矿山控制测量和地形图测绘技术

张 杰

（吉林省有色金属地质勘查局六0二队，吉林 白山 134300）

在矿山开采时，矿山控制测量技术和地形图测绘技术是非常重要的，技术要求也越来越高，而GPS技术也被广泛应用于矿山测量中，应用效果较好，逐渐被大众认可。

1 矿山控制测量

矿山控制测量是根据矿山的矿区范围，实际的地形地貌，交通位置，以及附近收集到的已有国家高等级控制点的位置，在矿区内外布设控制点，使这些点连成控制网并覆盖全矿区。由于矿区处在深山中，传统的测角量边的方法受地形、通视等诸多因素限制，工作效率低下，精度不均匀。因此，矿山控制测量我们一般选择GPS测量的方法来做矿区的首级控制，GPS网可以满足传统的需求，如测角、边角同测和测边网等等，而且，在测量时不需要点间通视，两个点即使视线阻隔也不会对测量造成影响。另外，GPS控制测量对图形强度要求不高，也不需要设置在制高点上。所以，GPS网测量起来很方便，比传统方式更加灵活，在测区内选择合适的位置安放GPS即可进行测量[1]。后期根据实际工作需要，可通过传统的三角测量、导线测量、GPS测量等方法进行加密。

2 矿山地形图测绘

地形图测绘是根据矿山测量的控制点，按照一定的比例，使用相关的符号把地形地貌绘制在图纸上的过程。

2.1 数字化成图技术

目前，在大比例尺的地形图数据测绘工作中普遍会应用数字化成图技术。

对于传统的测绘工作而言，大比例尺地形图的测绘具有较高难度，也是矿山地形图测绘的重点，若是不借助数字化技术，则在处理大量的测绘数据以及计算整理信息的工作量十分庞大，不仅会延长成图时间，而且最后制图效果也不会很高，是无法满足矿山测绘在精度方面的需求的。而应用数字化成图技术，则能充分弥补传统工作中的缺陷，且具有显著的优势，例如测绘结果精准度高、操作简便易学、测得的数据能够立即发布等等。该技术的应用主要涵盖两大方面，其一是内外业一体化模式，即使用测绘仪器设备来实现对外数据的收集；其二是电子平板模式。总的来说，在矿山地形图测绘中应用数字化成图技术，不仅能够大幅减少测绘工作时间，还能有效避免人工测绘的误差，使得测绘难度得以降低。

2.2 资料的收集和准备

收集测区的相关资料，包括附近已有的地形图和一些高程控制点，并且要到现场进行核实，根据测区的情况收集相关的测量规范和需要用到的图式符号，准备好需要的测量仪器并校准完毕[2]。

3 案例分析

3.1 控制测量

3.1.1 测区概况

测区选择在吉林省白山市长白县虎洞沟一带，为中低山地形，海拔650m～850m，相对高差20m～180m，东西较低而中间高，坡度较陡，地形困难类别属于Ⅲ类，面积大约1.3km2。

3.1.2 已有资料利用情况

矿区附近有三个国家等级三角点，其中二等点2个，三等点1个，经过实地踏勘，国家点保存完好，可以利用。

3.1.3 采用的坐标、高程及布网方式及等级

坐标系采用CGCS2000坐标系，高程采用1985年国家高程系统，中央子午线126度。

矿区内布设3个均匀分布的GPS控制点，与已知的3个控制点构成能够覆盖全测区的D级控制网作为首级控制，控制网采用边联接形式，平均边长3Km，每时段观测时间90分钟。再布设4对可通视的控制点组成E级控制网作为加密控制，平均边长1Km，每时段观测时间60分钟。本次测量采用的仪器为瑞德R98T型号GPS三星接收机，数量3台。

3.1.4 精度分析

GPS网的精度指标用σ来表示，是网中相邻点间距离的误差，D、E级GPS网精度指标见表1。

表1 GPS网精度指标

误差σ计算式如下：

式中：

σ-网中相邻点间的距离中误差（mm）；

a-固定误差（mm）；

b-比例误差（ppm）；

D-相邻点间的距离（km）。

R98T接收机平面固定误差a=2.5mm、高程固定误差a=5mm、b=1ppm。E级控制网平均边长1km，且大多相邻控制点间距都在1km上下，故可算得相邻点间距离中误差水平分量σ=2.5mm、水平分量σ=5mm，达到相关规范要求；E级GPS控制网基线最弱边相对中误差1/165535，符合相关规范要求。

3.1.5 结论

本次控制测量网中数据相对精准，图形强度大，成果相对可靠。因为没有收集到矿区周边国家水准点的成果，所以暂时采用GPS拟合搞成继续后续步骤[3]。

3.2 地形图测绘

作业方法、质量和有关技术数据。

（1）图根控制测量

图根控制点使用E级GPS控制点，野外埋设钢筋水泥桩，并刻十字作为标石中心。根据现场实际情况，在地形陡峭、森林覆盖严重、GPS信号不稳的区域可使用全站仪布设二级导线作为图根控制点对测区控制点进行加密。

（2）实时动态测量测图

矿区植被茂盛，因此需要等待秋季落叶后使用仪器R98T采用网络RTK模式进行实时动态测量，同时使用全站仪对RTK信号差或精度达不到的地方进行测量，数据采集时主要以地貌特征点和主要地物点为主。地貌特征点主要指山脊、山顶、陡崖以及特殊点，地物点主要指房屋、道路、河流、电力线、散坟等，采集特征点和地物点时，绘制好野外草图。一般地形点点间距约30m，地形变化明显处需要加点测量。

（3）采用的成图软件及内业成图

成图所使用的软件是南方公司开发的CASS2008。首先将所采集的数据进行备份，然后将RTK和全站仪所采集的数据进行整合，参照草图进行连图，生成等高线，最后对等高线进行修改，完成对图幅的修饰。

（4）质量检查及测图精度分析

地形图完成后，需要带纸质地形图到实地进行地形比对，同时需要对部分区域进行实地测量检查，一般检查点不少于3%。

表2 地形图检查数学精度统计表

1:2000地形图上相邻图根点间的误差应该小于下表范围

表3 图上地物点、高程注记点中误差限差表

由表2可知，实测碎部点平面位置限差1.6m，高程限差1.33m。RTK在距测站3km内，初始化后固定状态下收敛值≤5cm，通过检查可知，地形图外业施测和内业成图均满足规范要求。

4 结语

矿山控制测量和地形图的绘制时矿山开采前的必要工作，对后续矿区开采能否顺利进行有非常重要的作用，需要不断提高相关技术，提高测量精度和可靠性，为后续工作提供方便。而GPS测量技术应用在矿山测量中，可以极大地提高工作效率，跟传统的测量方法相比也独特的优势，如提高精度，减少人力劳动等等。所以需要不断加强对GPS技术应用在矿区测量中的研究，不断完善相关技术，促进行业的发展。