现代测绘技术在矿产勘查中的综合运用

祁俊良QI Jun-liang；赵学军ZHAO Xue-jun

（青海省核工业地质局，西宁 810016）

（Bureau of Geology for Nuclear Industry of Qinghai Province，Xining 810016，China）

0 引言

青海省核工业地质局在改期开放前期，因为发不起工资，业务荒废导致了人心涣散，专业技术人才瓦解、流失，是新世纪西部大开发的热潮给了地勘单位以重生的机遇。除了完成国家和地方地勘项目，从2007年起，该单位还积极开拓起了境外矿产勘查市场，承担了老挝东泰钾盐矿区控制测量及地形图测绘项目和老挝甘蒙省龙湖矿区西段钾镁矿详查，各项精度指标优良，成绩显著，获得了良好的社会效益和经济效益，对于该单位自身的发展也是很大的促进。在市场化的蜕变过程中，现代测绘技术的引进和运用起到了举足轻重的作用。

随着电脑、互联网技术的快速发展以及测量仪器的高度智能化，3S 技术（GPS、CIS、RS）集数据采集、处理、运输、显示于一体，成了现代测绘技术的核心，具有测绘自动化程度高、测图精度高、图形属性信息丰富和图形编辑方便等优点[1]。现代测绘技术和传统测绘技术的综合运用，使该单位在矿产勘查的作业速度、成果质量、效益等方面取得了丰硕的成果。

1 利用GPS 来布设工程测量控制网

无论是地质勘查和矿山开采设计，都需要建立工程测量控制网，作为各种测量的基础。如果所勘测的矿区内已有国家控制点时，则用插网、插锁等方法布设加密网，否则就需要建立独立控制网了。传统的测量技术是采用经纬仪、水准仪、大平板仪、全站仪等测量仪器来进行测绘工作，受限制的条件较多，不仅耗时长、费用高，精度也往往达不到理想的状态。直至GPS 特别是GPS RTK 在野外测绘工作中的广泛应用，才结束了以往一台全站仪打天下的工作局面，乘上了现代测绘技术的高速列车，给我们的工作带来了质的飞跃。

利用GPS 技术来布设控制网，点位的分布情况视具体的工程需要而定。一般来说，工程控制网的范围和点位隔距都不是很大，点位选择的灵活性较小，埋石时由于点位精度要求不是很高，可以机动处理。而当测区范围不太大时，点位可以灵活布设，而不必考虑点距及点的通视，给测绘带来了极大的方便。一般来说，区域面积在100km 以内的测区，联测5-7 个高精度的已知高程点就可以了，而区域面积在100km 以上的测区，联测8-12 个高精度的已知高程点，便可以通过高程拟合的方式来取得所有控制点的高程，必要时可以进行水准面的精化来使已知高等水准点分布均匀，GPS 拟合高程也能够达到相应等级的水准高程的精度[2]。

使用GPS 技术布设控制网是测量作业方式的革命性飞跃，不仅提高了测绘精度，减轻了劳动强度，带来了效益的极大的提高，也直接方便了后期的施工测量。由于GPS所具有的精度高、全天侯、测站间无需保持通视等优点，目前已大体上取代常规的测量方法，成为了建立各级控制网的主要手段。国内外实测资料的统计数据表明，由于极大地提高了工作效率和缩短了工期，用GPS 技术来建立控制网，外业费用可以节省约70%-80%左右，而且随着GPS接收机的性价比不断地提高，经济效益还会显著地提高。

2 GPS RTK 测量技术在地质矿产勘查中高精度、高效率的运用

GPS RTK 是能够在野外实时得到厘米级定位精度的高效率测量方法，采用了载波相位动态定位技术，是GPS应用的重大里程碑。它的工作原理是将一台GPS 接收机置于基准站上，另一台或者是几台接收机置于流动站上，利用差分原理，也就是说使用地面基站为接收和解算差分发送差分信息的原理，实时提供流动站在指定坐标系中的三维定位坐标。GPS RTK 测量技术精度高，没有累积误差，工作模式较为简单、定位速度高、操作方便，不需要通视，综合效益高等特点，为工程放样、地形测图，和各种控制测量带来了新曙光，极大地提高了外业作业的效率。

2.1 运用GPS RTK 技术在矿区勘查中放样时，因为矿区的地形都很复杂，通视情况弱，而GPS RTK 可以进行远距离作业，速度快并且不要求通视，操作方便。工作时，以一台架设在相对较高位置的GPS 作为基准点，周围50m范围内不得有信号塔、高压线等干扰，选择一个已知点作为控制点来布设流动站，可以是一台或者是几台GPS 接收机，利用电子手薄上的“点放样”或者是“线放样”功能进行工作。通过电子手薄的提示信息，测绘人员便可以迅速地找到放样点，节省大量外业时间，提高工作效率。

2.2 GPS RTK 技术在矿区地形测图中的应用。大比例尺地形图在矿产勘查详查阶段是必不可少的，传统的测绘方法不仅要先布设图根点，并且还需要在通视条件下去测量碎部点，而矿产勘查区域基本上都是高山地带，地形复杂，这就增加了测绘的难度，作业时间长、效率低下。而GPS RTK 技术不要求点间通视，测图时，甚至只需要一个技术人员背着仪器在要测量的碎部点停留1、2 秒，同时在电子手薄上输入特征编码，点位精度符合要求后，把所测的区域内的地形地物点测定后，由专业的测图软件即可完成所需的地形图。

实践经验证明，GPS RTK 测量技术在地质矿产勘查地形测量中有巨大优越性，改变了传统测量模式，给测量手段带来了重大的技术变革，极大地方便了地质矿产勘查测量人员的日常工作，节省了人力，缩短了成图的周期。

2.3 GPS RTK 控制测量，是由仪器直接记录控制点的平面坐标和高程值，实践证明，观测值中误差和平均值中误差均可以满足《地质矿产勘查测量规范》中最弱点的点位中误差≤±5.0cm 的要求。由于是实时确定定位精度，当点位精度达到要求时，测量人员即可停止观测，因而极大地提高了工作效率。

3 现代测绘技术与传统测绘技术的互补

因为GPS 测量技术具有用途广泛、自动化程度高、定位精度高等优势，在测量的作业速度、成果质量以及效率等方面是传统的测量技术难以比拟的，再加之随着国产GPS 仪器的不断发展和完善，价格也降到普及的程度，因而使得GPS 测量技术在测绘行业得到了广泛的推广和运用。但是GPS 测绘技术自身存在着某些不足和局限性，比如遇到强磁场干扰、太阳黑子干扰，及超远距离、遮挡等，对于测量质量就会有一定的影响，甚至是完全无用武之地，比如隧道、矿山坑道等测量。

矿山测量是一项复杂的、综合性的工程技术，需要视具体的情况、分阶段来采取不同的测量仪器和测绘方案，将GPS 测量技术和传统的测量技术综合运用，以达到最合理、最佳的效果。根据我们的实践，鉴于GPS 技术的特点和优势，建立工程控制网应首选GPS 方案，在进行地下工程、坑道测量中，地面首级控制网可以采用GPS 技术，在地下坑道测量中还需要经纬仪、全站仪等测量仪器来完成；在测定碎部特征作业中，大多数的情况下采用全站仪更具有优势[2]；而放样工程，多数情况下，GPS 技术则更具有优势。

4 结语

虽然现代测绘技术已经有了质的飞跃，但是目前通行的测绘技术，还是存在着一个致命的弱点，那就是所有测绘作业都需要建立测量控制网，离开了控制网，任何测绘作业都无法进行。即使是最能体现当代测绘水平的GPS RTK 技术，也要利用已知控制点来设立基准站，精度受作业半径的影响，因为离基准站越远，测量误差就会越大。

测绘技术的未来发展趋势，就是能够突破现行测绘模式的缺陷，摆脱测量控制网的束缚，实现无控制网，无基准站，无作业半径，不受时间地域限制，在全球任何地区测量点位精度一致，且仅单人单机即完成全部的野外作业。一种全新的换代技术进入了我们的视野，那就是自由超站仪[3]。它是一种集GPS 接收处理、测角测距一体化的测绘仪器，主要由动态PPP、测角测距系统集成。这种测绘技术克服了目前普遍使用的全站仪、GPS、RTK 技术的众多缺陷，运用广泛，是测绘行业的升级换代产品。

总括起来说，自由超站仪具有以下几大优势：

①自由测绘：自由超站仪完全摆脱了控制网的束缚，随时可以测量任何一点当前的高斯平面坐标，作业实施中，不需要设立基准站、不受作业半径限制，单人单机即可完成，实现了自己测绘。②定位精度高、速度快：自由超站仪工作时，静态单点定位（在待测点上观测10 分钟），精度可达1cm，动态单点定位（边走边测，每个点观测1～3 秒钟），精度优于30cm。③无需通视：自由超站仪将动态单点系统、测角、测距系统一体化，克服了GPS 必须顶空通视的缺限。④图形编辑方便：自由超站仪的动态PPP 定位软件具有自动从网上搜索和下载IGS 精密星历和钟差、进行非差精密定位解算等功能。⑤携带方便：可以直接将接收机里的数据导入移动硬盘，方便携带。

随着地勘市场的竞争趋向激烈，老矿山深部和各类隐伏区的探矿难度大，急需先进、高效的技术方法来指导深部找矿，这对于中青年技术人员提出了更高的要求。只有不断地学习、创造性的使用先进技术，才能够适应未来的地勘工作。且行且努力！

[1]李淑燕.浅谈数字化测绘技术和地质工程测量的发展应用[J].科技信息，2009，25：37.

[2]吕士花.单英杰.全站仪放样与RTK 放样的精度比较[J].中国科技信息，2010，1.

[3]梅晓丹，王文福，张玉娟，刘妍.基于土地二调城镇地籍调查的超站仪应用实验[J].地理空间信息，2012，2，1.