河南省新密煤田某详查区平面控制测量方法

2010-09-14王志武

地质装备 2010年3期

关键词：煤田测区外业

王志武

(河南省煤田地质局一队河南新郑 451100)

河南省新密煤田某详查区平面控制测量方法

王志武

(河南省煤田地质局一队河南新郑 451100)

为了满足大比例尺测图和煤田地质勘探工程测量的需要,本文讨论了在煤田地质详查区建立控制点的精度要求,根据该精度要求和相关规范建立了控制网,平差和精度评定表明GPS定位是建立煤田地质详查区平面控制网的最优方法之一,同时指出了 GPS测量应注意的问题,得出了有益的结论。

煤田地质控制测量 GPS

1 引言

某详查区位于河南省新郑市、长葛市和尉氏县三个县市的交界处,地理坐标为东径113°42′24″～113°52′50″,北纬34°19′04″～34°22′45″。京广铁路、京珠高速公路在区内南北穿过,107国道和郑(州)—平(顶山)—南(阳)省道在测区西部南北经过,登杞地方铁路在测区北部东西向擦边而过。郑州国际机场在测区北部约23公里处,交通十分方便,进出测区方便快捷。本区属暖温带大陆性干旱性季风气候,年均气温15.7℃,冻土期为每年的12月至次年的3月份,冻结深度10～15cm,积雪最大厚度20cm。区内有双洎河呈南东流向穿过,总体地势西高东低,比较平坦,平均海拔标高110m。

本区平面控制测量的任务是完成E级 GPS点25个(其中包括5个已知点),埋设标石16座,利用旧点 4个,控制面积 100km2;施测四等水准97.6km,四等水准点3个(其中埋设新点两座,利用旧点1个),E级GPS点联测四等水准15点。

2 煤田地质详查对平面控制测量精度的要求

煤田地质详查工程的测量工作主要是进行地表工程位置的布设和测定,这些工程位置的定位放样,其相关位置误差和它对邻近已知点的位置误差,一般工程不超过±20cm,主要工程不超过±10cm。如果按一般工程±20cm考虑,则工程位置点 P1的相对点位中误差和它对邻近已知点 P2的相对点位中误差为

P1或 P2的点位中误差应为:

如果工程位置是在最低一级基本控制点上进行,一般多采用经纬仪或全站仪极坐标法,将工程位置的设计坐标放到实地,或测定地面工程位置的坐标,这样其工程位置的总误差,一般是由起始误差和测量本身误差所组成,按照误差累积定律,则有:

式中:m控——最低一级基本控制点的点位中误差;

m放——工程位置点的放样中误差(一般工程要求为±5cm,主要工程要求为±2.5cm)。

对于主要工程要求更高一些,应按工程位置放样点 P1,P2的相对点位允许±10cm考虑,由上述关系式同理可得:

根据以上论证和分析,勘探区的一般工程施工放样和定线定位所需的控制精度,应以最低一级控制点的点位中误差不超过 ±5cm(相对误差 1/ 20000)的精度指标较为适合,这样,其相邻点间的相对点位中误差为7.07cm.这个精度对一般勘探区各阶段的测量工作都能满足。对于重要的工程施工放样和定线定位所需的控制精度,应以最低一级基本控制点的点位中误差不超过±2.5cm(相对误差1/ 40000)的精度指标较为适合。这样,其相邻点间对点位中误差为±3.54cm。

3 已有成果、成图资料

3.1 已有地形图

区内的地形图有以下3种,均系1954年北京坐标系和1956年黄海高程系,作为本次控制网设计、选点等施工使用。

(1)1971年总参测绘局出版的1/2.5万地形图;

(2)河南煤田地质局制印厂1988年编绘的1/万地形图;

(3)河南煤田地质局物测队1978年航测法所成的1/5千地形图。

3.2 已有平面控制点

(1)本区所用一、二等三角点系国家测绘总局所作,执行规范为《一、二、三、四等三角测量细则》。

(2)三、四等三角网由原河南煤田地质局大地测量组,总参大地三队相继于1958～1959年所作。分南、北部两次施测,作业中分别依据原地质部制定的规范和国家测绘总局制定的三角测量细则进行,北部三等网测角中误差为±0.79″,平差后方向中误差为0.66″,最弱边相对误差(未考虑起算边)为 1/ 214500。南部三等网测角中误差为±1.13″平差后为±1.52″,最弱边相对误差为(未考虑起始边)为1/86000。四等点均构成网或典型图形,平差计算采用条件分组平差,进行严密平差,各项限差均符合规范要求。1963年原国家测绘总局一分局将该区三等观测资料收集并参与统一平差,1965年出版正式成果,部分四等点经总参测绘局重新观测计算,于1965年一同出版。

4 作业依据与平面控制测量布网方案

4.1 作业依据

(1)《全球定位系统测量规范》,GB/T 18314-2001;

(2)《煤炭资源勘探工程测量规程》,1987;

(3)《测绘产品检查验收规定》,CH1002-95;

(4)《本测区技术设计书》。

4.2 坐标系选择及长度测量投影变形值估算

采用1954年北京坐标系,三度分带,高斯正形投影,带号为“38”,中央子午线114°。

(1)1000m地表长度投影到参考椭球面上的变形:

上式中:测区大地水准面与参考椭球面差距 hm= 39m;测区平均曲率半经R≈6370445m;测区平均高程 H=105m。

(2)参考椭球面上1000m长度归算到高斯平面上的变形:

△Y为测区测站点到中央子午线的垂直距离(横坐标自然值)。

(3)投影变形值:

依式(3)～(5)估算,测区东、西投影变形值见表1。

表1计算数据说明,本测区地表长度投影变形值符合规范规定的(±2.5cm)的要求。

表1 测区东、西投影变形值

4.3 平面控制布网方案

如图1所示,根据勘探设计对控制网的要求,选用E级GPS控制网。共选定了20个GPS点,GPS控制网平均边长为4.5km(勘探区内平均边长则为1.9km)。且每个点都有1～2个通视方向,便于常规测量观测时利用。

图1 平面控制布网方案

4.4 控制网选点、埋石

(1)选点

在野外进行实地选点时,均依据设计布网方案选定GPS点位,力求点位均匀分布。同时考虑点位的稳固性,便于长期保存和利用。根据 GPS测量的自身特点,避免对 GPS信号产生多路径误差的影响,点位周围比较开阔,没有大型建筑物及反射物体,同时远离大功率无线电发射源。点名与村名一致,便于寻找,与旧点重合者,其点名不变。

(2)埋石

埋设预制混凝土普通标石,顶面刻制“GPS、E、2005”等字样,中心标志用φ14×300mm钢筋,下端制成“L”形,上端制成弧状,中心钻一个 φ2×5mm小孔,标石埋置时,各层标石的标志中心在同一垂线上,其偏差不大于2mm进行分层夯实,使其稳固,并及时作了登记和委托保管书。