矿区测量（精选7篇）
矿区测量 篇1
1 矿区地面平面和高程控制网的布设
矿区基本控制网是为满足煤矿矿区生产和建设对空间位置的精确需要而设立的平面和高程控制网,即近井网。它是将整个矿区纳入统一的平面坐标系统和高程系统中。它可成为国家等级控制网的一部分,或单独布设。
矿区应运用统一的坐标和高程系统。在特殊情况下,可应用中央子午线或矿区平均高程面的矿区坐标系统。
矿区地面平面控制网可采用三角网、边角网、导线网,CPS定位等布网方法建立。矿区首级平面控制网应考虑矿区长期发展的需要。在国家一、二等平面控制网基础上布设,它的等级依矿区井田大小及贯通距离和精度要求而确定。
矿区地面高程首级控制网,通常用水准测量方法建立,它的布设范围和等级选择根据矿区长度来确定。矿区地面高程首级控制网应布设环形网,加密时应布设成附合路线和结点网,在山区和丘陵地带,可布设水准支线。各等水准网中最弱点的高程中误差必须小于±2cm。
2 近井点和井口高程基点的作用
在矿山建设过程中,必须按设计和工程要求进行各种矿山工程测量,如:井口位置、十字中线点,井下基本控制导线的施测以及井口之间井巷贯通。此类矿区工程测量一定要在井口附近的平面控制点和高程控制点进行。此控制点即近井点和井口高程基点。它们是矿山测量的基准点。
近井点可在矿区三、四等三角网、测边网或边角网的基础上,用插网、插点、敷设经纬仪导线或GPS定位等方法测设。近井点的精度对测设它的起算点,点位误差不许超过±7cm,后视边方位角中误差可控制在±10。近井网的布设可根据矿区平面控制网的布设规格和精度要求测设。
井口高程基点的高程精度要满足两相邻井口间主要巷道贯通的要求。井口高程基点的高程测量,要按四等水准测量的精度要求测设。在起伏大的山区难以布设水准路线时,使用三角高程测量方法测定,然而,要把高程中误差控制在±3cm。近井点和井口水准基点标石的埋设深度,在无冻土地区要大于0.6m,在冻土地区盘石顶面与冻结线间的高度要大于0.3m。为使近井点和井口水准基点免受损坏,在点的周围应设置保护桩和栅栏或刺网。
3 地面工程施工平面控制网
3.1 地面施工平面控制网的形式及选择
地面施工平面控制网一般采用的形式有三角网、GPS网、导线网、建筑基线或建筑方格网。选择平面控制网的形式,要从建筑总平面图、建筑场地的大小、地形、施工方案等因素出发综合考虑。对山区或丘陵地区,应用三角测量、边角测量或GPS方法建立控制网;对于地形平坦而通视困难的地区,可运用导线网或GPS网;对简单的小型建筑场地,布置一条或几条建筑基线,组成简单的图形并作为放样的依据;对建筑物多且分布比较规则和密集的工业场地,通常采用建筑方格网。
3.2 三角网的布设
采用三角网作为施工控制网时,常布设成两级,一是基本网:厂区控制网,以控制整个场地为主;二是厂房控制网,它直接控制建筑物的轴线及细部位置。当场区面积较小时,要使用二级小三角网一次布设。场区平面控制网的等级和精度,应符合下列规定:
较大的建筑场地应建立相当于一级导线精度的平面控制网;建筑场地较小或一般性建筑区,要建立相当于二、三级导线精度的平面控制网;当原有控制网作为场区控制网时,要进行复测检查。
3.3 导线网的布设方法
用导线网作为施工控制网,也要布设成两级,一是基本网,即厂区控制网,多布设成环形,可按城市测量规范的一级或二级导线测量的技术规范建立;二是测设导线网,即厂房控制网,用以测设局部建筑物,要按城市二级或三级导线的技术要求建立。厂房控制网的建立方法是:
一是基线法:依据厂区控制网定出一条边作为基线,然后,在基线的两端精密测设直角,建立矩形的两条短边,沿各边丈量距离,埋设距离指标桩。此类布设形式简单,测设起来也方便可行,然而其三边由基线推算,误差集中在最后一条边上,因此,该条边误差较大,此方式仅可应用中小厂房。
二是主轴线法:根据厂区的控制网定出矩形控制网的主轴线和主轴线在厂房柱基的开挖范围,测设出四条边的控制网。此种布网灵活性大,误差分布比较均匀。不是在于测设工序较多,费时间,可应用大型车间建立控制网。矩形网的主轴线,应与厂房的主轴线或主要设备的基础轴线一致,具体结合现场地形条件及施工情况而定。
4 矿区地面工程施工高程控制网
施工高程控制网的布设。布设的施工场地高程控制网要求水准点要有足够的密度,使施工放样时,安置一次仪器就能测设所需要的高程点;在施测阶段保持高程点位置稳定。在场地面积很大时,高程控制网可分为首级网和加密网布设,相应的水准点即基本水准点和施工水准点。
基本水准点是用来检核其他水准点高程有没有变动的首级控制点,其位置要设在施工影响小、无振动、利于施测和可永久保存的地方,并埋设永久性标志。在一般建筑场地上,一般埋设三个基本水准点,将其布设成闭合水准路线,并按城市四等水准测量规范施测。对于为地下管道等测设而设立的基本水准点,需要采用三等水准测量规范进行施测。
施工水准点可用于直接测设建筑物的高程。为测设的方便和减少误差,水准点要靠近建筑物。对中、小型建筑场地,施工水准点应布设成闭合路线或附合路线,基本水准点按城市四等水准或施工水准规范进行测量。
摘要：本文主要阐述了矿区地面平面和高程控制网的布设,近井点和井口高程基点的作用,地面工程施工平面控制网和矿区地面工程施工高程控制网等技术问题。
关键词：矿区,地面测量,高程控制网
前方交会法在矿区测量中的应用 篇2
在日常测量工作中，前方交会是测定待定点坐标的一种常用方法，尢其是一些人们无法到达和安置仪器的地方，常用的导线测量、后方交会测量等测量方法均无法实现，所以前方交会几乎成了测定其目标坐标的唯一方法。在矿区控制测量及碎部测量工作中，对一些较为高大建筑物的发射天线（如：电台发射天线、电信发射天线等）进行前方交会观测，取得了一些高大建筑物发射天线的坐标值，并在以后的矿区测量工作中对这些坐标值进行了检查，证明前方交会点是非常可靠的。
1.应用
这些高大建筑物的发射天线的高度都在100～200m，在日常的矿区碎部测量中，测区内大部分测站都能看到这些前方交会点的其中之一。利用这些前方交会点进行定向，不但节省时间，而且容易寻找目标，不须设专人专门定向。尤其是在矿区丘陵地带，如利用传统的定向方法常常难以做到，而利用前方交会点进行定向却非常容易。另外，选取的前方交会点都是一些牢固的永久性建筑，在工作中尽可能利用目标较远的前方交会点定向，即使在大风天气中，环境对前方交会点带来的方向误差也不会影响定向的精度。
前方交会点给工作带来了很大方便，但在实际工作中测定前方交会点的工作却受许多因素的制约，尤其通视条件是制约常规前方交会的一大因素，许多测站的观测由于达不到规定的通视条件而失败。在实际工作中，总结出一套灵活可靠且切实可行的前方交会测量操作和计算方法。
如图1所示，此法必须具备以下条件：
图1 测量示意图
（1）必须有三个以上的已知等级点；
（2）每一测站只须同其中任一个已知点和待定点相通视；
（3）必须进行至少三站的夹角测定，其中两站以外的观测是多余观测。
上述观测条件具有以下优点：观测过程灵活多变，零方向不受任何制约，只要测站点和后视点均为高等级控制点即可：一次可以测多个前方交会点。
从理论上讲，上述前方交会实际上是方向交会。在高斯投影而上，任何一条方向线都有其直线方程，如果每条直线方程均用点斜式表式，那么前方交会中测站点和待定点连线的直线方程可将其表示为：
2.结论
通过上述解算过程可以得出以下结论：
（1）前方交会方法实际上是一种通过求得测站点至待定点的坐标方位角，最终求得待定点坐标的测定方法。
（2）在前方交会测量中，每一测站点不必考虑零方向问题，做为后视的零方向可以是任一高等级控制点。
（3）每一前方交会点的待定点必须至少经过3个测站的方向交会，以保证每一前方交会点的计算过程都有检核条件。
矿区地质勘探的工程测量技术 篇3
工程测量技术在地质勘探中的运用
控制网坐标系的选择
传统的工程测量技术较为落后, 一般采用测角网、导线网等测量方法, 但是这些传统的测量方法对自然条件和气候条件的要求较高, 并且, 前期的测量投入较大, 勘测的准确度较低, 所以, 在实际的工作中, 有很大的弊端, 也不利于地质勘探工作的开展。
随着科学技术的不断进步, 工程测量技术有了较好的发展, GPS定位系统的出现, 很大程度上提高了测量技术的准确性。传统的工程测量方法逐渐被GPS定位技术所代替, GPS系统具有高精度投入费用低等优势, 通过建立相应的高程点, 就可以测量出特定范围内的情况, 在确定坐标时必须充分了解相关区域的地形图、投影等资料, 并且投影的类型要根据勘测的实际情况而定, 投影的长度变形值要保持在2.5cm/km以内, GPS控制网必须要按照设计要求和标准进行建立, 精确计算点位, 误差应控制在标准范围之内, 否则会影响勘测结果。
勘探线剖面测量
勘探线剖面测量是勘探工程中的重要环节, 勘探地点的剖面图的设计是一项准确度要求极高并且难度较大的工作。勘探线是剖面测量的关键, 是整个工程的控制中心, 必须保证勘探线设置的准确性, 并且, 测量人员在放样过程中, 必须在勘探线放线时设置相应的标记, 最后根据工程要求进行统一编号, 作为后期地形测量的根据。勘探线剖面测量的准确性, 能够保证地形图的精确度, 够保证地质勘探人员采集到最准确的工程数据, 实现勘探项目的正常进行。
地质点、探槽、探井测量
地质人员在实际的勘测过程中, 需要找到研究地质现象的观察点, 主要有水文点、露头点、重砂取样点等。地质人员必须充分了解勘探区的地理特点, 并进行测量考察, 然后将找到的观察点准确的标记在地质图上, 并且将地质点进行合理的编号, 以便后续工作的开展。同时, 在勘探过程中, 还需要加强对土下情况的勘探, 观察表土层下面的矿体和岩石的结构, 以便更好的了解勘探区的地质情况, 科学合理的设置测量方案。在表土层下面地质情况的勘测过程中, 深槽和浅井等地貌特征较为常见, 这时, 需要根据其特点和大小, 利用GPS技术和全站仪进行简单的施工勘探, 施工工序包括布设和定测两个步骤即可完成。
数字化地形图的测绘
地质勘探工作很容易受到气候条件和地理环境等因素的影响, 数字化地形图的测绘工作是一项时间紧任务重的工作内容, 由于气候因素等条件的制约, 无法在短时间内完成, 我们可以通过其他方法进行, 在全面了解当地地理环境的基础上, 通过全站仪的有效利用, 能够保证在气候等环境因素的影响下, 顺利有效的开展测绘工作, 提高了工作效率, 加快了勘探工程的进度。
地质勘探工程联测
由于各种因素的影响, 工程点在实际运用中会出现一些偏差, 这时, 测量人员应对勘探地区进行精确测量, 在测量过程中, 可以根据实际情况, 允许其他环节进行同时测量, 实现地质勘探工程联测。通过联测, 可以加快勘探工作的进度, 并且, 在勘探过程中出现的问题能够及时的解决和处理, 降低了对勘探工程质量和结果的影响。
质量控制
在地质勘探过程中, 必须保证工程进度, 同时, 更要保证勘探工作中各个环节的准确性和精确度, 由于地质勘探工作的特殊性, 所以必须要保证工程细节之处完全符合测量标准, 保证工程各个环节的质量, 是后期工作有效开展的基础和保障。加强勘探工程的质量控制包括以下内容: (1) 对勘探工程所需要的资料进行全面系统的检查, 保证资料的准确性和实践性。 (2) 对工程所用到的相关仪器设备进行检查和调试, 对于有特殊要求的仪器必须按照相关的要求进行维护和校准, 以保证仪器测量的精密度和准确性。 (3) 了解勘探工程的要求和测量标准, 工程中, 必须严格按照相关的标准和流程进行, 避免工作中出现漏洞和差错, 而影响勘探结果。 (4) 工程结束后, 应对勘探工程中的各个环节进行一次精确测量, 保证勘探工作的准确性和有效性。 (5) 相关的检验部门应加强对工程结果的质量监督和检测, 加强对工程测量技术方案有效性的检测, 保证测量技术和最终勘探结果的准确性。
质量检查
加强工程测量过程的质量检查工作, 对各个环节进行质量监督, 保证地质勘探工程的有效进行。由于地质勘探工程复杂, 难度大, 工程测量技术涉及的难点较多, 加上地理环境复杂等因素, 决定了质量检查对于工程的重要意义。勘探工程开始前, 要检查相关资料的可靠性和可行性, 在坐标系的确定、勘探线的设置、选点埋石等环节上, 加强相关标准对工程过程的指导作用, 并选派相关的工程检查人员对工程过程进行实时的监督控制, 检查测量和计算数据的精密度, 从而实现勘探结果的准确性。
提高地质勘探的工程测量技术的有效途径
提高测前设计方案的全面性
地质勘探的设计方案对整个工程具有重要的指导意义, 直接影响着方案的可行性, 所以, 工程开始前, 必须确保设计方案的准确性和科学性。
(1) 加强设计人员知识的专业性和工作态度的严谨性。设计人员必须站在全局的角度, 了解勘探工作的标准和流程, 明确此次勘探工作的意义和目标, 加强对勘探地区的实地考察和深入研究, 对设计方案进行反复的推敲研究, 发现问题要及时处理, 以高度严谨的工作态度, 保证设计方案的可行性和实践性。
(2) 提高设计方案编写的科学性。根据勘探工程的要求和目标, 将施工中所应用的新技术和新方法, 施工各个环节的要求和施工进度等在施工方案中进行详细说明, 做到文字编写准确, 语言得当, 简洁扼要, 重点部分进行重点叙述, 对于编写后的方案进行反复研究修改, 达到最佳的设计方案。
(3) 必须遵守相关的设计原则。首先, 充分了解地质勘探的标准和流程, 利用相关的资料, 研究适合此次地质勘探工程的方法和技术。其次, 实地勘察, 对勘查地点的地理条件和气候环境进行准确分析, 科学合理的制订设计方案, 提高方案的准确性。最后, 完善设计方案的细节之处, 保证每个环节都必须严密准确。
提高水下数据获取技术应用
提高水下数据获取的准确性有利于提高勘探结果的准确性, 首先, 可以通过测线法对勘探区域的坡度和高度进行检测, 有效的剔除异常点, 保证控制点设置的准确度;其次, 科学合理的分析水下地理环境, 通过获取的大量数据进行分析计算, 模拟水下地形, 并通过GIS软件, 计算出准确的勘探区域土体情况;最后, 利用GPS差分定位技术精确定位, 此项技术能够很大程度上提高勘探区域坐标的精确度, 使测量结果更加准确, 保证后续工作的顺利有效进行。
提高地下数据获取精准度
提高地下数据获取的精确度能够有效的保证地下数据的准确性, 保证最终勘探结果的准确性。可以通过加强各个环节的设计和计算精度, 提高对坐标的设置准确性。主要计算方法有附合导线计算与闭合导线计算, 附合导线计算是一种由已知点开始测量, 经过一定的未知点, 到达另一个已知点, 采取平差计算进而获得未知点平面坐标的导线测量;闭合导线计算是由已知一条边, 测量若干个边长和夹角后, 又闭合到已知边的导线测量方法, 计算平差后可计算得到相关未知点平面坐标。导线计算具体方法如下:绘制计算草图, 填写已知数据、测量数据;计算与调整角度闭合差;按新的角值, 计算各边坐标增量;计算与调整坐标增量闭合差;根据坐标增量计算坐标。
总结
国民经济的不断发展, 科学技术的不断进步, 为我国的地质勘探事业提供了良好的经济支持和技术保障。面对资源日益枯竭, 能源消耗量巨大, 必须提高工程测量技术, 加快地质勘探工作的有效进行。地质工作者要以严谨的工作态度, 高度饱满的热情投入到地质工作中, 充分利用新技术、新方法, 保证勘探结果的准确性, 促进地质勘探工作的健康发展。
矿区测量 篇4
1 南方单基站CORS系统组成
单基站CORS系统, 由GPS基站、网络服务器、电源系统、用户系统等主要单元组成, 类似于一加一或一加N的RTK, 只不过基准站由一个连续运行的参考站代替;参考站上有系统控制软件实时监控卫星的状态, 存储和发送相关数据, 同时参考站的服务器通过GPRS网络提供流动站的差分服务和用户管理。
2 一级GPS网数据获取
在矿区外围使用城市坐标系四等GPS控制点4个, 由8台套双频GPS接收机将城市坐标系与矿区独立坐标系进行联测。内业数据处理时, 将单基站的连续观测数据一起参与网平差, 获取了矿区控制网点在城市坐标系下的坐标, 以及包含单基站在内的矿区网点在WGS84坐标系下的无约束平差成果。依据全球定位系统城市测量技术规程的要求, 控制网最弱点点位中误差和最弱边相对中误差均达到了城市一级GPS网的精度指标。
3 南方单基站CORS系统设置
3.1 基准站BASE TRANS设置
打开南方单基站CORS传输软件, 进入基站传输设置选项, 设置输入端的COM口、波特率;输出端的IP地址和端口。仪器设置串号为基站编号, 按照CORS单基站主机数据传输采集程序BASETRANS显示的编号输入, 高度截止角、天线高、时区等皆为默认设置。进入其他设置选项, 可对点位更新间隔, 软件启动后是否自动传输, 数据时候回发等进行设置, 默认设置为点位更新间隔3秒。
3.2 服务器程序EAGLE设置
进入服务器设置选项, 设置本机局域网IP和监听端口, 其余的设置均为默认设置。在用户管理界面, 添加一新用户, 用户名xxx, 密码123, 可用分钟1000, 截止日期x月x日。所有设置完成以后点击“详细情况”查看基准站和移动站的相关信息。
3.3 工程之星2.0设置
将开通GPRS业务的手机SIM卡插入灵锐S86移动站接收机内, 启动接收机, 设置为移动站工作模式, 数据链设置为GPRS网络, 差分格式RTCA, 记录数据;在工作模块中设置GPRS网络模块。启动手薄, 打开手簿工程之星2.0软件如图1。
在仪器连接设置中选择CF蓝牙, 设置输入端口, 检查蓝牙是否连接上;新建一个工程, 使用向导方式, 工程名设置为当天日期, 椭球、中央子午线、坐标加常数及投影面等设置与城市坐标系一致, 选择不启用四参数和七参数。移动站设置解算精度水平默认设置为high (窄带解) , 差分数据格式和移动站的差分数据格式都默认RTCA;Network设置为VRS, 其余皆为默认设置即可。其他设置有, 在存储设置中选择一般设置, 卫星限制中高度截止角设置为15°, 移动站天线高设置为杆高2 m, 时区设置默认为8。仪器设置:选择动态模式。网络连接设置:配置“连接方式”为“GPRS”模式, “模式”为“SOUTH”。
如图2设置网络连接, 填写基站串号和基站主机使用的服务器IP地址和端口。填写完后点击“设置”, 然后点击连接, 连接成功, 则移动站接收机成功接收到差分信号。
4 矿区CORS测量试验
方案一:基准站7075坐标设置为GPS接收机伪距单点定位获取的大地经纬度与大地高;用矿区网外围分布均匀的静态城市一级GPS网点求取WGS84到城市坐标系的转换四参数, 用实习基地的JL点进行检核;检核点JL动态测量坐标与静态GPS测量坐标差值比较如下:
△X=0.021 m, △Y=0.008 m, △H=0.002 m;转换参数有效可用。
方案二:基准站7075坐标设置为矿区GPS静态测量所获得的WGS84坐标。其余操作步骤与外业施测皆与第一方案相同。用JL点检核, △X=0.012 m, △Y=0.011 m, △H=0.003 m, 检核后转换参数可用。
分别采用两套不同的方案获得的转换参数, 对矿区GPS网中的静态测量点逐一进行CORS模式的RTK测量, 实时保存各点测量数据。两套方案的成果与矿区静态GPS网坐标比较如表1, 分别统计了两套方案在平面x、y方向的中误差, 见表1最后一行。
从表1可以看出, 南方CORS测量两套方案获得的矿区控制点坐标与静态GPS一级控制网点坐标差值的中误差, 平面x、y方向均在2.5 cm之内;这一精度能够满足测绘及相关专业的导线测量、图根控制和大比例尺数字化测图的精度要求。
5 结论
文章对南方单基站CORS的功能、组成及设置进行了系统的介绍, 对矿区原有GPS控制点进行动态测量检核, 坐标轴方向的偏差中误差都在2.5 cm内。满足矿区工程测量的精度需要。
矿区GPS控制网点破坏比较严重, 导致数量偏少, 使用南方单基站CORS系统可以有效的对矿区实习基地控制网重新改造。并为利用南方单站CORS系统的施测单位提供有价值的参考信息。
参考文献
[1]索俊锋.CORS测量技术研究[J].矿区测量, 2008 (5) .
矿区测量 篇5
1 技术设计
其中包括收集矿区地形图资料, 图上设计, 编写设计说明书等内容。
如图所示, 测点由汗敖包东出发, 经过若干个导线点H1.H2...., 又回到汗敖包东, 形成一个闭合导线。
2 踏勘选点
在踏勘选点过程中, 为了便于下一步的工作, 点位选择在土质坚实, 稳固可靠的地方, 视野相对开阔, 便于加密, 扩展;相邻两点之间的视线倾角不宜过大;导线点要有足够的密度, 分布均匀, 便于控制整个测区;导线边长大致相等, 尽量避免相邻边长相差悬殊, 以保障和提高测角精度。
3 外业观测
3.1 距离测量
矿区所做的控制网为一级, 采用宾得全站仪测距, 标称精度为为测距中误差mm, a为标称精度中的固定误差mm, b为标称精度中的比例误差系数mm/km, D为测距长度) ;测距仪器中的气象仪表都做到及时校验, 边长的测距主要技术要求, 符合下表要求:
测距作业中, 符合下列规定:当观测数据超限时, 应重测整个测回, 如观测数据出现分群时, 分析原因, 采取相应措施重新观测。
3.2 水平角观测
水平角观测所使用的全站仪都应通过测绘计量专业部门检核, 仪器符合下列相关规定:照准部旋转轴正确性指标, 2″的仪器不超过一格;水平轴不垂直于垂直轴之差指标, 2″的仪器不超过15″;垂直微动旋转使用时, 视准轴在水平方向上不产生偏移;激光对中器的视轴与竖轴的重合度不大于1mm。
本矿区的水平角观测采用的是方向观测法。当测站只有两个方向时, 在观测总测回中以奇数测回的读盘位置观测导线前进方向的左角, 以偶数测回的读盘位置观测导线前进方向的右角。左右角的测回数为总测回数的一半, 但在观测右角时, 应以左角起始方向为准变换度盘位置, 也可用起始方向的度盘位置加上左角的概值在前进方向配置度盘。左角平均值与右角平均值之和与360°之差, 满足下表要求:
当测站误差超限时的处理:应在原来的度盘位置重测, 符合下列规定:一测回内2c互差或同一方向值各测回较差超限时, 重测超限方向, 并联测零方向。下半测回归零差或零方向的2c互差超限时, 应重新测该测回。
4 导线测量的内业计算
4.1 水平距离计算, 符合下列规定
测量的斜距, 须经气象改正和仪器加、乘常数改正后才能继续水平距离计算;两点间的高差测量, 应进行大气折光改正和地球曲率改正。
4.2 测距边长度的归化投影计算
归算到测区平均高程面上的测距边长度, 如下式:
式中:DH归算到测区平均高程面上的测距距离 (m) , Dp测线的水平距离 (m) , HP测区的平均高程 (m) , HM测距边两端点的平均高程 (m) , RA参考椭球体在测距边方向法截弧的曲率半径 (m) 。
归算到参考椭球面上的测距边长度, 如下式:
式中:Do为归算到参考椭球面上的测距边长度 (m) , Hm测区大地水准面高出参考椭球面的高差 (m) 。
测距边在高斯投影面上的长度, 如下式:
式中:Dg为测距边在高斯投影面上的长度 (m) , ym为测距边两端点横坐标的平均值 (m) , Rm为测距边中点处在参考椭球面上的平均曲率半径 (m) , Δy为测距边两端点横坐标的增量 (m) 。
根据上述归化投影计算公式, 矿区内业数据计算如下表:
4.3 闭合导线的计算
计算的内容包括角度闭合差的计算和调整:
闭合导线在几何上是一个N边形, 其内角和的理论值为:∑β理= (n-2) ×180°但在实际的观测过程中, 由于存在误差, 使实测的多边形的内角和不等于上述理论值, 二者的差值称为闭合导线的角度闭合差, 习惯以fβ表示, 即fβ=∑β测-∑β理, 如果fβ>fβ容许, 则说明角度闭合差超限, 不满足精度要求, 应返工重测直到满足精度要求, 如果fβ<fβ容许, 则说明所测角度满足精度要求, 在此情况下, 可将角度闭合差继续调整。角度闭合差调整的原则是, 将fβ以相反的符号平均分配到各观测角中, 若不能均分, 一般情况下, 将余数分配给短边的夹角。
导线边坐标方位角的推算:根据起始边的一直坐标方位角和调整后的各内角值, 可推导出, 前一边的坐标方位角与后一边的坐标方位角。
导线坐标的计算:根据起始点的已知坐标和改正后的坐标增量, 依次计算出各导线的坐标。如下图计算:
5 结束语
在工程施工过程中, 都需要进行大量的测绘工作。因此, 测量成果的好坏直接或间接地影响到工程的布局、成本、质量和安全。控制测量作为下一步测量工作的依据, 其精度的影响是非常大的, 保证控制测量的精度就至关重要。在作业中, 根据全站仪技术的特点和矿区的具体情况, 采取有效的措施, 严格按照作业规范要求, 依据边工作边检核的基本原则, 以确保结果的精确性和可靠性。
参考文献
[1]孔祥元, 梅是义.控制测量学[M].武汉大学出版社, 2001.
矿区测量 篇6
GPS全球卫星定位系统是由美国研制并于1994年投入使用的卫星导航与定位系统, 其应用技术已遍及各个领域。随着GPS技术的快速发展, RTK测量技术也日益成熟。RTK技术又称载波相位动态实时差分技术, 可在作业现场提供可靠的能够在满足精度的测量成果, 摆脱了后处理的负担和外业返工的困扰。
RTK是GPS发展中的一个重要里程碑, 它具有以下特点:一是全天候24h定位。由24颗卫星均匀分布在6个轨道面内, 确保了在地球上的任何一个角落、任何时间都能观测到4-11颗的GPS卫星, 这为其连续不间断地服务提供了条件;二是定位精度高。GPS的相对定位精度从50km到1000km能够达到10-6-10-9m。同时在300-1500m的工程精密定位中, 1小时以上的观测误差仅为1mm;三是观测时间短。目前, GPS在20km以内的相对静态定位只需要20min。而快速静态定位测量每站的观测时间需要1-2min, RTK动态测量每站观测只需要几秒钟便可以完成, 极大提高了作业效率;四是测站之间无需通视。只要测站上方的空间开阔满足GPS测量的要求, 无需各个测站之间进行互相通视, 使测点的选择变得灵活和方便;五是操作简便。在GPS接收机不断改进的同时, GSP测量的自动化程度也不断提高, 在实际测量中只需要作业人员安装仪器、连接线路、量取天线高度便可以使设备进行工作状态, 其它工作全部都由设备自行完成。
2 GPS-RTK在地质勘查矿区控制测量中的具体应用
GPS-RTK技术已广泛应用于测量领域。本文主要通过在地质勘查矿区进行RTK测量工作体会来探讨RTK技术地质勘查矿区控制测量中的方法。
2.1 控制网的图形设计
GPS网的图形设计主要决定于工程控制的精度要求, 设计的一般原则:一是点位应选在视野开阔、便于拓展并能构成闭合图形, 如三角形、多边形或附合线路, 以增加检核条件。二是网点应尽量与等级控制点相重合, 一般不少于3个, 以便精确确定矿区的转换参数。三是网点应考虑与水准点相重合, 或在网中设置一定密度的水准联测点, 以满足矿区高程控制的要求。设计的主要图形有:三角形网、环形网和星形网。在快速静态定位和动态定位作业模式中, 大多采用星形网, 也可以与环形网结合使用。
2.2 控制测量方法
控制测量的基本方法如下:先将台GPS接收机分别安置在控制网测点上, 测点中应当含有若干个已知点, 测定各个测站之间的相对位置, 并由已知点与基线共同构成GPS首级控制网, 然后再利用相关的数据处理软件计算出各个未知控制点的坐标值。GPS的应用取代了常规的边角测量作业方法, 同时也使控制网原本逐级布设的原则有所改变。为了达到实时测量的目的, 并对被测对象进行加密控制, 可采用GPS-RTK进行测量。
2.3 GPS-RTK在矿区控制测量中的具体应用
为了满足某地质矿区勘探控制网建设及1:2000地形测量的要求, 需要对首级控制网进行加密控制, 由于矿区地形较为复杂, 通视条件较差, 采用常规的全站仪测量方法测量难度较大, 决定选用GPS-RTK对该矿区进行控制测量。具体过程如下:
(1) 求定测区转换参数。在GPS测量中必须确定地区性坐标系与全球坐标系的大地测量基准之差, 并进行两坐标系统之间的转换。由于该测区内的GPS控制网格坐标为已知, 为此仅需要采用参数转换法便可以完成坐标参数转换, 校核点位残差分布值如表1所示。
(2) 误差检验。为了提高待测点的观测精度, 观测时间大于20秒, 采用不同的时间段进行两或三次观测取平均值。接收机内精度指标预设为点位中误差±1.5cm, 观测中, 取平面误差小于±1.0cm时进行记录。经过RTK测量后该点两次观测值平面坐标较差最大值为2cm, 最小值为0.2cm。考虑到两次观测采用了同一基准站, 观测条件基本相同, 可以将其视为同精度双观测值的情况, 进而求得观测值中误差为±0.9cm, 平均值中误差为±0.6cm。满足最弱点的点位中误差 (相对于起算点) 不大于±5cm的要求, 检验为数据合格。通过计算分析可知, 采用GPS-RTK对该矿区进行平面测量, 可以达到相关测量精度的要求, 并且高程精度也可达到四等水准的要求。
2.4 注意事项
在应用GPS-RTK对矿区进行测量时, 应注意以下几点:其一, 基准站应尽可能选在地域较为开阔的地方, 并且远离各种干扰源, 以免影响测量精度和质量;其二, 由于GPS系统本身会受到大气状况、卫星数量与图形强度等因素的影响, 应当在采用GPS测量时, 提前做好星历预报工作, 尽可能不要在卫星观测条件不好的时候转移基准站;其三, 在实际作业过程中, 必须严格按照GPS测量规范进行操作, 尽可能减少因操作不规范对测量精度的影响;其四, 为了有效地消除噪声对测量精度的影响, 并进一步提高测量精度和准确性, 可适当增加测量次数, 并进行重复测量。
3 结论
总而言之, 地质勘查矿区控制测量是一项较为复杂且系统的工作, 而GPS-RTK的出现及其在矿区测量中的应用, 使这项工作变得简单、快捷。同时, 应用GPS测量还能够进一步提高测量精度, 并节省大量的测量时间, 这有助于减轻作业人员的劳动强度, 是一种非常值得在矿区测量中推广应用的技术。
摘要：矿区控制网的建立是矿区一项较为重要的基础工作。现如今, 随着科学技术的不断提高, 各种先进仪器设备被广泛应用于测量领域中, 这不仅提高了测量工作效率和质量, 而且还减轻了工作量, 给企业节约了大量的成本。在众多的测量仪器设备中, GPS以自身的优点, 已被广泛应用于各个领域当中, 尤其是在地质勘查中的应用更为广泛。本文就GPS-RTK在地质勘查矿区控制测量中的应用进行浅析。
关键词：GPS-RTK,地质勘查,矿区控制测量
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矿区测量 篇7
目前, 重复轨道差分干涉测量 (简称D-InSAR) 技术有它特有的技术优势:能测量距离向的变化值即可测量一定面积的空间平均变化的估值;可以表达整个区域场的沉降趋势, 而且获取的雷达图像经差分干涉处理得到的干涉条纹图可用于监测厘米级或更微小的地球表面变化;可提供高精度的高程变化测量数据[4]。由于D-InSAR技术存在上述优势, 开展D-InSAR技术沉陷监测研究显得尤为必要。
1D-InSAR技术在矿区的应用成果概述
自从1989年Grabriel等人首次论证了雷达差分干涉技术可用于探测厘米级或更高的地表变形[4], D-InSAR数据即不断被用于地表变形监测研究。1993年, Massonnet等人的研究成果进一步证实了D-InSAR技术在探测地表形变方面的能力。1998年开始的Zbigniew Perski、Domnik Jura在波兰西里西亚煤田的研究结果表明, D-InSAR测量与地面传统测量结果进行比较, 结果相当吻合[5]。Linlin Ge等人对Appin、Westcliff 和Tower三个地方的研究[6]成功获取了该区域的地形变化信息。德国DSK煤矿公司对Ruhrgebiet地区的地表变形开展了成功的监测研究[7], 值得借鉴之处是利用地面实测资料对数据处理结果进行了校正, 得到更接近实地的变形结果。
国内, 2002年中国科学院遥感应用研究所对苏州市1993—1995年的地面沉降场开展研究[8]表明, D-InSAR处理的结果与水准测量值的相关度达0.943, 精度可达5 mm。吴立新教授、姜岩教授、高均海博士等人进行了以开滦等矿区为例的试验研究[9], 均显示出雷达干涉测量良好的使用前景。
以上试验研究均以D-InSAR数据是否以足够高的精度取代地面实测数据为研究目标, 结果表明, D-InSAR的测量垂向位移场精度很高。
2矿区地表点移动的特点
地下煤炭开采产生的开采沉陷是一个复杂的时间和空间过程。随着工作面推进, 不同时间的开采对地表的影响也不同。地表点的移动经历了一个由开始移动到剧烈移动、最后停止移动的过程。对于煤矿开采来说, 这一过程可从0.5 a延续到5 a。
矿区地表点的移动轨迹取决于地表点在时间—空间上与回采工作面的相对位置关系。一般情况下, 一个点的绝对位移量是指点的下沉量和水平移动量。而通常情况下, 各相邻点的下沉量和水平移动量是不相等的, 这表明点与点之间有相对移动, 也就是地表变形。
矿产开采的不同阶段, 地表移动不是简单地沿着直线前进, 而是一个随机变化的过程。如果可以“跟踪”地表点进行观测、计算, 而不是简单地把点的初始位置和最终位置之间做差值、插值运算, 那么无论是观测还是计算, 都会与真实的地表移动情况非常接近。
3D-InSAR数据用于地表监测面临的问题
D-InSAR技术最初获取的雷达复数影像, 经过数据处理获取干涉条纹, 从而得到整个矿区地表点雷达视线方向的相位变化值, 可根据差分相位计算出该点的位移量, 该量即为开展沉陷应变计算的原始数据, 即可以获取矿区这一区域面上的地表位移量。D-InSAR数据在原理上只提供观测方向上的位移量, 在无法识别具体点时, 它并不能追踪一个具体点的位置变化。
一般而言, 用D-InSAR数据计算垂向应变精度是很高的, 但水平应变的精度并不一定就高, 这样, 能否用D-InSAR数据计算水平应变就成为一个非常关键的技术问题。国内外的研究都未展开力学上即应变的研究, 但是就中国矿区的开采沉陷现状而言, 沉陷监测和灾害预报必须一起解决, 才能切实地使D-InSAR应用于矿区地表变形监测。
在进行变形量计算时, 常规的沉陷方法测量得到一些离散特征点的坐标值, 通过差值或插值运算计算地表点的变形量。即假定两点间原距离为l, 地表发生变化后距离变为l′。设变形产生的应变用ε表示, 则应变的计算公式[10]为
ε= (l-l′) /l (1)
但是矿区的地表变形属于大变形范畴, 各个点的移动是没有固定规律的, 而且存在有拉伸等现象, 而D-InSAR数据在原则上只提供地面法向的位移量, 因而以上意义并不能直接用于计算。由于沉陷变形是一个复杂的大变形过程, 原有的弹性小变形应变计算理论已经不再适用, 因此必须找到一个适用于大变形情况的应变计算公式, 从而得到实际的地表变形量。
另外, 矿区地表沉陷特点也影响D-InSAR数据的应用。例如某矿区的地表的下沉量, 要求对应于SAR相邻分辨单元的最大下沉值不能超过一个整周相位, 否则相位解结果将不能反映真实的地表沉陷结果;雷达图像对的选取, 以最匹配并结合矿区地表下沉不同阶段的下沉速度和下沉量选择合适时间间隔的雷达图像对。
再就是注意结合其他观测手段, 如GPS测量。把D-InSAR测量结果与其他手段获取的实测结果在局部进行比较, 以便对D-InSAR测量结果进行精度评价和修正;注意雷达图像上没有信号的原因, 可能是变形发生在很短时间内, 如1～100 mm/d[11], 或者有大面积水面存在。
4矿区地表变形的D-InSAR测量
4.1点位布设和观测
对于矿区的地面变形监测, 可以在观测区建立或寻找一些具有代表性的观测点或标志物, 通过获取雷达卫星在不同时刻运行到该地区上空时拍摄的雷达复图像, 记录下各个时刻同一个点在雷达卫星上的位置, 这个点的多幅雷达图像的序列, 就形成了该点的移动时间序列图, 便于进行具体地面物的相关量求取, 例如相位和相位差的求取, 从而求取该点的变形量, 进行一定范围内变形预计工作。
当然有假定:雷达卫星每次经过观测区上空时位置不变化, 实际上变化也不是很大, 地面点在不断变化。
4.2变形量计算
数据计算按照差分干涉原理中相关公式进行。如图1所示, 假定矿区地表P点, 在雷达图像上的位置ρ (ti) 、ρ (ti+1) 分别表示雷达在ti 、ti+1时刻到P点的斜距 (即信号的传播路径) ;Δρ (ti, ti+1) 为ti 到ti+1时段内P点在水平面上移动的距离 (该距离为平距) 。
在ti 、ti+1时刻卫星测量的相位值分别可以表示如下:
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则两者的相位差Δφ为
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其他的如观测方位方向上一小段时间内的地面变形量Δρ可根据差分干涉基本原理公式[12]计算。由式 (2) 得
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式 (4) 说明雷达波束方向上距离的变化引起了相位改变。如果取矿区一个特殊点进行研究, 则距离变化与地面目标点的移动 (特别是垂向上的距离变化) 有密切关系。把卫星轨道在该点所属地区的偏差角定义为θ, 则有雷达视线方向的垂直变形分量Δρ⊥和水平变形分量Δρ//为
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综上所述, 用D-InSAR进行测量, 可以获取整个矿区的地表变形结果。
4.3增量变形量计算
对于矿区沉陷变形来说, 观测点的绝对增量相对于可引起变形的相对变形量来说, 后者的破坏程度更大。增量变形量求取思路如下。
(1) D-InSAR技术测量中, 假定的地面点P点在不同时刻卫星所在位置的不同, 记录下来的序列数据对应为P (X, Y, ti) , 其中i=0, 1, 2, 3, …, N, 可以求得雷达图像中点的绝对高程ρi (X, Y, ti) , 从而可以得到绝对高程差为Δρi (X, Y, ti) =ρi-ρ0, 在沉陷应变进行计算时, 高程差作为计算的初始数据, 即利用D-InSAR手段获取的雷达图像经过处理后生成的干涉图, 再从干涉图中提取的地表区域 (为一个面域) 的变形数据。
(2) 提取位移场, 根据ρi (X, Y, ti) 记录的i和i-1时刻位移求取增量位移场数据δuundefined (X, Y, Z, ti) 。
δuundefined (X, Y, Z, ti) =ρi (X, Y, Z, ti) -ρi (X, Y, Z, ti-1) (6)
(3) 根据δuundefined计算增量应变值。数据处理的具体算法流程如图2所示。
5结论
在分析矿区地表点移动特点和D-InSAR技术特点的基础上, 结合国内外该技术用于矿区地表监测取得的成果和存在的一些问题, 提出矿区的地表变形监测应结合力学中应变计算理论的构想, 指出应该扩大该领域研究的目标性。利用雷达差分干涉的原理, 以矿区一个特殊点为研究对象, 给出了地表变形量计算方法, 提出了增量位移场、增量应变值的计算思路和数据处理流程。进一步的研究工作就是根据文中提出的思路推导出以沉陷应变为主要推导结果的理论论证和试验。
摘要：分析D-InSAR用于矿区地表沉陷监测面临的问题, 把煤矿区开采沉陷的特点和D-InSAR技术的适用条件结合起来, 从而给出D-InSAR用于煤矿区开采沉陷监测的理论依据和具体条件, 提出以D-InSAR数据为数据源计算变形量的思路和方法。
关键词：矿区,地表变形量,D-InSAR
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