礦區(qū)控制測量

在礦區(qū)地面布設(shè)一系列起控制作用的相聯(lián)系的點(diǎn)，構(gòu)成平面控制網(wǎng)，為確定網(wǎng)中各點(diǎn)平面位置所進(jìn)行的測量工作。礦區(qū)平面控制網(wǎng)點(diǎn)是礦山進(jìn)行各種測量工作的基礎(chǔ)，對于地形測圖是布設(shè)圖根控制(見平板儀測圖)的起算點(diǎn)，從而能使所測的地形圖拼接成一幅完整的圖紙;對于礦山工程測量，常在礦區(qū)控制網(wǎng)下布設(shè)專用的平面控制網(wǎng)，作為施工放樣、井上下聯(lián)系測量和開采沉陷測量的基礎(chǔ)。礦區(qū)平面控制網(wǎng)具有統(tǒng)一礦區(qū)平面坐標(biāo)系統(tǒng)和限制測量誤差積累的作用。

礦區(qū)控制測量布網(wǎng)方法

礦區(qū)平面控制網(wǎng)常用三角測量、三邊測量、邊角測量和導(dǎo)線測量方法建立。按布網(wǎng)方法不同，分別簡稱為三角網(wǎng)、三邊網(wǎng)、邊角網(wǎng)和導(dǎo)線網(wǎng)。前三種網(wǎng)中的基本圖形為三角形，各三角形頂點(diǎn)稱為三角點(diǎn)。導(dǎo)線網(wǎng)的基本圖形是一系列相鄰點(diǎn)連成的折線，這些點(diǎn)稱為導(dǎo)線點(diǎn)。

為了測量三角點(diǎn)的平面位置，網(wǎng)中一般需有4個(gè)起算數(shù)據(jù)，即兩個(gè)點(diǎn)的平面坐標(biāo)或一個(gè)點(diǎn)的平面坐標(biāo)、一條邊的邊長和一條邊的坐標(biāo)方位角(見方位角)。用導(dǎo)線測量方法建立礦區(qū)平面控制網(wǎng)時(shí)，要求在多個(gè)已知點(diǎn)間布設(shè)導(dǎo)線。當(dāng)?shù)V區(qū)面積較大時(shí)，為了有效控制測量誤差積累，常需要有多余的起算數(shù)據(jù)。

三角測量是建立礦區(qū)平面控制網(wǎng)的基本方法。通過測量網(wǎng)中各三角形的頂角值，用解析幾何方法從已知點(diǎn)起推算各三角點(diǎn)的平面位置。三角測量要求每個(gè)三角點(diǎn)能與較多的相鄰三角點(diǎn)通視，一般要在點(diǎn)上建造覘標(biāo)，以供鄰點(diǎn)照準(zhǔn)用，因此人力、物力消耗較多。

三邊測量是通過測量網(wǎng)中各三角形的邊長，應(yīng)用三角學(xué)的余弦公式計(jì)算各三角形的頂角值，再推算各點(diǎn)的平面位置。由于三邊網(wǎng)檢核條件少，推算得的各邊方位角精度較低。

邊角測量是測量網(wǎng)中各三角形頂角值和各邊長。通過測角可控制各邊坐標(biāo)方位角的誤差，而測邊可控制邊長誤差，故布設(shè)邊角網(wǎng)可提高點(diǎn)位精度，但人力、物力消耗多，因此常常在達(dá)到設(shè)計(jì)要求的精度前提下，以三角測量為主，再測量部分三角形的邊長;或以三邊測量為主，再測量部分三角形的頂角值。

導(dǎo)線測量要求相鄰點(diǎn)間通視，通過測量相鄰邊間所夾的角值以及各邊長，推算得各導(dǎo)線點(diǎn)的平面位置。導(dǎo)線測量具有布設(shè)靈活機(jī)動(dòng)、工作量小和邊長精度較均勻等優(yōu)點(diǎn)，但控制面積小，檢核條件少，點(diǎn)位精度稍差。

礦區(qū)控制測量布網(wǎng)原則

礦區(qū)平面控制網(wǎng)一般在國家一、二等大地網(wǎng)下加密或以國家大地網(wǎng)點(diǎn)為起算數(shù)據(jù)建網(wǎng)。國家大地網(wǎng)主要采用三角測量方法，采取由大到小、逐級(jí)控制的原則布設(shè)。中國國家大地網(wǎng)按縱橫鎖系布網(wǎng)法分成一、二、三、四等網(wǎng)。大地測量法式規(guī)定，一等三角鎖中三角形平均邊長為25km，角度測量中誤差為±0.7″，起始邊長度相對中誤差不大于1：350 000，天文經(jīng)度、緯度和方位角的測定中誤差分別不大于士0.3″、±0.3″、±0.5″;二等三角鎖中三角形平均邊長為20～25km，角度觀測中誤差為±1.0″～±1.5″;二等全面網(wǎng)的三角形平均邊長為13km，角度觀測中誤差為±1.0″;三等三角網(wǎng)的平均邊長為8km，角度觀測中誤差不大于±1.8″; 四等三角網(wǎng)的平均邊長和角度觀測中誤差視需要而定。礦區(qū)首級(jí)平面控制網(wǎng)的等級(jí)一般為三等網(wǎng)或四等網(wǎng)，視礦區(qū)范圍大小確定;角度觀測的精度要求與國家大地網(wǎng)一致;平均邊長一般較短，以滿足礦山工程測量的要求。

布設(shè)礦區(qū)平面控制網(wǎng)，一般根據(jù)礦區(qū)發(fā)展的需要，采取一次全面布網(wǎng)，或在全礦區(qū)內(nèi)首先布設(shè)首級(jí)平面控制網(wǎng)，再分區(qū)、分期進(jìn)行較低級(jí)的平面控制點(diǎn)加密?？梢圆捎猛环N測量方法或不同的測量方法。為了確保礦區(qū)平面控制網(wǎng)點(diǎn)具有一定的精度和密度，要對擬建的網(wǎng)進(jìn)行精度估算或進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，確定最佳布網(wǎng)方案 。

礦區(qū)面積較小，附近又無可供利用的已知點(diǎn)時(shí)，可采用假定坐標(biāo)系統(tǒng)，自行測定起算邊長和起算方位角，布設(shè)成獨(dú)立的礦區(qū)平面控制網(wǎng)。

礦區(qū)控制測量投影面和投影帶

為了控制礦區(qū)控制網(wǎng)的長度投影變形，一般均要將觀測成果歸算到參考橢球面或大地水準(zhǔn)面，并采用3°帶高斯-克呂格平面直角坐標(biāo)系，以便盡可能與國家采用的平面坐標(biāo)系一致，有利于成果、成圖的相互利用。當(dāng)?shù)V區(qū)地處高原或礦區(qū)中部遠(yuǎn)離3。帶中央子午線，且所測得的邊長投影到大地水準(zhǔn)面和3°帶高斯-克呂格投影面后的長度變形過大，不能滿足礦山工程測量精度要求時(shí)，可采用礦區(qū)平均高程面作為投影面和礦區(qū)中部的子午線作為中央子午線的地方(礦區(qū))平面坐標(biāo)系。礦區(qū)面積較小并采用獨(dú)立坐標(biāo)系時(shí)，可將礦區(qū)地表面視為平面。

礦區(qū)控制測量平差計(jì)算

為提高礦區(qū)平面控制網(wǎng)的精度和進(jìn)行檢核，常有多余的觀測量和多余的起算數(shù)據(jù)。對觀測值按最小二乘法進(jìn)行平差計(jì)算，以消除觀測值之間的矛盾，求得觀測值的最或然值，評定測量成果的精度。

礦區(qū)控制測量展望

三角測量方法是由荷蘭的斯涅爾 (W.Snell)于公元1617年首創(chuàng)。20世紀(jì)80年代以前，中國在建立礦區(qū)平面控制網(wǎng)時(shí)，都使用此法。隨著光電測距儀和計(jì)算機(jī)在煤礦的普遍應(yīng)用，三角測量方法將被邊角測量、三邊測量和導(dǎo)線測量方法所取代。用光電測距導(dǎo)線布設(shè)專用平面控制網(wǎng)已廣泛應(yīng)用。隨著GPS(見全球定位系統(tǒng)測量)衛(wèi)星測量技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，新建和改建較大礦區(qū)平面控制網(wǎng)可大大縮短工期，且布點(diǎn)不受地形條件限制，相對點(diǎn)位精度高于其他方法。這一新技術(shù)將在較大礦區(qū)建立首級(jí)平面控制網(wǎng)時(shí)，進(jìn)一步得到應(yīng)用，并可能用于建立三維控制網(wǎng)。

在礦區(qū)內(nèi)為提供地形測圖或工程測量建立高程控制網(wǎng)所進(jìn)行的測量工作。進(jìn)行高程測量，首先在地面按一定技術(shù)要求選擇一系列點(diǎn)并用能夠長期穩(wěn)定保存的特制標(biāo)志顯示其確切位置，用精密的方法測出其高程，這些點(diǎn)稱為高程控制點(diǎn)。由這些點(diǎn)構(gòu)成的圖形稱為高程控制網(wǎng)，作為測定其他點(diǎn)高程的基礎(chǔ)。

建立高程控制網(wǎng)常用水準(zhǔn)測量、三角高程測量。用水準(zhǔn)測量方法測設(shè)的高程控制網(wǎng)稱為水準(zhǔn)網(wǎng)。水準(zhǔn)網(wǎng)是礦區(qū)基本控制網(wǎng)。礦區(qū)高程控制網(wǎng)是在國家高程控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上布設(shè)的。

礦區(qū)控制測量國家高程控制網(wǎng)

在全國范圍內(nèi)，按照國家測量規(guī)范規(guī)定，測定一系列地面點(diǎn)的高程所構(gòu)成的網(wǎng)。它主要用水準(zhǔn)測量方法建立，故又稱國家水準(zhǔn)網(wǎng)。

國家高程控制網(wǎng)采用從整體到局部、由高級(jí)到低級(jí)、逐級(jí)控制、逐級(jí)加密的原則分4個(gè)等級(jí)布設(shè)。首先以青島水準(zhǔn)原點(diǎn)沿著地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定、坡度平緩的交通干線測設(shè)一等水準(zhǔn)路線，閉合成環(huán)，構(gòu)成網(wǎng)狀，布滿全國，環(huán)線周長為1 000～1 500km。接著以一等水準(zhǔn)點(diǎn)為高程起算點(diǎn)，在一等水準(zhǔn)環(huán)內(nèi)測設(shè)二等水準(zhǔn)路線，構(gòu)成環(huán)線，周長為500～750km。然后在二等環(huán)內(nèi)，測設(shè)三等水準(zhǔn)測量路線，構(gòu)成環(huán)線周長更短的三等水準(zhǔn)網(wǎng)。最后再以四等水準(zhǔn)路線作進(jìn)一步加密。

一、二等水準(zhǔn)測量是用精密水準(zhǔn)儀和按規(guī)范的作業(yè)程序施測的，是國家高程控制網(wǎng)的骨干和基礎(chǔ)，主要用于科學(xué)研究和為其他等級(jí)水準(zhǔn)測量提供高程控制。三、四等水準(zhǔn)測量精度相對較低，直接為測繪地形圖和各種工程建設(shè)提供高程控制點(diǎn)。

礦區(qū)控制測量礦區(qū)高程控制網(wǎng)

為滿足礦區(qū)大比例尺測圖和各項(xiàng)工程建設(shè)而布設(shè)的高程控制網(wǎng)。礦區(qū)高程控制網(wǎng)以水準(zhǔn)網(wǎng)作為基本控制網(wǎng)，采用與國家水準(zhǔn)網(wǎng)相同的布網(wǎng)原則和方法進(jìn)行布設(shè)。各等級(jí)水準(zhǔn)測量的施測規(guī)格和精度要求在有關(guān)規(guī)程中均有詳細(xì)規(guī)定。

礦區(qū)首級(jí)水準(zhǔn)網(wǎng)的等級(jí)應(yīng)依礦區(qū)面積和發(fā)展遠(yuǎn)景而定，一般以國家二等或三等水準(zhǔn)點(diǎn)為首級(jí)控制點(diǎn)。為保證水準(zhǔn)點(diǎn)間相對高程的精度，首級(jí)水準(zhǔn)網(wǎng)一般布設(shè)成自由網(wǎng)，以便與國家高程系統(tǒng)保持一致。為此首級(jí)網(wǎng)應(yīng)布設(shè)成閉合環(huán)線，環(huán)線長度二等不超過400km; 三等不超過45km。2100433B

在礦區(qū)范圍內(nèi)為建立基本控制網(wǎng)而進(jìn)行的礦山測量工作。它是礦區(qū)勘探、設(shè)計(jì)、建設(shè)和生產(chǎn)各階段一切測量工作的基礎(chǔ)，包括礦區(qū)平面控制測量和礦區(qū)高程控制測量。

礦山建設(shè)和生產(chǎn)時(shí)，對勘探階段所建立的控制網(wǎng)、點(diǎn)保存情況和精度要進(jìn)行檢查，已有測量成果要盡量利用。在精度和密度上滿足不了要求的，要改造舊網(wǎng)或重建新網(wǎng)。重建新網(wǎng)時(shí)應(yīng)與舊網(wǎng)聯(lián)測，得出新舊網(wǎng)的換算關(guān)系，以便于利用資料。

礦區(qū)首級(jí)控制網(wǎng)等級(jí)的選擇，要考慮礦區(qū)范圍的大小并顧及礦區(qū)發(fā)展遠(yuǎn)景。按照從整體到局部的原則，分等布設(shè)，逐級(jí)加密。條件具備時(shí)，也可越級(jí)加密。最低一級(jí)基本控制是發(fā)展圖根測量和施工控制的基礎(chǔ)，布設(shè)時(shí)以滿足近期生產(chǎn)建設(shè)的需要為主。1981年中國《黑色冶金礦山測量技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，最低一級(jí)基本平面控制網(wǎng)，相鄰點(diǎn)點(diǎn)位中誤差應(yīng)不大于±7cm;基本高程控制網(wǎng)的水準(zhǔn)路線最弱點(diǎn)相對于高級(jí)水準(zhǔn)點(diǎn)高程中誤差應(yīng)不大于±4cm。

同一礦區(qū)的控制網(wǎng)必須采用統(tǒng)一的平面和高程系統(tǒng)。采用獨(dú)立系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)盡可能與國家相應(yīng)等級(jí)的控制點(diǎn)聯(lián)測。

礦區(qū)平面控制測t(plane control surveying of mine area)是指為建立礦認(rèn)基本平面制網(wǎng)進(jìn)行的測量工作。其目的是惻定控制點(diǎn)的平面位置。其內(nèi)容有礦區(qū)平面控制測量的投影、等級(jí)與精度、方法等 。

采用高斯正形投影，按3°(或1.5°)分帶計(jì)算其平而直角坐標(biāo)。當(dāng)控制網(wǎng)邊長變形每公里超過5cm時(shí)，可用礦區(qū)中部子午線作中央子午線的任意帶高斯正形投影或選擇抵償面的方法來限制長度變形。礦區(qū)高程較大時(shí)，可采用礦區(qū)平均高程面作為投影面。礦區(qū)面積較小時(shí)，投影面可視為乎面。直接在此平而上平差和計(jì)算坐標(biāo) 。

20世紀(jì)50年代前，中國礦山乎面控制主要采用三角測量，且為獨(dú)立坐標(biāo)系。50年代后，隨著礦山建沒的發(fā)展，大部分舊網(wǎng)都進(jìn)行了改造和擴(kuò)展。線形鎖用于四等以下的加密控制網(wǎng)較普遍。70年代以來，光電測距儀的應(yīng)用給導(dǎo)線測量創(chuàng)造廠有利條件，同時(shí)出現(xiàn)了三邊網(wǎng)和邊角網(wǎng)。80年代末，全球定位系統(tǒng)(GPS)確定點(diǎn)位的方法。已在中國、美國等一些國家用于個(gè)別城市和礦區(qū)建立控制網(wǎng) 。2100433B