高小军
甘肃省有色金属地质勘查局兰州矿产勘查院 甘肃省兰州市 730046
摘要：本文以甘肃省陇南市武都区金坑子金矿地质详查工作为背景，对测绘技术施工方法在矿山地质勘查中的应用进行分析探讨，本项目主要工作为前期接收任务、测区踏勘、编写技设计书、选点埋石、D、E级GPS点的控制测量、平面与高程控制测量的平差计算、GPS高程拟合、地形测量以及地质工程测量等。对其精度及施工进行分析。
关键词：测绘技术，地质勘查，金坑子金矿
1测区概况
测区位于甘肃省陇南市，隶属于武都区外纳乡、月照乡，测区距武都区90公里，距康县100公里，交通较为方便。测区地处西秦岭南侧昆仑秦岭地槽褶皱地带，隶属白龙江流域中强切割山区，地貌破碎，山势较为陡峭，植被茂密，高差起伏较大，海拔2100～2400m；最低标高1270m，最大比高565.4m，一般比高200—300米。测区内水源充足，均为典型的山区雨水型河流，属长江流域白龙江水系。
为了配合甘肃省陇南市武都区金坑子金矿地质详查工作。受矿权人委托，我单位承担陇南市武都区金坑子矿区测量工程。根据《测绘技术总结规定》为依据编写了《甘肃省武都区金坑子金矿矿区测量工程专业技术总结》。主要工作为前期接收任务、测区踏勘、编写技设计书、选点埋石、D、E级GPS点的控制测量、平面与高程控制测量的平差计算、GPS高程拟合、地形测量以及地质工程测量等。完成D、E级GPS网选点埋石11点，D、E级GPS网观测与平差计算点，地形测量1.06km2，硐室测量1.49km，剖面线测量15条，地质点测量32点。
2控制网的布设方案
2.1平面控制网的布设方案
平面控制测量采用E级GPS分级布网方案。以D级点“LND618 、LND619、LND620”为起算点，采用边连式、边点混合连式布设几何图形。本测区共加密布设E级GPS网10点，其中起算点3点（位D级GPS点），新埋标石7点。各级GPS网相邻点最小距离均控制在平均边长的1/2---1/3,最大距离控制在平均距离的2—3倍，E级点至少和相邻点有1—2点通视。
2.2点名确定
控制点按统一自然序列编号。即E级GPS点点号前加等级代码“E”,为了与周围测区控制点点号区别，在代码前再加上测区名称“金坑子”的拼音字母缩写字母“JKJ”来区分，E级GPS点统一按“JK01、、、、JK07”编号。
2.3点位选埋
点位选埋时，按照《全球定位系统GPS测量规范》与《设计书》要求，控制点均选埋于交通方便，地面基础稳定，远离大功率无线电发射源200米以外，离开高压输电线路和无线电信号传送通道100米，附近没有强烈反射卫星信号的物体，视野开阔，便于观测的位置，且利于今后发展。D、E级GPD点标石规格为：上底20cm×20cm,下底40cm×40cm,高60cm的钢筋混凝土标石，中心标志采用统一加工制定的不锈钢标志，顶端中心加工成半球形，并刻有清晰的十字，周围用字模压印了“GPS控制点”和测量单位名称“兰州矿产勘查院”等字样。标石埋设时将坑底地基整平夯实，标石周围的土一层一层添埋捣实，标石面按正南正北方向放置，字头朝北。
2.4点之记绘制
控制点埋设完成以后，在现场绘制点之记，点之记绘制时尽可能量取了三个方向固定物的栓距，确实无法量取的个别点量取了2个栓距，各种注记和文字说明尽量做到言简意赅，表述清楚，点之记草图绘制完成之后经第二人检查正确无误后才能离开现场，内业在计算机上用CAD制图软件按统一格式绘制并打印出来，装订成册。
3平面坐标、高程系统与实施方案
平面控制的基础起算数据采用1980西安坐标系统3°带33带成果。采用1985年国家高程基准。本测区采用标称精度为（5mm+2ppm×D）精度的南方灵锐S86型和灵锐S86T型GPS接收机六台套进行施测。定位模式采用相对定位法。
E级GPS网测量：E级GPS网共联测10个控制点，其中起算点3个（均为D级GPS点），新埋设标石7点，同步观测时间为60分钟以上，测量时严格按照GB/T18314——2009《全球定位系统（GPS）测量规范》的要求进行，仪器精确对中整平，观测前后各量取天线高一次，两次量取的天线高差值不大于3mm时，取其平均值作为最终天线高记入手簿。在有效观测卫星总数大于4颗时，方进行数据采集，取卫星截止高度角为15°，数据采集率为10秒。
4数据处理于精度统计
4.1 GPS基线结算
基线结算时采用随机商用软件GPSPro4.5处理，该软件版本号为softwaraver4.500 20110901(可以同时进行GPS平差计算)。每个解，在求解时都考虑如下因素：电离层折射影响改正；对流层折射改正；数据处理时，卫星截止高度角15°，数据采集率为10—30秒，采用独立基线结算；15km以内的基线向量解算时采用“双差固定解”。
4.2 GPS平差计算
在基线解算结束后对基线边采用合格的“双差固定解”作为基线解算的最终结果，平差前对所有同步环、异步环及重复基线闭合差进行全面检查，均符合《GPS规范》的要求后、重复基线检核，闭合环差检核，在以上两项检核合格的条件下采用独立基线进行三维无约束平差计算。
在D级GPS网成果全部计算完成之后，进行了E级GPS网成果计算，首先在E级GPS网无约束平差确定的有效观测量的基础上，在1980西安坐标系下进行平差计算，以D级GPS点的1980西安坐标系成果作为起算数据进行E级GPS网二维约束平差计算，约束平差后提供各E级点在1980西安坐标系中的二维坐标、基线向量改正数，基线边长、方位角以及坐标、边长、方位的精度信息。
E级GPS点1980西安坐标系成果计算后，在E级GPS网无约束平差确定的有效观测量的基础上，进行了E级GPS点矿区系成果的计算，计算时以D级GPS的矿区系坐标成果作为已知数据进行E级GPS网二维约束平差计算。约束平差后提供的各E级GPS点在矿区系中的二维坐标、基线向量改正数、基线边长、方位角以及坐标、边长、方位的精度信息。
5地形测量
5.1精度控制
为满足金坑子矿区进行地质勘探工作的需要，进行了1:2000比例尺地形测图1.06km2。由于本矿区属高山地区，其坡度均超过25°以上，应规划为高山困难地区。为此采用的基本等高距是2米，地形图采用50cm×50cm正方形分幅，图幅编号采用各图幅西南角坐标千米数表示。地形测图的基本精度要求是：
图上地物点相对于临近图根点的点位中误差不得超过0.8mm，等高线的捕求点和数字高程模型格网点相对于临近图根点的高程中误差不得超过1根基本等高距。地形点的最大点位间距均保持在40—50米之间，地形图高程注记准确取位到0.1米。
本矿区地形测图采用数字化测图——即以数字形式表达地形图要素的地形成图。数字地形图的基本数据包括：控制点、居民地、交通、境界、水系、土貌、土质、植被、管线、垣栅以及其他地理信息数据。
数字地形图地理要素的选取与综合，参照相应比例尺地形图图式或编汇规范。数据质量元素包括：数据源、位置精度、属性精度、时间精度、逻辑一致性和完整性等方面。
5.2地形图的编辑处理
数字化地形图的编辑处理，是依据GPS—RTK全野外数据采集搜获得的原始数据文件后，应用南方测绘仪器公司编制的商用成图软件“CASS2008”（该软件已经实用和专家鉴定）进行数据处理、图形编辑，在计算机上将原始数据文件中的控制点数据、地形、地物点数据和检测修正数据进行分类，并分别进编辑处理，在生成等高线时，先组成DTM网确定地性线的走向和断裂线、边界线等特征线。采用等高线数据构成三角网时，则将等高线作为特征线处理。
地形图采用分层表示，分层的方法和图层的命名，均采用统一格式。根据原始数据文件，应用“CASS2008”软件，自动生成的图形或使用批处理软件生成的图形，均对其进行了必要人机交互式图形编辑
在计算机上进行DTM组网、修改、删线、连线、分幅、注记、整饬等一系列编辑处理后，生成于地面相识的图形，最后以数字的形式存盘、输出进行处理。由此可见，数字换成图的原理，就是从图形或地面信息到数字的转换，经过编辑处理、加工，再由数字到图形的转换。
6地质勘探工程测量
地质勘探工程测量，是在矿区已布设的D、E级GPS网的基础上进行施测，其平面、高程系统采用矿区系，与1:2000比例尺地形地质图完全一致。本测区施测的各项地质勘探工程测量的技术精度指标要求均按照《地质矿产勘查测量规范》（以下简称规范）中“8-1-3、8-1-4、8-1-5条文的规定执行”。
6.1勘探剖面测量
勘探线剖面测量，首先是对起始剖面点端点、剖面控制点（一下简称“剖控点”）的布设，在矿区已测制的1:2000比例尺地形地质图上选定，并经地质人员的指导，埋设标志，采用GPS-RTK联测后，作为剖面线的起始数据。自剖面起始端点按各条剖面线（点）间的距离及方位，用解析法推算其理论坐标，然后依据所推求的各剖面线端点的理论坐标，采用GPS-RTK实地精确放样测定。在所测定的剖面端点或剖控点上设站，使用SET-2130R型全站仪，采用极坐标法进行剖面端点测量，共施测剖面线15条。施测中各项内外技术精度指标均符合“规范”中相关规定要求，剖面测量的计算取至0.01m，高程采用测距三角高程导线测定，往返测较差均≤1/3基本等高距。
剖面施测完后，计算摘抄成果，以剖面左端点为零，把线上所有剖控点、测站点、剖面点及工程点的平距归算为至左端点的累积平距。并将距离和高程平差配赋后的成果摘抄以便于绘制剖面图。
6.2坑道测量
近井点的测定：采用光电测距附合导线的测量方法，按一级图根点的精度测定并埋石。
坑道导线测量：坑道导线点布设在坑道底板上（或顶板上），打入30㎝的钢钎，一般点距在20～30m之间。坑道导线的边长和高程测量，采用索佳SET210K型全站仪，用两个不同高度的反光镜分别观测距离两个测回；天顶距两个测回；高差两个测回；并加入气象改正和温度改正。坑道导线采用复测支导线法，水平角用（索佳SET210K型全站仪）往返各测一测回，往测为左角，返测为右角，左右角之和与360°之差小于45″。坑道导线的高程采用三角高程施测。
6.3钻孔定位测量及其它地质工程测量
钻孔位置的测定一般初测、复测、定测三道程序，其施测精度和技术要求同图根点。采用全站仪测距极坐标法和GPS-RTK方法测定之。
一般的探槽、探井和地质工程点的测量，采用全站仪极坐标法测定其坐标高程，其技术指标不应大于下表的规定：
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7精度质量评述
7.1质量保证体系
建立健全质量保证体系，强化质量意识，严守岗位责任制，严格遵循技术操作规程，把好各道工序的质量关，强化“自查”、“互查”、“抽查”的四查制度，是确保成果成图质量的决定因素和基础。施测前，首先对施工人员进行思想教育，干任何事情必须认真细致，一丝不苟，做到干一件事算一件事。尽可能减少返工，责任制落实到个人。平时注重对工程技术人员进行培训，组织他们认真学习各工序之现行《规范》、《图式》以及操作规程。我们的具体做法如下:
（1）人员组织：组织技术人员对“矿区测绘工程技术设计方案”进行认真的讨论，统一思想，使大家明确各道工序的技术要求和自己的岗位职责，切实掌握所应遵守的各项技术标准和实施方案以及所应达到的精度指标。
（2）检查制度：项目质量检查小组，负责对各道工序的外业原始观测成果资料在室内必须进行100%的检查或不少于10%的外业抽样检查，在没有确认上一道工序正确的情况下绝不进入下道工序应用。
（3）组织施工：重视技术设计，严格质量保证体系，作业技术上必须遵循“五统一”即:统一作业方法和作业规范；统一作业流程；统一数据来源、数据组织；统一基本控制和加密控制的实施；统一划分测图区域、分片、分组作业。
7.2技术措施
为确保符合规范要求，满足地质需要。首先要搞好设计方案，多套方案，共同讨论，做到在保证质量的前提下，省时、省力、经济。施工作业中要求“六到位”即:设备仪器到位；作业人员到位；人员培训教育到位；数字化成图内容到位；图幅分幅接边到位；四级检查到位（即:自查、互查、抽查）。
7.3质量评述
为了确保矿区测绘工程的各项成果成图资料的正确、完整和真实，满足矿山工程建设、设计、施工测量的需要，根据《工程测量成图检查验收和质量评定标准》（YB9008-98）的有关条文规定要求，对矿山测量工程项目进行质量检验和评定。
（1）资料：首先验证了资料来源、控制点数据的正确性，技术设计书的合理性，均满足《地质矿产勘查测量规范》及《测绘技术总结编写规定》规范要求。
（2）工程测量质量检查：测区首级控制，高程控制，从精度统计表中可以看出，测区GPS网的观测质量和点位中误差、边长相对中误差、高程中误差等完全符合《GPS规范》中的E级要求，网中最弱边相对中误差为1/2.6万，大多数边长相对中误差都在1/45.6万左右；再从点位中误差看，大部分在2.6mm左右，最弱点的点位中误差也只有±3.6mm；最弱点高程中误差只有±16mm。说明GPS控制网的平面控制精度和高程控制精度都比较高，完全满足地质详查勘探工作的技术要求。
勘探网布设测采用光电测距仪按图根点测量要求施测，端点及剖控点布测方法合理，精度较高，剖面测量采用光电测距仪单程观测，经验证，其高程闭合差≤0.1米，长度闭合差≤0.2米，方位闭合差≤±30″，各工程点观测均采用测距仪按极坐标法直接测定，其精度均达到《地质矿产勘查测量规范》要求。