摘要：煤炭是最常見的能源之一。隨著國(guó)家實(shí)施能源戰(zhàn)略計(jì)劃，煤炭資源在發(fā)電等方面的需求量特別大。靜態(tài)控制測(cè)量的目的是解決煤礦無(wú)控制點(diǎn)難以開展測(cè)繪、勘查等工作的問(wèn)題。在對(duì)煤礦進(jìn)行礦山測(cè)量時(shí)，需要建立礦山測(cè)量控制系統(tǒng)，需要從國(guó)家C級(jí)控制點(diǎn)處將坐標(biāo)引至礦區(qū)。完成靜態(tài)控制測(cè)量后，可以為礦山更好地完成測(cè)量勘查工作提供基礎(chǔ)控制點(diǎn)坐標(biāo)，大大節(jié)約煤礦勘探時(shí)間和成本。[wl2]

關(guān)鍵詞：靜態(tài)測(cè)量 控制測(cè)量 控制點(diǎn) 煤礦

Application Analysis of Static Control Measurement Technology in Coal Mine Exploration

——Taking Xiaochonghe Coal Mine in Panzhou City as an Example

CHEN Hongtao

Guizhou Coalfield Geological Bureau 159th Team， Liupanshui， Guizhou Province， 553599 China

Abstract： Coal is one of the most common energy sources. With the implementation of the national energy strategy plan， there is a particularly high demand for coal resources in areas such as power generation. The purpose of static control measurement is to solve the problem of difficult surveying， exploration and other work in coal mines without control points. When conducting mining surveys on coal mines， it is necessary to establish a mining survey control system and guide coordinates from national C-level control points to the mining area. After completing the static control measurement， it can provide basic control point coordinates for the mine to better complete the measurement and exploration work， greatly saving coal mine exploration time and cost.[wl3]

Key Words： Static measurement; Control measurement; Control point; Coal mine

根據(jù)貴州省盤州市舊營(yíng)小沖河煤炭普查項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求，對(duì)盤州市小沖河煤炭普查項(xiàng)目范圍內(nèi)進(jìn)行靜態(tài)控制點(diǎn)的布設(shè)和施測(cè)，該測(cè)區(qū)范圍為10 km²。該礦區(qū)內(nèi)無(wú)測(cè)量控制點(diǎn)，因此，需要從國(guó)家C級(jí)控制點(diǎn)處將坐標(biāo)引至礦區(qū)內(nèi)。經(jīng)過(guò)綜合分析：為快速、準(zhǔn)確地把控制點(diǎn)坐標(biāo)引至礦區(qū)內(nèi)，本次采用全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）靜態(tài)測(cè)量技術(shù)，能夠滿足本次工作要求。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)礦區(qū)實(shí)地踏勘，可知該測(cè)區(qū)范圍北區(qū)位于樹林頭村南位八道河村，西方向位于孫家橋村東方向位于相思洞。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，需要布設(shè)3個(gè)靜態(tài)控制點(diǎn)。但經(jīng)過(guò)實(shí)地踏勘，需要布設(shè)5個(gè)靜態(tài)控制點(diǎn)^[1]。結(jié)合現(xiàn)有的有利條件，本次控制點(diǎn)沒(méi)有進(jìn)行混泥土樁的埋設(shè)，而是在比較穩(wěn)定牢固的建筑物和水泥地上直接刻設(shè)。在水泥地上刻 “十”字，以“十”字中心為目標(biāo)觀測(cè)位置，并刻 20 cm×20 cm 方框編號(hào)，用紅油漆噴繪，保證標(biāo)石能夠長(zhǎng)期保存并易于尋找。

1 靜態(tài)測(cè)量技術(shù)概述

靜態(tài)GPS控制點(diǎn)測(cè)量所采用的測(cè)量?jī)x器都是在GPS接收機(jī)靜態(tài)板塊上進(jìn)行測(cè)量定位的方法。測(cè)量時(shí)，所有觀測(cè)的靜態(tài)控制的點(diǎn)位都要組成一個(gè)和多個(gè)封閉的三角形，有助于進(jìn)一步提高定位精度^[2]。具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。[wl4]"此外，GPS 靜態(tài)測(cè)量還具有測(cè)站間不需要通視、定位精確度高、全天候、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)勢(shì)，并且在軍事、國(guó)防、交通等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

2 靜態(tài)測(cè)量技術(shù)在煤礦勘查中的應(yīng)用

盤州市小沖河煤炭普查在項(xiàng)目范圍內(nèi)進(jìn)行靜態(tài)控制點(diǎn)的布設(shè)和施測(cè)。該測(cè)區(qū)范圍為10 k㎡，該測(cè)區(qū)范圍北區(qū)位于樹林頭村南位八道河村、西方向位于孫家橋村、東方向位于相思洞。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，需要布設(shè)3個(gè)靜態(tài)控制點(diǎn)。但經(jīng)過(guò)實(shí)地踏勘，需要布設(shè)5個(gè)靜態(tài)控制點(diǎn)^[3]。

2.1 測(cè)量基準(zhǔn)選擇

在大地測(cè)量中，常用的坐標(biāo)系形式有空間直角坐標(biāo)系、大地坐標(biāo)系和平面直角坐標(biāo)系。在實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量中，常用的坐標(biāo)系統(tǒng)有以下兩種。

2.1.1 國(guó)家2000大地坐標(biāo)系

國(guó)家2000大地坐標(biāo)系（CGCS2000）包含原點(diǎn)、三個(gè)坐標(biāo)軸的指向、尺度是與地球橢球4個(gè)基本常數(shù)參數(shù)，其中地球橢球的4個(gè)基本常數(shù)參數(shù)包含長(zhǎng)半軸、扁率、地心引力常數(shù)和自轉(zhuǎn)角速度）

有關(guān)參數(shù)值：長(zhǎng)半軸α=6 378 137 m；扁率α=298.257 222 101。2.1.2 WGS84坐標(biāo)系

WGS84坐標(biāo)系是GPS采用的坐標(biāo)系，屬于地心空間直角坐標(biāo)系。其原點(diǎn)是地球質(zhì)心，Z軸指向BIH1984.0定義的協(xié)議地球極方向，X軸指向BIH1984.0的零子午面和地球極赤道的交點(diǎn)，Y軸垂直于X軸和Z軸，X、Y、Z軸構(gòu)成右手直角坐標(biāo)系。

有關(guān)參數(shù)：長(zhǎng)半軸α=a-6 378 137 m；扁率α=1/298.25 722 210。

本次小沖河煤炭普查項(xiàng)目采用的是2000國(guó)家大地坐標(biāo)系，高程系統(tǒng)采用的是1985年國(guó)家高程基準(zhǔn)。國(guó)家C級(jí)控制點(diǎn)見表1。

2.2 控制測(cè)量數(shù)據(jù)處理

2.2.1 測(cè)量數(shù)據(jù)處理

本次靜態(tài)控制點(diǎn)測(cè)量采用邊連式的測(cè)量方法，最遠(yuǎn)的邊15 km，最近的邊2 km。因此，外業(yè)采集數(shù)據(jù)是90 min，測(cè)量數(shù)據(jù)相對(duì)穩(wěn)定^[4]。

人工判斷方法：Ratio越大越好，整數(shù)解誤差越小越好。測(cè)量數(shù)據(jù)處理步驟如下：基線處理—平差處理—網(wǎng)平差—高程擬合—形成平差報(bào)告[5]" ^[5]。測(cè)量數(shù)據(jù)如表2所示。

2.3 測(cè)量結(jié)果評(píng)價(jià)

本次控制測(cè)量，控制網(wǎng)布設(shè)合理，起算數(shù)據(jù)正確，觀測(cè)精度與平差計(jì)算精度符合技術(shù)設(shè)計(jì)要求。靜態(tài)控制測(cè)量能滿足設(shè)計(jì)要求，誤差均在限差以內(nèi)，地理精度均滿足規(guī)范要求。此外，控制測(cè)量采用了移動(dòng)站點(diǎn)位校正技術(shù)，對(duì)礦區(qū)內(nèi)所有移動(dòng)站控制點(diǎn)進(jìn)行了100%檢查，并查驗(yàn)了控制點(diǎn)規(guī)范是否滿足要求。這一措施不僅提高了測(cè)量的可靠性，也增強(qiáng)了控制點(diǎn)的穩(wěn)定性^［6］。為了進(jìn)一步驗(yàn)證靜態(tài)測(cè)量的精度，抽取控制點(diǎn)靜態(tài)測(cè)量的邊進(jìn)行檢測(cè)，每一項(xiàng)邊長(zhǎng)都滿足規(guī)范的要求。檢查人員外業(yè)實(shí)測(cè)進(jìn)行精度統(tǒng)計(jì)，均滿足規(guī)范要求。本次靜態(tài)控制測(cè)量等各子項(xiàng)均符合國(guó)家有關(guān)規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，可以提交使用。

3 GPS基線向量網(wǎng)平差

在一般情況下，多個(gè)同步觀測(cè)站之間的觀測(cè)數(shù)據(jù)，經(jīng)基線向量解算后，用戶所獲得的結(jié)果一般是觀測(cè)站之間的基線向量及其方差與協(xié)方差，再者，在某一區(qū)域的測(cè)量工作中，用戶可能投入的接收機(jī)數(shù)總是有限的，所以，當(dāng)布設(shè)的 GPS網(wǎng)點(diǎn)數(shù)較多時(shí)，則需在不同的時(shí)段按照預(yù)先的作業(yè)計(jì)劃，多次進(jìn)行觀測(cè)^[7]。而GPS 解算不可避免地會(huì)帶來(lái)誤差、粗差以及不合格解。在這種情況下，為了提高定位結(jié)果的可靠性，通常需將不同時(shí)段觀測(cè)的基線向量連接成網(wǎng)，并通過(guò)觀測(cè)量的整體平差，以提高定位結(jié)果的精度。這樣構(gòu)成的 GPS網(wǎng)，將含有許多閉合條件，整體平差的目的，在于清除這些閉合條件的不符值，并建立網(wǎng)的基準(zhǔn)^[8]。

另外，不管是靜態(tài)解算還是動(dòng)態(tài)解算，都是在 WGS-84 坐標(biāo)系下進(jìn)行的，而已有的經(jīng)典地面控制網(wǎng)規(guī)模大，資料豐富?；蛘哂脩糁贿M(jìn)行小范圍的測(cè)量，需要的僅僅是局部平面坐標(biāo)^[9]。加之，GPS單點(diǎn)定位的坐標(biāo)精度較低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足高精度測(cè)量的要求。而且，通常用戶需要的是國(guó)家坐標(biāo)系下的大地坐標(biāo)（或投影坐標(biāo)）或地方坐標(biāo)系下的投影坐標(biāo)，高程坐標(biāo)也不再是大地高（橢球高），而是水準(zhǔn)高（正高）。有時(shí)還需要通過(guò)高精度GPS網(wǎng)與經(jīng)典地面網(wǎng)的聯(lián)合處理，加強(qiáng)和改善經(jīng)典地面網(wǎng)，以滿足用戶的需要^[10]。這樣就需要將WGS-84之間的坐標(biāo)增量轉(zhuǎn)換到大地坐標(biāo)中去，從而得到用戶所需要的坐標(biāo)。由于坐標(biāo)系之間的系統(tǒng)參數(shù)不一樣以及水準(zhǔn)異常等原因，這種轉(zhuǎn)換理所當(dāng)然地會(huì)帶來(lái)誤差^[11]。

根據(jù)平差所進(jìn)行的坐標(biāo)空間，可將 GPS 網(wǎng)平差分為三維平差和二維平差。根據(jù)平差時(shí)所采用的觀測(cè)值和起算數(shù)據(jù)的數(shù)量和類型，可將平差分為無(wú)約束平差約束平差和聯(lián)合平差等。

4 結(jié)論

綜上所述，相較于傳統(tǒng)測(cè)量方法，GPS 靜態(tài)測(cè)量能夠在較短時(shí)間內(nèi)完成測(cè)量任務(wù)^[7]，可以被廣泛應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查、軍事、航海、交通等行業(yè)，能夠提供精確的測(cè)繪數(shù)據(jù)，更好地滿足工作的需要。根據(jù)本次測(cè)量，可以得出以下結(jié)論。

（1）本次靜態(tài)測(cè)量技術(shù)的測(cè)量數(shù)據(jù)結(jié)果精確，滿足煤礦勘查所需的數(shù)據(jù)要求。靜態(tài)控制技術(shù)具有快速、精準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)，大大縮短了測(cè)量時(shí)間，節(jié)約了成本。

（2）實(shí)踐證明，靜態(tài)測(cè)量控制技術(shù)可被廣泛應(yīng)用于煤礦勘查、地災(zāi)勘查等工程勘查方面。該技術(shù)不受地形條件限制，可以在復(fù)雜地形環(huán)境下進(jìn)行測(cè)量。

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