李保杰，劉其軍

（河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)隊(duì)，河南鄭州 450001）

淺談幾內(nèi)亞鋁土礦勘探地質(zhì)工程測(cè)量經(jīng)驗(yàn)

李保杰，劉其軍

（河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)隊(duì)，河南鄭州 450001）

針對(duì)幾內(nèi)亞鋁土礦勘探中測(cè)區(qū)面積大、工期時(shí)間緊、可利用的已知資料匱乏、作業(yè)環(huán)境惡劣等實(shí)際情況，總結(jié)了在對(duì)其進(jìn)行地質(zhì)工程測(cè)量時(shí)，其坐標(biāo)系的選擇、控制網(wǎng)的建立、地形圖的測(cè)繪及地質(zhì)勘探時(shí)的工程測(cè)量等問題的方法、經(jīng)驗(yàn)與技巧。

GPS網(wǎng)；地形圖測(cè)繪；地質(zhì)勘探工程測(cè)量

1 幾內(nèi)亞鋁土礦勘查項(xiàng)目的特點(diǎn)

經(jīng)過30多年來的改革開放，我國(guó)綜合國(guó)力和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力增強(qiáng)，國(guó)內(nèi)企業(yè)到海外投資的法律法規(guī)先后出臺(tái)，相關(guān)政策放寬，我國(guó)企業(yè)“走出去”開發(fā)國(guó)外資源步伐明顯加快。同時(shí),非洲礦業(yè)法、礦業(yè)稅費(fèi)等方面修改和礦業(yè)投資環(huán)境的改善，對(duì)與非洲有著深厚的友誼中國(guó)來說，非洲成為我國(guó)礦產(chǎn)資源“走出去”重點(diǎn)地區(qū)之一。最近幾年我國(guó)多家大中型企業(yè)在幾內(nèi)亞共和國(guó)取得了多處鋁土礦、鐵礦等礦種的勘探權(quán)。

它們的特點(diǎn)是:①面積大，少則幾十km2，多則數(shù)百甚至數(shù)千 km2；②勘探權(quán)期限短，大部分礦權(quán)的勘探期限為 3年；③勘探區(qū)氣候?yàn)闊釒Ъ撅L(fēng)型氣候，內(nèi)地為熱帶草原氣候。全境可分為 4個(gè)地貌單元：西部（下幾內(nèi)亞）為狹長(zhǎng)的沿海平原；中部（中幾內(nèi)亞）為平均海拔900 m的富塔賈隆高原，西非的3條主要河流均發(fā)源于此；東北部（上幾內(nèi)亞）為平均海拔300m的臺(tái)地；東南部為幾內(nèi)亞高原，有海拔1752m的寧巴山，為全境最高峰，年平均氣溫240-320?？碧絽^(qū)內(nèi)每年的11月進(jìn)入旱季，5月份進(jìn)入雨季。旱季高溫?zé)o雨，雨季大雨連綿?？碧絽^(qū)水系發(fā)達(dá)，河流遍布全區(qū)，旱季一般可以跨越，雨季河水暴漲，并在河流兩岸的低緩地帶形成沼澤區(qū)，車輛、人員無法出入，每年適合野外作業(yè)的時(shí)間為12月至來年的5月；④勘探區(qū)內(nèi)山路崎嶇，多年生灌木叢生，枝葉茂盛，通行甚為困難；⑤幾內(nèi)亞基礎(chǔ)測(cè)繪落后，幾乎是個(gè)空白，沒有國(guó)家基本的測(cè)量控制體系，搜集到的只有法國(guó)在70年代布設(shè)的GPS控制點(diǎn)，經(jīng)實(shí)地踏勘，絕大部分控制點(diǎn)的標(biāo)志被破壞[1]。

綜上所述，受季節(jié)影響，幾內(nèi)亞境內(nèi)的野外作業(yè)時(shí)間最多只有半年，而且勘探區(qū)內(nèi)荊棘叢生，交通困難，基礎(chǔ)測(cè)繪落后，要在 3年或者更短的時(shí)間內(nèi)完成數(shù)百甚至數(shù)千 km2的控制測(cè)量、大比例尺地形測(cè)量以及地質(zhì)勘探工程測(cè)量工作，在技術(shù)人員的組織、測(cè)量?jī)x器設(shè)備的配置、后勤保障等方面需要周密的計(jì)劃和安排。我單位通過對(duì)我國(guó)某公司在幾內(nèi)亞鋁土礦勘探項(xiàng)目的實(shí)施，在控制測(cè)量、地形測(cè)量、地質(zhì)勘探工程測(cè)量等實(shí)施中，采用GPS等先進(jìn)的測(cè)繪技術(shù)，為地質(zhì)勘探提供了強(qiáng)有力的測(cè)繪保障。同時(shí)也積累了點(diǎn)滴經(jīng)驗(yàn)，僅供參考。

2 控制網(wǎng)的建立

2.1 坐標(biāo)系的選擇

由于受到工期和野外有效作業(yè)時(shí)間的限制，我們沒有在采用什么坐標(biāo)系、什么投影及參考橢球等方面進(jìn)行無休止的論證。選擇坐標(biāo)系統(tǒng)時(shí)主要考慮以下幾個(gè)方面：①要充分考慮已有的控制資料和已有圖件的使用（搜集到的控制點(diǎn)成果和1∶50000地形圖坐標(biāo)系均為克拉克參考橢球，UTM 投影）；②無論采用什么投影，投影長(zhǎng)度變形值不能超過2.5 cm/km；③建立的GPS控制網(wǎng)經(jīng)檢查驗(yàn)證相鄰點(diǎn)點(diǎn)位中誤差應(yīng)不超過0.1 m，滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)的要求；④高程系統(tǒng)采用已有測(cè)繪成果的高程系統(tǒng)，能夠充分發(fā)揮已有1:50000地形圖的作業(yè)[2]。

基于上述幾方面的因素，勘探區(qū)采用抵償高程面的獨(dú)立平面坐標(biāo)系統(tǒng)和獨(dú)立高程系。采用克拉克參考橢球，UTM投影，高程基準(zhǔn)為WGS-72大地水準(zhǔn)面。投影高的確定方法采用試算的方法求得，即測(cè)定若干條GPS點(diǎn)之間的平距，改變GPS網(wǎng)二維平差的投影高，直至計(jì)算的邊長(zhǎng)和測(cè)定的平距相符合，然后再檢查若干條GPS邊的平距或者采用RTK對(duì)平差后的GPS點(diǎn)進(jìn)行檢核，驗(yàn)證結(jié)果和平差后的成果相符合，此時(shí)的投影高即為本測(cè)區(qū)的投影高?？焖俅_立的坐標(biāo)系統(tǒng)不僅在精度上滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)的要求，同時(shí)在速度上滿足地質(zhì)勘探工期的要求。

2.2 三、四等GPS網(wǎng)的建立

平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)是全野外數(shù)字化地形測(cè)量和地質(zhì)勘探工程測(cè)量的基礎(chǔ)。在國(guó)內(nèi)的勘探項(xiàng)目，一般都是在已經(jīng)建立控制網(wǎng)和大比例尺測(cè)圖完成后開展的。但幾內(nèi)亞的鋁土礦勘探項(xiàng)目的地質(zhì)勘探工作受工期和雨季的影響，不能像國(guó)內(nèi)的勘探項(xiàng)目一樣，按部就班地進(jìn)行。需要以最快的速度布設(shè)數(shù)百km的勘探線和數(shù)千個(gè)鉆孔的放樣，滿足數(shù)十臺(tái)修路機(jī)械及鉆機(jī)安裝調(diào)試結(jié)束后就要進(jìn)行鉆探作業(yè)的要求。在數(shù)百甚至上千 km2的范圍內(nèi)完成三等、四等平面控制網(wǎng)及高程控制網(wǎng)的布設(shè)最少需要 2個(gè)月甚至更長(zhǎng)的時(shí)間，這樣就無法保證勘探工作按期完成。

為保證地質(zhì)勘探工作的按期實(shí)施，特別是保證鉆機(jī)的如期開鉆，首先在勘探區(qū)，以四等GPS網(wǎng)的基本要求布設(shè)一部分四等GPS控制點(diǎn)，平面坐標(biāo)采用靜態(tài)GPS聯(lián)測(cè)，高程采用GPS擬合高程，在一周之內(nèi)就能完成供布設(shè)勘探線及鉆孔放樣的GPS控制點(diǎn)測(cè)量，通過全站儀檢測(cè)GPS邊長(zhǎng)或者通過RTK驗(yàn)證各控制點(diǎn)的坐標(biāo)，初步確定控制網(wǎng)的投影參數(shù)，為RTK的測(cè)量作業(yè)提供基本的控制成果和參數(shù)。

在滿足地質(zhì)勘探正常生產(chǎn)的前提下，按照規(guī)范和設(shè)計(jì)要求布設(shè)三等GPS網(wǎng)。在三等GPS控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上布設(shè)四等GPS控制網(wǎng)，在三、四等GPS網(wǎng)中，分別施測(cè)部分三、四等水準(zhǔn)點(diǎn)，沒有施測(cè)水準(zhǔn)高程的 GPS點(diǎn)采用GPS擬合高程。在布設(shè)四等GPS網(wǎng)時(shí)，把先期在勘探區(qū)布設(shè)的GPS網(wǎng)全部納入整個(gè)測(cè)區(qū)的四等GPS網(wǎng)，經(jīng)整體平差確定最終控制網(wǎng)的平差成果。為全野外數(shù)字化測(cè)圖、勘探線剖面的施測(cè)和鉆孔等工程點(diǎn)的定測(cè)提供控制基礎(chǔ)[3]。

3 全野外數(shù)字化地形測(cè)量

我隊(duì)在2008-2010年三期勘探工程總計(jì)需要測(cè)繪1: 5 000數(shù)字化地形圖570 km2，受各種因素影響，野外作業(yè)時(shí)間總計(jì)只有9個(gè)月。受工期及其他條件的限制，采用遙感測(cè)量的方法成圖，無法保證在短時(shí)間內(nèi)為地質(zhì)勘探工作提供成圖。

綜合多種因素，1∶5 000全野外數(shù)字化地形圖的測(cè)繪決定采用RTK進(jìn)行無編碼數(shù)據(jù)采集配合實(shí)地繪制草圖，然后采用 CASS7.1中小比例尺成圖軟件編繪。由于測(cè)區(qū)除去少量的開闊地外，均為茂密的多年生灌木，給野外測(cè)量造成很大的麻煩，人員很難穿越，并且進(jìn)去后很快就迷失方向，很難按常規(guī)的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，嚴(yán)重影響測(cè)量工作的進(jìn)度，不能保證按工期要求完成所有的測(cè)量工作。在經(jīng)過認(rèn)真分析測(cè)區(qū)的地形地貌特征的基礎(chǔ)上，決定采用勘探線剖面測(cè)量、鉆孔放樣與地形數(shù)據(jù)采集同時(shí)進(jìn)行，這樣既保證地質(zhì)勘探的需要，也保證了地形圖的測(cè)繪進(jìn)度。1∶5 000地質(zhì)勘探線剖面的間距為300m（網(wǎng)度300m），利用RTK的直線放樣功能施測(cè)勘探線剖面和鉆孔放樣，同時(shí)進(jìn)行地形數(shù)據(jù)的野外采集。另外在勘探線之間（也就是150 m的間距（網(wǎng)度150 m））按直線進(jìn)行地形數(shù)據(jù)采集。沿直線進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的同時(shí)，均在直線的兩側(cè)各50m處加測(cè)地形點(diǎn)，這樣使野外地形點(diǎn)的采集密度基本上達(dá)到50m。遇到地類界、村莊、道路、河流等地物單獨(dú)測(cè)繪，并繪制草圖。采用上述作業(yè)方法在保證了地形圖的精度的同時(shí)，提前完成了3期1∶5 000地形圖的測(cè)繪、勘探線剖面測(cè)量、鉆孔放樣等工作,為整個(gè)勘探項(xiàng)目的完成奠定了基礎(chǔ)。

4 地質(zhì)勘探工程測(cè)量

4.1 地質(zhì)勘探工程測(cè)量的方法

以本勘探區(qū)四等GPS控制點(diǎn)或者加密控制點(diǎn)為控制基礎(chǔ)，采用動(dòng)態(tài) GPS（RTK）對(duì)淺井、鉆孔進(jìn)行布設(shè)和定測(cè)。均采用固定解進(jìn)行測(cè)定，禁止使用單點(diǎn)解、差分解或者浮點(diǎn)解。具體方法為：在控制點(diǎn)上設(shè)置基站，用移動(dòng)站到其他已知點(diǎn)上檢測(cè)，確認(rèn)檢測(cè)成果和已知點(diǎn)成果較差X、Y不超過5 cm，H不超過15 cm后，才能進(jìn)行施測(cè)。儀器主要參數(shù)設(shè)置如下：衛(wèi)星截止高度角≥15°；PDOP值≤4；有效觀測(cè)衛(wèi)星數(shù)≥5顆；同一基站的工作半徑不超過5 km[4]。

4.2 勘探線剖面測(cè)量

勘探線剖面的比例尺為 1∶2 000，勘探線剖面測(cè)量，采用南方靈銳S86動(dòng)態(tài)GPS的直線放樣功能沿勘探線的設(shè)計(jì)方位對(duì)地形變換點(diǎn)、地質(zhì)界限點(diǎn)等進(jìn)行測(cè)量勘探線的端點(diǎn)由地質(zhì)人員根據(jù)實(shí)際情況而定，端點(diǎn)均用油漆標(biāo)記。所有剖面點(diǎn)的定測(cè)坐標(biāo)全部達(dá)到固定解，由于RTK固定解精度達(dá)到厘米級(jí)，完全滿足規(guī)范的要求，因此剖面線沒有按規(guī)范要求加測(cè)剖控點(diǎn)[5]。成圖采用南方 CASS7.1中小比例尺成圖軟件自動(dòng)生成，然后按規(guī)范要求手工進(jìn)行修飾,成圖格式為.DWG，同時(shí)按地質(zhì)工作需要轉(zhuǎn)成MapGIS格式[6]。

5 結(jié) 語

在幾內(nèi)亞 3期鋁土礦地質(zhì)勘查工程測(cè)量中，采用GPS全球定位測(cè)量等先進(jìn)技術(shù)，選擇比較合理的作業(yè)方式，科學(xué)組織、全力以赴、不畏艱險(xiǎn)。通過全體員工的艱苦奮戰(zhàn)，在短短的9個(gè)月時(shí)間里，完成了三等GPS控制測(cè)量50點(diǎn)，四等 GPS控制測(cè)量115點(diǎn)，三、四等水準(zhǔn)測(cè)量267.5 km，1∶5 000數(shù)字化地形圖570 km2，鉆孔放樣3 575，鉆孔定測(cè)3 029個(gè)，勘探線剖面測(cè)量1 392.5 km。短時(shí)間內(nèi)完成了在國(guó)內(nèi)也難以完成的測(cè)繪工作量，為 3期的鋁土礦地質(zhì)勘探提供了實(shí)時(shí)、高質(zhì)量的測(cè)繪保障，受到我國(guó)駐幾內(nèi)亞大使、甲方及幾內(nèi)亞礦業(yè)部的高度贊揚(yáng)。

[1] 萬國(guó)博覽編寫組.萬國(guó)博覽（非洲卷）[M].呼和浩特：內(nèi)蒙古人民出版社，2004

[2] GB/T 18314-2009.全球定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)量規(guī)范[S].

[3] 李朝陽，陳龍珠，陳進(jìn)杰.基于GPS-RTK技術(shù)定測(cè)鐵路新線的鐵路探討[J].測(cè)繪通報(bào)，2005(1):42-43

[4] GB/T 18341-2001.地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量規(guī)范[S].

[5] 李勝.地質(zhì)測(cè)量工程中PTK的應(yīng)用技術(shù)[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2010(11):95-96

[6] 李曉東，郭恒茂.淺談利用CASS7.0軟件繪制地形圖和斷面圖[J].中國(guó)科技信息，2010(9):24-26

Experience on the Geological Engineering Survey in Guinea Bauxite Exploration

by LIBaojie

Exploration for bauxite in Guinea isa large survey area,shortperiod,lack of available information,and other adverse conditions.The paper summaried themethods,experienceand skillsof the coordinate system choice,controlnetwork,topographicmapping,engineering survey etc.in itsgeologicalexploration.

GPS-net,topographic survey,geologicalengineering survey（Page:114）

P258

B

1672-4623(2011)02-0114-02

2010-09-13

李保杰，工程師，主要從事地質(zhì)礦產(chǎn)測(cè)繪工作。