張智杰

煤炭地質(zhì)勘查階段分為預(yù)查、普查、詳查和勘探四個(gè)階段。在煤炭地質(zhì)勘查中的測(cè)量工作可分為控制測(cè)量，地形測(cè)量和工程測(cè)量三個(gè)方面貫穿于煤炭勘查的各階段，現(xiàn)就GPS控制測(cè)量和工程測(cè)量在煤炭勘查中的應(yīng)用與同行探討。

1 控制測(cè)量

控制測(cè)量分為首級(jí)控制、圖根控制和勘控點(diǎn)控制測(cè)量，以下以寧夏吳忠和河南輝縣等勘查區(qū)為例說(shuō)明。

1.1 首級(jí)控制測(cè)量方案

寧夏吳忠某煤勘查區(qū)為詳查階段，設(shè)計(jì)要求在32 km2內(nèi)測(cè)設(shè)15個(gè)D級(jí)GPS點(diǎn)，為滿足勘查工作和今后礦井生產(chǎn)建設(shè)的需要，要求各相鄰點(diǎn)相互通視。

1.1.1 首級(jí)控制測(cè)量的實(shí)施

本期使用4臺(tái)國(guó)產(chǎn)南方靈銳S82型大地測(cè)量型接收機(jī)，采用邊連接方式，由西向東推進(jìn)，觀測(cè)精度符合《全球定位系統(tǒng)(GPS)測(cè)量規(guī)范》，W84無(wú)約束平差精度良好，見(jiàn)表1。

表1 觀測(cè)精度要求

本次D級(jí)GPS網(wǎng)共聯(lián)測(cè)了四個(gè)已知點(diǎn)，它們分別是韋州北、十里山、煤山和周家圈南，并在這四個(gè)三等三角點(diǎn)中選擇不同的起算點(diǎn)進(jìn)行比較(見(jiàn)表2)，以檢核和確定最佳起算數(shù)據(jù)。

表2 選擇不同起算點(diǎn)比較結(jié)果 m

從表2可以看出，煤山、韋州北和十里山這三個(gè)三等點(diǎn)的精度較一致，故選擇煤山、韋州北和十里山這三個(gè)三等點(diǎn)作為D級(jí)GPS網(wǎng)二維約束平差的起算點(diǎn)。

帶權(quán)約束平差:由于測(cè)區(qū)所有觀測(cè)量都是同一類型的，均為GPS靜態(tài)解，因此可使用等權(quán)平差。在上述網(wǎng)平差中，一些外部誤差如儀器對(duì)中誤差和相位觀測(cè)值中存在的頻率誤差沒(méi)有加進(jìn)去，因而GPS解的誤差估計(jì)過(guò)小，為準(zhǔn)確估計(jì)平差中的誤差，GPS的原始誤差應(yīng)稍放大，本網(wǎng)用比例因子放大法定權(quán)。帶權(quán)約束平差后，GPS網(wǎng)參考因子為1.00，并通過(guò)x2(α=95%)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)，說(shuō)明對(duì)觀測(cè)值加權(quán)正確，平差收斂。GPS網(wǎng)在高斯平面上二維約束平差后邊長(zhǎng)相對(duì)精度、點(diǎn)位中誤差統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表3。

1.1.2 首級(jí)控制測(cè)量的精度分析

本期施測(cè)的D級(jí)GPS網(wǎng)，平均邊長(zhǎng)2 km，均勻分布于測(cè)區(qū)。GPS觀測(cè)基線邊組成的圖形結(jié)構(gòu)很強(qiáng);在北京54系平差后，平均邊長(zhǎng)相對(duì)中誤差為1/92.5萬(wàn)，點(diǎn)位中誤差平均值為0.53 cm。GPS擬合高程中誤差0.44 cm，滿足規(guī)范要求，優(yōu)于常規(guī)四等三角網(wǎng)之精度。

1.2 圖根控制

1.2.1 圖根控制設(shè)計(jì)

按照勘查階段的不同或甲方的要求，需要測(cè)繪不同比例尺的地形圖，圖根控制測(cè)量可采用RTK測(cè)量技術(shù)完成，我單位近期完成的河南輝縣某煤炭勘查區(qū)，設(shè)計(jì)20 km21∶1000和1∶2000地形測(cè)量，設(shè)計(jì)圖根點(diǎn)300個(gè)，采用全野外數(shù)字化成圖。

1.2.2 圖根控制實(shí)施

采用兩個(gè)不同基站分別觀測(cè)同一圖根點(diǎn)四次，在平面和高程不大于規(guī)范要求時(shí)，取中數(shù)作為最終結(jié)果，平面采用三角架對(duì)中，高程采用小鋼尺二次量高取中數(shù)輸入手簿。作業(yè)過(guò)程嚴(yán)格執(zhí)行《全球定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量(RTK)技術(shù)規(guī)范》，本期共施測(cè)350個(gè)圖根點(diǎn)，精度良好。

1.2.3 精度分析

在測(cè)圖過(guò)程中采用全野外數(shù)字化測(cè)圖，全站儀定向同時(shí)對(duì)各相鄰圖根點(diǎn)(包括首級(jí)控制點(diǎn))進(jìn)行了邊長(zhǎng)和方位角檢查，其精度符合《城市測(cè)量規(guī)范》要求。

1.3 勘控點(diǎn)測(cè)量

為滿足物探線端點(diǎn)、檢波點(diǎn)、放炮點(diǎn)及鉆孔平面位置的放樣和定測(cè)，按《煤田地質(zhì)勘探工程測(cè)量規(guī)范》要求，需在首級(jí)控制點(diǎn)的基礎(chǔ)上加次一級(jí)的控制點(diǎn)(5 s點(diǎn)或圖根點(diǎn))，近幾年來(lái)的實(shí)踐證明以加密到E級(jí)點(diǎn)為宜，加密程度以滿足工程測(cè)量為準(zhǔn)，邊長(zhǎng)可根據(jù)工程測(cè)量的需要按照《全球衛(wèi)星定位等系統(tǒng)(GPS)測(cè)量規(guī)范》中200m～5000m范圍內(nèi)控制。

2 工程測(cè)量

2.1 物探工程測(cè)量

外業(yè)測(cè)量時(shí)，利用RTK采用差分GPS技術(shù)，將一臺(tái)GPS接收機(jī)安置在基準(zhǔn)站上進(jìn)行觀測(cè)，根據(jù)地震工作需要和測(cè)線長(zhǎng)短制定工作計(jì)劃，基準(zhǔn)站設(shè)置在工作計(jì)劃待測(cè)線的中間位置的一個(gè)未知點(diǎn)上，基站四周地面開(kāi)闊，沒(méi)有高壓線、移動(dòng)和聯(lián)通等通訊塔，無(wú)大樹(shù)林和其他影響信號(hào)的遮擋物。

校正時(shí)采用兩點(diǎn)校正，首先在RTK處于固定解的狀態(tài)下對(duì)其中一個(gè)控制點(diǎn)進(jìn)行校正，校正后RTK手簿顯示的坐標(biāo)與已知坐標(biāo)比較，平面坐標(biāo)與高程誤差均小于0.05m時(shí)，在另一個(gè)控制點(diǎn)進(jìn)行校正。同樣在RTK處于固定解的狀態(tài)下在第二個(gè)控制點(diǎn)進(jìn)行校正，這兩個(gè)控制點(diǎn)的平面直線距離至少相差1 km。利用第二個(gè)控制點(diǎn)校正后，從而根據(jù)兩點(diǎn)校正計(jì)算出基準(zhǔn)站精密坐標(biāo)。計(jì)算出基準(zhǔn)站到衛(wèi)星的距離改正數(shù)，并由基準(zhǔn)站實(shí)時(shí)將這一數(shù)據(jù)發(fā)送出去。

在移動(dòng)站整平時(shí)，RTK手簿顯示的坐標(biāo)與已知控制點(diǎn)的平面坐標(biāo)和高程相比較，誤差小于0.03 m時(shí)，進(jìn)行RTK作業(yè)，利用RTK直接放樣每個(gè)炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)地面位置并測(cè)出其高程。

2.2 山地工程、地質(zhì)填圖及鉆探工程測(cè)量

山地工程、地質(zhì)填圖工程測(cè)量主要在煤炭勘查的普查階段，其主要工作是對(duì)野外地質(zhì)露頭點(diǎn)、地質(zhì)構(gòu)造點(diǎn)等進(jìn)行三維定位測(cè)量，同時(shí)，對(duì)開(kāi)挖的探井、探巷、探槽和老窯井口進(jìn)行三維定位測(cè)量工作。鉆探工程測(cè)量貫穿于煤炭勘查的各個(gè)階段，主要任務(wù)是對(duì)鉆孔的放樣和定測(cè)。實(shí)踐證明可以用RTK測(cè)量方法進(jìn)行。

3 結(jié)語(yǔ)

GPS測(cè)量技術(shù)符合現(xiàn)行《煤炭資源勘探工程測(cè)量規(guī)程》中“在滿足本規(guī)程精度要求的前提下，經(jīng)主管部門批準(zhǔn)，可采用本規(guī)程未列入的其他方法，并盡量采用行之有效的新技術(shù)、新方法”的要求，其精度符合國(guó)標(biāo)《全球定位系統(tǒng)(GPS)測(cè)量規(guī)范》《全球定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量(RTK)技術(shù)規(guī)范》并遠(yuǎn)高于《煤炭資源勘探工程測(cè)量規(guī)程》。其全球性、全天候、連續(xù)性、實(shí)時(shí)性、無(wú)須通視的優(yōu)勢(shì)，尤其是GPS網(wǎng)絡(luò)RTK的不斷發(fā)展和完善，使得GPS測(cè)量技術(shù)在煤炭地質(zhì)勘查中更為方便、快捷，可在煤炭地質(zhì)勘查中廣泛使用。

［1］王翠珀.GPS在撫順露天礦北幫地面變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用［J］.山西建筑，2010，36(16):358-359.