何小飞

（湖南有色新田岭钨业有限公司，湖南 郴州423000）

随着矿区成功整合，原有的资料存在坐标系统不统一、精度不能达到生产设计要求等问题。为满足各类工程项目需要，需布设矿区控制网。桂阳金发矿矿区位于群山之间，地形比较复杂。为更好地了解测区情况，我们搜集了测区大量的现有控制测量资料，编制了《桂阳金发矿区控制网技术设计书》。测区包括城区及其附近地区，测区控制范围大致位于东经203°12′，北纬29°。主要工作有：①布设了GPS四等控制网，控制点13个。②布设了一条5秒导线，导线点22个。③水准联测了三个GPS点。

1 准备工作

1.1 作业依据

（1） 2001年国家测绘局颁布的《全球定位系统（GPS）测量规范》；

（2） CH 1003 —95《测绘产品质量评定标准》；

（3） 《矿山测量规范》；

（4） GPS网精度等级：按国家四等控制网精度要求施测GPS 四等控制网；

（5） 《工程测量规范》GB50026-93

（6） 《金属矿山测量手册》；

1.2 已有测绘资料

测区内有GPS C级控制点三个，点号为U546、U547、U543。其中U543为联测了Ⅱ等水准、其余两个点联测三等水准。此三点为80西安坐标系、85国家高程基准。5秒点2个（I538、I539），中央子午线113度30分，高程为85国家高程基准。

1.3 坐标系统的选择

测量结果以湖南省基础测绘处提供的U546、U547为起算点、联测了I538、I539。工程测量一般采用3度带坐标，用武汉大学测绘学院编制的坐标转换软件（Coordinatesys），对U546、U547转换成中央子午线114度西安坐标系3度带（38带）坐标，I538、I539换算成中央子午线114度的54北京坐标系。控制测量投影面为大地水准面，投影到高斯平面。

表1 GPS网设计方案主要特征值

表2 水平角观测限差

表3 四等水准测量作业限差 单位：m

表4 三角高程与四等水准测量限差比照

1.4 仪器设备和软件

本次控制测量采用仪器：南方测绘公司的北极星9600 GPS测量系统（三台套），莱卡TCR802.S3水准仪。

2 四等GPS网

2.1 四等GPS网的设计和观测

2.1.1 GPS网形设计

网形设计的一般原则：

（1）GPS 网一般应通过独立观测边构成闭合图形，以增加检核条件，提高网的可靠性。

（2）GPS 网点应尽量与原有地面控制网点相重合，以便可靠地确定 GPS 网与地面网的转换参数。

（3）GPS 网点应考虑与水准点相重合。

（4）为便于观测和水准联测，GPS网点一般应设在视野开阔和容易到达的地方。

（5）为便于用经典方法联测或扩展，可在网点附近布设一通视良好的方位点。

2.1.2 GPS网型的选择

整个四等控制网由三个联接三角形与一个中点七边形组成。

2.2 外业数据处理及检核

2.2.1 外业数据处理：外业观测后根据自动处理基线向量的结果，检查基线向量方差比（Ratio）、中误差（rms）及天线高等，方差比＞3，中误差＜40mm，参与解算的向量均符合要求。

2.2.2 外业观测质量的检核 ：根据《GB/T 18314-2001》，各级GPS基线精度计算公式如下：

σ：标准差，mma：固定误差，mm；b：比例误差，mm；D：相邻点间距离，mm；

按《GB/T 18314-2001》 5.3条、四等控制网精度要求，取 a≤10mm；b≤10ppm；D=2.3Km（平均基线边长）代入上式，计算得：σ=25.08mm 。

2.2.3 同步环检验：根据《GB/T 18314-2001》要求，其坐标分量相对闭合差应≤6ppm（1/166666）；全长相对闭合差应≤10ppm（1/100000）。经检核全长相对闭合差最大为2.6 ppm（1/384615）（同步环153），最小为0.0ppm （同步环160），均符合要求。

2.2.4 异步环检验：异步环全长闭合差：

σ：标准差n：异步环边数n=3 W≤±225mm；经检查异步环3条基线全长闭合差最大为70.13mm（异步环152），最小为40.3mm，远小于规定的225mm。

2.3 平差计算

基线处理成功后，即可进入软件的网平差界面，进行WGS-84坐标系下的自由网平差及三维约束网平差。

2.3.1 GPS点WGS-84坐标系自由网平差

（1）GPS点WGS-84坐标系坐标平差及精度：按《GB/T 18314-2001》第12.5.5.3条规定，基线向量改正数：

（2）GPS点WGS-84坐标系大地坐标及其精度；WGS-84坐标点位中误差最小为0mm；最大为2.92mm。

2.3.2 GPS点80系二维维约束平差

经平差得到结果如下：边长中误差最大为3.74mm，最小为2.04mm。边长相对精度最高为1/238万（基线GPS3-GPS2）；最低为1/93760（基线GB19-GP12），GPS点80坐标的点位中误差最小为±0mm；最大为±3.161mm。

2.3.3 GPS网高程拟合

GPS高程网利用本次测量的四等水准点、三角高程点及已知点参与拟合。以提供的“I538”已知高程作为校核，结果相差-2mm。

3 5秒级导线测量

在测区内布设一条5秒附合导线，共11个导线点，中间与五个四等GPS控制点重合，形成多段点附合导线，形成GPS边长与GPS网与5秒导线相互检查的格局。

3.1 野外观测

3.1.1 水平角观测：采用全站仪测回法测角。执行限差如表2：

3.1.2 边长观测：使用全站仪器往返各测2测回，往返测量互差不大于（D为距离），经各种改正后，往返测边长互差不大于1/20000。

3.2 原始资料及成果整理

3.2.1 确定原始资料无误后方可进行计算。

3.2.2 水平角平均值计算。

3.3 平差处理

平差结果：最大点位误差[A6]=0.0331（m）；最大点间误差=0.0469（m）；最大边长比例误差=1/85724，平面网验后单位权中误差=6.64（s）。

4 高程测量

4.1 水准测量

测量四个四等水准点，根据规程规定采用往返测量。

水准测量执行的限差：四等水准测量就能够满足这次的水准测量需要。限差要求如表3。

4.2 三角高程测量

4.2.1 三角高程测量限差

垂直角测2个测回，仪器指标差不大于15秒，同一测回间半测回互差不大于25秒。仪器高和菱镜高两次量取互差不得大于4毫米，取平均值作为最后结果。

4.2.2 三角高程计算的方法

S'——经各项改正后的斜距，m；α——垂直角；i——仪器高，m；l——棱镜高，m；R——地球平均曲率半径，R=6371Km。

4.2.3 三角高程精度评定

三角高程与四等水准测量限差比照如表4。

5 测区坐标转换

这次控制测量，使用的是西安坐标系，由于该测区原资料都是使用54北京坐标系，这次测量利用I538、I539两个点联测（此两点为54北京坐标系）。计算出，I538至I539的方位角如下：54北京坐标方位角为：89°24′45″；80西安坐标方向角为：89°24′52″。两坐标系方位角相差为7秒，由于矿区面积不大，所以两坐标系换算只考虑平移，不考虑旋转。得换算公式如下：

6 总结及展望

（1）球定位系统GPS在国内外都是非常成熟的一门技术，且优点明显，无需通视等。此后矿里地面控制控制网和平时引点可全面推广。

（2）边连式的GPS静态观测方式适合于完成精度较高的平面控制网。控制网布设成闭合形式 ，有利于进行重复观测边的互差检核以及独立闭合环闭合差的检核。

（3）S网内必须有足够多已知高程点参与拟合，6个为宜，且必须在网内分布均匀。

（4）角高程只要严格按规程测量完全能代替四等水准。

通过本次控制测量，我体会到了原来的单一的矿山测量还远不能满足工作中的需要.地面的控制需要的平差及各项改正等是我们原来在矿山测量中很少应用的.通过这次GPS的控制测量，让我体会到了科技先进对测量工作的帮助.我要继续努力学习、工作，在学习中，提高自己的理论水平；在工作中，丰富自己的测量经验。从而使自己的测量水平不断提高，去挑战更加困难的测量工作。