度。通过实际测量结果来看，GPS技术与常规测绘相比具有巨大的优越性。它操作简便，灵活方便，不但可以大幅度提高测量速度，而且能够大大减小作业人员的劳动强度。