王宗翔，李晴晴，王小平

（江蘇省礦業(yè)工程集團(tuán)有限公司地質(zhì)勘探工程處，江蘇 徐州221131）

0 引 言

新疆賽爾七礦位于和布克賽爾蒙古自治縣和什托洛蓋鎮(zhèn)東10km處，距和布克賽爾蒙古自治縣城50km，行政區(qū)隸屬和布克賽爾蒙古自治縣和什托洛蓋鎮(zhèn)管轄，測(cè)區(qū)東西長約8km，南北寬約4～12.2km，面積約37km2.其中心地理坐標(biāo)為：東經(jīng)86°04′；北緯46°30′.測(cè)區(qū)屬典型大陸性氣候，年平均氣溫4.4～6.8°C.測(cè)區(qū)內(nèi)交通較方便。為滿足煤田地質(zhì)勘查工作需要，在勘查區(qū)內(nèi)進(jìn)行了控制測(cè)量。

1 控制測(cè)量

1.1 作業(yè)依據(jù)和已有測(cè)量成果

1）作業(yè)依據(jù)。作業(yè)依據(jù)《全球定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)量規(guī)范》（GB／T－18314－2009）［1］、《地質(zhì)礦產(chǎn)勘探測(cè)量規(guī)范》（GB／T18341－2001）［2］。

2）已有測(cè)量成果?？辈閰^(qū)附近有II等國家等級(jí)點(diǎn)1個(gè)黃羊梁子（2604），Ⅲ等國家等級(jí)點(diǎn)1個(gè)和什托洛蓋，Ⅳ等國家等級(jí)點(diǎn)1個(gè)83 420，其中黃羊梁子（2604）、83 420為Ⅳ等水準(zhǔn)高程，平面、高程精度良好。測(cè)量成果平面為1980年西安坐標(biāo)系統(tǒng)，高程為1985年國家高程基準(zhǔn)。六度分帶，帶號(hào)15，中央子午線87°.經(jīng)實(shí)地踏勘，以上國家等級(jí)點(diǎn)中心標(biāo)石完好。

1.2 網(wǎng)的圖形設(shè)計(jì)

網(wǎng)的圖形設(shè)計(jì)，雖然主要決定于用戶的要求，但是有關(guān)經(jīng)費(fèi)、時(shí)間和人力的消耗以及所需接收設(shè)備的類型、數(shù)量和后勤保障條件等，也都與網(wǎng)的圖形設(shè)計(jì)有關(guān)。對(duì)此應(yīng)當(dāng)充分加以重視，以期在滿足用戶要求的條件下，盡量減少成本。

1.2.1 設(shè)計(jì)的一般原則

1）GPS網(wǎng)一般應(yīng)采用獨(dú)立觀測(cè)邊構(gòu)成閉合圖形，例如三角形、多邊形或附和線路，以增加檢核條件，提高網(wǎng)的可靠性。

2）GPS網(wǎng)作為測(cè)量控制網(wǎng)，其相鄰點(diǎn)間基線向量的精度，應(yīng)分布均勻。

3）GPS網(wǎng)點(diǎn)應(yīng)盡量與原有地面控制網(wǎng)點(diǎn)相重合。重合點(diǎn)一般不應(yīng)少于3個(gè)（不足時(shí)應(yīng)聯(lián)測(cè)），且在網(wǎng)中應(yīng)分布均勻，以利于可靠地確定GPS網(wǎng)與地面網(wǎng)之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)。

4）GPS網(wǎng)點(diǎn)應(yīng)考慮與水準(zhǔn)點(diǎn)相重合，而非重合點(diǎn)，一般應(yīng)根據(jù)要求以水準(zhǔn)測(cè)量方法（或相當(dāng)精度的方法）進(jìn)行聯(lián)測(cè)，或在網(wǎng)中布設(shè)一定密度的水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)點(diǎn)。

5）為了便于GPS的測(cè)量觀測(cè)和水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)，GPS網(wǎng)點(diǎn)一般應(yīng)設(shè)在視野開闊和交通便利的地方。

1.2.2 基本圖形的選擇

根據(jù)GPS測(cè)量的不同用途，GPS網(wǎng)的獨(dú)立觀測(cè)邊，應(yīng)構(gòu)成一定的幾何圖形。圖形的基本形式如下：

1）三角形網(wǎng)

GPS網(wǎng)中的三角形邊由獨(dú)立觀測(cè)邊組成。根據(jù)經(jīng)典測(cè)量的經(jīng)驗(yàn)，這種圖形的幾何結(jié)構(gòu)強(qiáng)，具有良好的自檢能力，能夠有效地發(fā)現(xiàn)觀測(cè)成果的粗差，以保障網(wǎng)的可靠性。同時(shí)，經(jīng)平差后網(wǎng)中相鄰點(diǎn)間基線向量的精度分布均勻。網(wǎng)形的主要缺點(diǎn)是觀測(cè)工作量較大，尤其當(dāng)接收機(jī)的數(shù)量較少時(shí)，使觀測(cè)工作的總時(shí)間大為延長。

2）環(huán)形網(wǎng)

由若干含有多條獨(dú)立觀測(cè)邊的閉合環(huán)所組成的網(wǎng)，稱為環(huán)形網(wǎng)。網(wǎng)形與經(jīng)典測(cè)量中的導(dǎo)線網(wǎng)相似，其圖形的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度比三角網(wǎng)差，非直接觀測(cè)的基線邊精度較直接觀測(cè)邊低，相鄰點(diǎn)間的基線精度分布不均勻，優(yōu)點(diǎn)是觀測(cè)工作量較小，且具有較好的自檢性和可靠性。

3）星形網(wǎng)

星形網(wǎng)的幾何圖形簡(jiǎn)單，但其直接觀測(cè)邊之間，一般不構(gòu)成閉合圖形，其檢驗(yàn)與發(fā)現(xiàn)粗差的能力差。這種網(wǎng)的主要優(yōu)點(diǎn)，是觀測(cè)中通常只需要兩臺(tái)GPS接收機(jī)，作業(yè)簡(jiǎn)單。

賽爾七礦是一個(gè)丘陵區(qū)，且有多臺(tái)接收機(jī)同時(shí)作業(yè)，本次采用三角形網(wǎng)進(jìn)行此次控制測(cè)量。

1.3 埋設(shè)標(biāo)石

GPS點(diǎn)位應(yīng)設(shè)在易于安裝接收機(jī)、視野開闊的較高點(diǎn)上，視場(chǎng)內(nèi)不應(yīng)有高度角大于15°的成片障礙物，點(diǎn)位應(yīng)遠(yuǎn)離有整片幕墻玻璃的高大建筑物，遠(yuǎn)離大片平靜水面，以降低多路徑效應(yīng)對(duì)GPS衛(wèi)星信號(hào)的影響。還應(yīng)遠(yuǎn)離大功率無線電發(fā)射源、高壓輸電線和微波無線電信號(hào)傳送通道，以避免電磁場(chǎng)對(duì)GPS信號(hào)的干擾。GPS網(wǎng)點(diǎn)應(yīng)埋設(shè)具有中心標(biāo)志的標(biāo)石，以精確標(biāo)志定位，點(diǎn)的標(biāo)石和標(biāo)志必須穩(wěn)定、堅(jiān)固以利于長久保存和利用，并制作點(diǎn)之記。

1.4 技術(shù)難點(diǎn)和技術(shù)措施

1）起算數(shù)據(jù)的選擇

GPS控制網(wǎng)平差數(shù)據(jù)得到的是WGS－84坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，必須經(jīng)過坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換才能得到西安80系坐標(biāo)。起算數(shù)據(jù)相對(duì)精度的高低決定著整個(gè)控制網(wǎng)精度的高低，必須確保起算數(shù)據(jù)相對(duì)高精度。本次GPS E級(jí)控制測(cè)量工作的起算點(diǎn)為II、III、IV等國家等級(jí)點(diǎn)，保證了精度。

2）對(duì)原三角成果的檢驗(yàn)

對(duì)于測(cè)區(qū)而言，作為起算點(diǎn)的國家控制點(diǎn)有可能受外界因素影響，布設(shè)GPS控制網(wǎng)時(shí)應(yīng)適當(dāng)重合部分以往舊三角點(diǎn)，以檢驗(yàn)原三角點(diǎn)成果的可靠性。本次工作聯(lián)測(cè)了2個(gè)以往的GPS E級(jí)點(diǎn)，2個(gè)點(diǎn)的原平面成果與新GPS平面成果較差小于0.04 m.國家等級(jí)控制點(diǎn)間無約束平差實(shí)測(cè)基線長與理論長度的相對(duì)精度大于1／200萬；無約束平差實(shí)測(cè)國家等級(jí)控制點(diǎn)間實(shí)測(cè)高差與理論高差的較差小于0.001m.比較結(jié)果證明這些點(diǎn)沒有發(fā)生位移。

3）控制網(wǎng)的高程精度

賽爾七礦是一個(gè)丘陵區(qū)，地勢(shì)不是很平坦。受條件限制能聯(lián)測(cè)的水準(zhǔn)高程控制點(diǎn)只有兩個(gè)。因此GPS E級(jí)網(wǎng)的高程采用GPS擬合高程。

4）觀測(cè)時(shí)間的確定

外業(yè)采用五臺(tái)南方S86型GPS衛(wèi)星接收機(jī)同步觀測(cè)，每點(diǎn)觀測(cè)時(shí)間不少于45min.正常情況下控制網(wǎng)的無約束平差的點(diǎn)位誤差在5mm以內(nèi)，加上起算點(diǎn)誤差之后，點(diǎn)位誤差均小于2cm.但在觀測(cè)環(huán)境不好的情況下，適當(dāng)延長觀測(cè)時(shí)間。只有保證足夠的觀測(cè)時(shí)間，才能保證控制網(wǎng)取得高精度。

5）控制點(diǎn)選擇

GPS E級(jí)控制點(diǎn)選在便于安置接收設(shè)備和操作、視野開闊、被測(cè)衛(wèi)星高度角大于15°的地方，測(cè)點(diǎn)距無線電發(fā)射源（如電視臺(tái)、微波站等）大于400 m，距高壓輸電線大于200m，其距離點(diǎn)位附近嚴(yán)禁有強(qiáng)烈干擾衛(wèi)星信號(hào)接收的物體；點(diǎn)位地面基礎(chǔ)穩(wěn)定，且利于長期保存?？刂泣c(diǎn)地面測(cè)點(diǎn)均為混凝土普通標(biāo)石。

2 作業(yè)過程

2.1 GPS網(wǎng)觀測(cè)

1）GPS網(wǎng)與地面網(wǎng)的聯(lián)測(cè)

GPS網(wǎng)與地面網(wǎng)的聯(lián)測(cè)，可根據(jù)測(cè)區(qū)地形變化和地面控制點(diǎn)的分布而定。一般在GPS網(wǎng)中至少要重合觀測(cè)三個(gè)以上的地面控制點(diǎn)作為約束點(diǎn)。為保證GPS網(wǎng)進(jìn)行約束平差后坐標(biāo)精度的均勻性以及減少尺度比誤差影響［3］，對(duì)GPS網(wǎng)內(nèi)重合的高等級(jí)國家點(diǎn)，要適當(dāng)?shù)臉?gòu)成長邊的同步觀測(cè)環(huán)進(jìn)行觀測(cè)。

2）外業(yè)觀測(cè)

GPS觀測(cè)時(shí)，應(yīng)視衛(wèi)星信號(hào)情況、點(diǎn)位環(huán)境和基線長度等因素的影響，必要時(shí)適當(dāng)延長觀測(cè)時(shí)間。觀測(cè)過程中，人員應(yīng)盡量不靠近天線，且不要在天線附近走動(dòng)和使用對(duì)講機(jī)，使用對(duì)講機(jī)應(yīng)離天線10m以上。雷雨天氣應(yīng)停測(cè)，并卸下天線；人員應(yīng)從高地撤到堅(jiān)固的建筑物內(nèi)或低洼空地上。正確量取并記錄天線高，并要求測(cè)前、測(cè)后量取兩次，取平均值為天線高，兩次量取差值不得超過3 mm，否則應(yīng)重新設(shè)站觀測(cè)。天線高記錄不得劃改。在GPS觀測(cè)時(shí)，每個(gè)測(cè)站均要求用觀測(cè)手簿進(jìn)行記錄，記錄內(nèi)容為：點(diǎn)名、點(diǎn)號(hào)、觀測(cè)者、記錄者、天氣、日期、時(shí)間、時(shí)段、天線高、接收機(jī)編號(hào)、天線編號(hào)等，并將特殊情況記錄在備注欄內(nèi)。

2.2 數(shù)據(jù)處理

觀測(cè)結(jié)束后，采用GPS數(shù)據(jù)處理隨機(jī)軟件進(jìn)行基線向量的解算、復(fù)測(cè)基線的驗(yàn)算。先進(jìn)行二維無約束平差，要求最弱點(diǎn)位中誤差應(yīng)小于0.05m，最弱邊相對(duì)中誤差小于1／45 000.當(dāng)各種限差滿足規(guī)范要求時(shí)進(jìn)行GPS網(wǎng)的控制網(wǎng)平差計(jì)算。E級(jí)GPS網(wǎng)平差結(jié)果：自由網(wǎng)平差后點(diǎn)位中誤差最大為0.002 0m，相對(duì)誤差最大為1／77 350，高程點(diǎn)最大中誤差0.000 4m，精度滿足規(guī)范要求。

3 結(jié) 論

實(shí)踐證明：新疆賽爾七礦運(yùn)用GPS進(jìn)行控制測(cè)量，能滿足高精度定位測(cè)量的需要。與傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)相比，定位精度高、觀測(cè)時(shí)間短、操作簡(jiǎn)便，降低了外業(yè)觀測(cè)強(qiáng)度和內(nèi)業(yè)計(jì)算工作量。這種作業(yè)方式可以提高工作效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，降低成本，控制網(wǎng)的布設(shè)方法簡(jiǎn)單、靈活。此作業(yè)方式也為類似的其它勘查區(qū)進(jìn)行控制測(cè)量提供了一個(gè)很好的范例。

［1］ 中華人民共和國地質(zhì)礦產(chǎn)部.GB／T18341－2009地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量規(guī)范［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2001.

［2］ 中華人民共和國地質(zhì)礦產(chǎn)部.GB／T18314－2009全球定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)量規(guī)范［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

［3］ 周忠謨.GPS衛(wèi)星測(cè)量原理與應(yīng)用［M］.2版.北京：測(cè)繪出版社，1997.