余 飛

（江西省核工業(yè)地質(zhì)局二六五大隊(duì)，江西 鷹潭 335001）

新疆多金屬礦山勢(shì)陡峻巍峨，屬高山區(qū)，海拔在2500m～3500m，高差在500m～1200m之間，地形陡峻，切割較深。區(qū)域內(nèi)屬大陸性高山氣候，日最高氣溫平均40℃，最低達(dá)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(fā)育帶，全年平均降水量為436.6mm，是金屬資源重點(diǎn)開采礦區(qū)。由于新疆多金屬礦地區(qū)交通不便，山脈縱橫，地形勘查環(huán)境惡劣，對(duì)于新疆多金屬礦地形測(cè)量具有很高的難度。目前，針對(duì)新疆多金屬礦地形測(cè)量技術(shù)研究中，普遍存在覆蓋范圍小、測(cè)量時(shí)間長、采樣點(diǎn)有限以及精準(zhǔn)度不足等問題，導(dǎo)致新疆多金屬礦地形測(cè)量實(shí)際效果很難達(dá)到預(yù)期，無法實(shí)現(xiàn)高精度地形測(cè)量。GPS控制測(cè)量作為測(cè)量技術(shù)中的一種，具有自動(dòng)靈活、高效精準(zhǔn)、成本低廉的優(yōu)勢(shì)，通過結(jié)合信息技術(shù)利用同時(shí)觀測(cè)的信號(hào)進(jìn)行做差處理將倆個(gè)測(cè)站的公共誤差消除掉從而使兩個(gè)測(cè)站的相對(duì)位置（也就是基線向量）非常的準(zhǔn)確，達(dá)到控制測(cè)量的要求。GPS控制測(cè)量一經(jīng)提出，立即受到測(cè)量方面的重點(diǎn)關(guān)注[1]。在我國，針對(duì)地形測(cè)量方面的研究十分普遍，但大多數(shù)測(cè)量方法很難滿足新疆多金屬礦地形大比例尺測(cè)量的精度要求。本文通過將GPS控制測(cè)量應(yīng)用在新疆多金屬礦地形測(cè)量技術(shù)中，為新疆多金屬礦地形測(cè)量提供一個(gè)嶄新發(fā)展方向。結(jié)合路凱提出的工程測(cè)量中GPS控制測(cè)量平面與高程精度分析中表明，地形測(cè)量中GPS控制測(cè)量運(yùn)用的亮點(diǎn)之處在于通過GPS控制測(cè)量能夠?qū)y(cè)量物體的相對(duì)位置進(jìn)行精準(zhǔn)表達(dá)，實(shí)現(xiàn)地形測(cè)量[2]。本文依次為研究依據(jù)，進(jìn)行基于GPS控制測(cè)量的新疆多金屬礦地形測(cè)量技術(shù)探討，通過設(shè)計(jì)基于GPS控制測(cè)量的新疆多金屬礦地形測(cè)量技術(shù)，致力于提高新疆多金屬礦地形測(cè)量精度。

1 基于GPS控制測(cè)量的新疆多金屬礦地形測(cè)量技術(shù)

本文結(jié)合GPS控制測(cè)量為新疆多金屬礦地形測(cè)量提供的優(yōu)化方法，根據(jù)新疆多金屬礦地形特點(diǎn)，設(shè)計(jì)基于GPS控制測(cè)量的新疆多金屬礦地形測(cè)量技術(shù)具體流程為：首先，基于GPS控制測(cè)量布設(shè)GPS控制測(cè)量網(wǎng)；而后，獲取數(shù)字化地形測(cè)量數(shù)據(jù)；再通過地形測(cè)量數(shù)據(jù)處理，提取地形測(cè)量數(shù)據(jù)中的特征參數(shù)；最后，對(duì)得到的地形測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行閉合環(huán)檢驗(yàn)。上述為通過GPS控制測(cè)量進(jìn)行新疆多金屬礦地形測(cè)量信息提取的整體流程，以下將從布設(shè)測(cè)量網(wǎng)、數(shù)據(jù)獲取、信息處理以及地形測(cè)量數(shù)據(jù)檢驗(yàn)4個(gè)方面，開展基于GPS控制測(cè)量的新疆多金屬礦地形測(cè)量技術(shù)的設(shè)計(jì)，結(jié)合GPS控制測(cè)量實(shí)現(xiàn)高精度新疆多金屬礦地形測(cè)量信息的圖區(qū)。具體研究內(nèi)容，如下文所述。

1.1 布設(shè)GPS控制測(cè)量網(wǎng)

據(jù)相關(guān)調(diào)查表明，新疆多金屬礦地形平差后測(cè)角中誤差為±1.52?；诖耍敬涡陆嘟饘俚V地形測(cè)量采用GPS接收機(jī)，以新疆多金屬礦地形中平差后測(cè)角的最弱邊作為新疆多金屬礦C級(jí)GPS控制網(wǎng)的起算點(diǎn)，布設(shè)GPS控制測(cè)量網(wǎng)。設(shè)置數(shù)據(jù)采集間隔為20秒；外業(yè)觀測(cè)技強(qiáng)度因子低于10；測(cè)量時(shí)間段長度不超過60分鐘；采用的測(cè)量方式為載波相位。

1.2 獲取數(shù)字化地形測(cè)量數(shù)據(jù)

為獲取新疆多金屬礦數(shù)字化地形測(cè)量數(shù)據(jù)，在GPS控制測(cè)量網(wǎng)區(qū)域設(shè)置測(cè)量點(diǎn)，并將其作為新疆多金屬礦地形測(cè)量的結(jié)構(gòu)基準(zhǔn)，結(jié)合數(shù)字化制圖技術(shù)對(duì)該區(qū)域地形測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化儀輸入。通過對(duì)新疆多金屬礦地形測(cè)量信息智能掃描矢量化輸入，利用數(shù)字化地形測(cè)量數(shù)據(jù)中的特征點(diǎn)、線、面，確定測(cè)量參數(shù)結(jié)構(gòu)。利用Smart 3D軟件確定新疆多金屬礦地形測(cè)量參數(shù)結(jié)構(gòu)的具體流程為：首先，加載地形測(cè)量信息，引入GPS控制點(diǎn)以及相關(guān)參數(shù)；而后，采集pos數(shù)據(jù)，獲取pos數(shù)據(jù)原始坐標(biāo)；在此基礎(chǔ)上，通過空三對(duì)pos數(shù)據(jù)原始坐標(biāo)進(jìn)行加密處理；最后，提取密集點(diǎn)云，以游標(biāo)跟蹤和記錄相結(jié)合的方式對(duì)新疆多金屬礦地形測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)采集。通過得到的地形測(cè)量參數(shù)結(jié)構(gòu)，為下文地形測(cè)量數(shù)據(jù)處理提供基礎(chǔ)點(diǎn)位支持。

1.3 地形測(cè)量數(shù)據(jù)處理

基于上述獲取的數(shù)字化地形測(cè)量數(shù)據(jù)，進(jìn)行地形測(cè)量數(shù)據(jù)處理。首先，針對(duì)上述收集的數(shù)字化地形測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行自校驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)新疆多金屬礦地形的區(qū)域性劃分。而后，可以通過二次整理剩余的數(shù)據(jù)，去除邊緣模糊的數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上，通過人工解讀判斷地形測(cè)量信息的具體應(yīng)用，一方面為了提升數(shù)據(jù)在處理的準(zhǔn)確性，另一方面可為測(cè)量提供基本測(cè)量數(shù)據(jù)信息。最后，進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的提煉，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字化地形測(cè)量數(shù)據(jù)的處理。根據(jù)上述地形測(cè)量數(shù)據(jù)處理流程，為剔除重投影誤差，對(duì)重投影誤差進(jìn)行有效計(jì)算。設(shè)重投影誤差的平方和的函數(shù)表達(dá)式為，則其計(jì)算公式，如公式（1）所示。

在公式（1）中，m指的是場(chǎng)景稀疏點(diǎn)云；j指的是一個(gè)變量；v指的是最小化投影點(diǎn)；f指的是新疆多金屬礦地形測(cè)量點(diǎn)；P指的是誤匹配點(diǎn)；C指的是GPS控制測(cè)量待求參數(shù)；X指的是空間點(diǎn)坐標(biāo)；q指的是GPS控制測(cè)量網(wǎng)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(cè)量數(shù)據(jù)處理的高精度要求。

1.4 地形測(cè)量數(shù)據(jù)閉合環(huán)檢驗(yàn)

在完成地形測(cè)量數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)上，為檢查控制網(wǎng)的精度情況，還需要對(duì)地形測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行閉合環(huán)檢驗(yàn)。

地形測(cè)量數(shù)據(jù)閉合環(huán)檢驗(yàn)的具體流程為：首先，統(tǒng)計(jì)出地形測(cè)量數(shù)據(jù)中環(huán)閉合差大小，通過環(huán)閉合差大小直接反映出GPS控制測(cè)量網(wǎng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；而后，進(jìn)行三節(jié)點(diǎn)閉合環(huán)檢，也就是說在GPS控制測(cè)量網(wǎng)中，保證每條邊至少被檢查過1次；最后，根據(jù)得出的檢驗(yàn)結(jié)果，合格率在98%以上時(shí)，輸出新疆多金屬礦地形測(cè)量結(jié)果，完成地形測(cè)量數(shù)據(jù)閉合環(huán)檢驗(yàn)。

2 實(shí)例分析

2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

本文設(shè)計(jì)了如下的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，整體實(shí)驗(yàn)均在新疆多金屬礦相同環(huán)境下進(jìn)行，針對(duì)新疆多金屬礦地形開展相應(yīng)的測(cè)量工作。在新疆多金屬礦內(nèi)布置了8個(gè)控制點(diǎn)，其中4個(gè)控制點(diǎn)作為測(cè)量精度配準(zhǔn)控制點(diǎn)，剩余的4個(gè)控制點(diǎn)作為技術(shù)精度驗(yàn)證點(diǎn)。

本次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為對(duì)新疆多金屬礦地形測(cè)量相鄰點(diǎn)之間的距離平差進(jìn)行對(duì)比，設(shè)置本文基于GPS控制測(cè)量設(shè)計(jì)的測(cè)量技術(shù)為實(shí)驗(yàn)組，傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)為對(duì)照組，并采集8組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，測(cè)量相鄰點(diǎn)之間的距離平差越低證明該測(cè)量技術(shù)的測(cè)量精度也就越高。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

結(jié)合上述對(duì)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，將實(shí)驗(yàn)后收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。兩種技術(shù)下測(cè)量相鄰點(diǎn)之間的距離平差具體對(duì)比數(shù)值，如下表1所示。

表1 測(cè)量相鄰點(diǎn)之間的距離平差對(duì)比結(jié)果

通過表1可以得出結(jié)論：在地形條件及外界因素相同的條件下，本文設(shè)計(jì)的技術(shù)測(cè)量相鄰點(diǎn)之間的距離平差明顯低于實(shí)驗(yàn)對(duì)照組，其測(cè)量精度更高，可以實(shí)現(xiàn)新疆多金屬礦地形測(cè)量中的精準(zhǔn)測(cè)量。因此，可以證明文章設(shè)計(jì)的測(cè)量技術(shù)能夠滿足新疆多金屬礦地形測(cè)量的精度要求。

3 結(jié)語

本文通過對(duì)基于GPS控制測(cè)量的新疆多金屬礦地形測(cè)量技術(shù)探討，以實(shí)驗(yàn)的方式證明了GPS控制測(cè)量在新疆多金屬礦地形測(cè)量中的實(shí)用性。由于運(yùn)用GPS控制測(cè)量在地形測(cè)量的過程中，即便遭受到外界環(huán)境的干擾，但外界干擾對(duì)地形測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生的具體影響較小。因此，有理由加大GPS控制測(cè)量在新疆多金屬礦地形測(cè)量中的應(yīng)用，提升新疆多金屬礦地形測(cè)量工作的精準(zhǔn)程度。通過以上研究，希望能夠?yàn)樾陆嘟饘俚V地形測(cè)量提供一定程度上的參考與借鑒。