1引言
地質(zhì)工程測量是為了地質(zhì)找礦而做的基礎(chǔ)工作，基本上都是山區(qū)作業(yè)，通訊不便，交通困難，各種成果也多建立在BJ54系統(tǒng)下，原國家等級三角點、導線點破壞嚴重，高等級GPS點、水準點分布嚴重不足，使得布網(wǎng)困難。GPS(全球定位系統(tǒng))具有i貝4量精度高、全天候作業(yè)、測站間無需通視、觀測時間短、儀器操作簡便、成本低、提供三維坐標等特點，近幾年來已經(jīng)廣泛應用于地質(zhì)工程測量工作中…，為測繪工作提供了一個嶄新的定位測量手段，取得了顯著的經(jīng)濟效益，贏得了廣大地質(zhì)和測繪工作者的青睞。因此，討論如何合理地利用GPS定位技術(shù)布設(shè)控制網(wǎng)，取得適宜的精確度，達到地質(zhì)工程的要求，顯得尤為重要。
2應用實例
2．1工程概況研究區(qū)位于新疆鄯善縣境內(nèi)，面積為26．47km，屬南湖戈壁灘的低山丘陵區(qū)，地勢較為平坦，海拔高度一般在1100m�？紤]到海拔較高、工作難度大、工期較緊、降低成本等因素，決定采用GPS進行控制測量、碎部測量以及工程收測。
2．2GPS控制網(wǎng)的設(shè)計
2．2．1技術(shù)標準
GPS測量的技術(shù)設(shè)計主要依據(jù)《全球定位系統(tǒng)(GPS)測量規(guī)范》(GB／T18314—2001)、《地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測量規(guī)范》(GB／T18341—2001)》及工程設(shè)計有關(guān)要求制定的。以1／10萬地形圖為參考圖件，平面坐標系統(tǒng)采用1954年北京坐標系，高程基準采用1956年黃海高程系，投影面為高斯平面，中央子午線90。，3。分帶，控制網(wǎng)等級為C級，以白石包國家二等三角點和黃山三等三角點做為起算依據(jù)。
2．2．2設(shè)計精度
GPS控制網(wǎng)宜以邊連接為主，輔以點連接，這樣可減少工作量，又可達到多檢核的目的，布網(wǎng)時應盡可能地選擇國家一、二等三角點，最好是同邊鄰點，這樣的點位精度基本相同，能夠很好地將WGS84坐標較嚴密地轉(zhuǎn)換到BJz54系統(tǒng)，而盡可能地少選用三、四等點。根據(jù)研究區(qū)情況和工程需要，選擇二級GPS網(wǎng)作為測區(qū)首級控制網(wǎng)，要求平均邊長小于1km，最弱邊相對中誤差小于1／10000，GPS接收機標稱精度的固定誤差a≤15ram，比例誤差系數(shù)b≤20×10。
2．2．3控制網(wǎng)布設(shè)
研究區(qū)采用c、D、E三級GPS網(wǎng)作為基本平面控制網(wǎng)�？刂凭W(wǎng)共17個節(jié)點，其中c級GPS控制點1點，D級GPS控制點4點，E級GPS控制點13點。其中聯(lián)測已知平面控制點2個，高程控制點5個(其高程由四等水準測得)，采用3臺中海達GPS單頻接收機(標稱精度為5mm+2ppmxD)觀測，網(wǎng)形布設(shè)成邊連式(圖1)。2．2．4觀測計劃根據(jù)GPS衛(wèi)星的可見預報圖和幾何圖形強度(空間位置因子PDOP)，選擇最佳觀測時段(衛(wèi)星多于4顆，且分布均勻，PDOP值小于6)，并編排作業(yè)調(diào)度表。
2．3GPs控制網(wǎng)作業(yè)
2．3．1選點
GPS測量測站點之間不要求一定通視，圖形結(jié)構(gòu)也比較靈活，因此，點位選擇比較方便。但考慮GPS測量的特殊性，并顧及后續(xù)測量，選點時應著重考慮：(1)點位要顯著，視場周圍15。無障礙物，以免信號被遮擋或吸收；(2)每點最好與某一點通視，以便后續(xù)測量工作的使用；(3)點位附近不應有大面積水域或強烈干擾衛(wèi)星信號接收的物體，應選在視野開闊、交通方便、有利擴展、易于保存的地方，以便觀測和日后使用；(4)點位要遠離大功率無線電發(fā)射源，其距離不小于200m，遠離高壓電線和微波傳送通道等，其距離不小于50m，以免電磁場對信號的干擾；(5)選點結(jié)束后，按要求埋設(shè)標石，標石規(guī)格按規(guī)范要求執(zhí)行，埋石后應填寫點之記�？刂泣c的編號按順序編排，并在前冠以大寫字母“GPS”，如：“GPS1”表示一級GPS“1”號點。
2．3．2觀測
根據(jù)GPS作業(yè)調(diào)度表的安排進行觀測，采取靜態(tài)相對定位模式，衛(wèi)星高度角l5。，時段長度4O一60min，采樣間隔15S。在3個點上同時安置3臺接收機天線(對中、整平、定向)，天線安置采用腳架對點器精確對中，對點誤差均小于2rOiTl。量取天線高，測量氣象數(shù)據(jù)，開機觀察，當各項指標達到要求時，按接收機的提示輸入相關(guān)數(shù)據(jù)，則接收機自動記錄，觀測者填寫測量手簿。
2．4GPS數(shù)據(jù)處理及精度分析
GPS網(wǎng)數(shù)據(jù)處理分為基線解算和網(wǎng)平差兩個階段，采用隨機軟件完成。經(jīng)基線解算、質(zhì)量檢核、外業(yè)重測和網(wǎng)平差后，得到GPS控制點的三維坐標引。
2．4．1基線解算
測量過程中，對于當天采集的GPS數(shù)據(jù)，應及時通訊至計算機進行外業(yè)數(shù)據(jù)檢查。而后利用中海達公司隨機商用軟件進行基線處理，處理過程中衛(wèi)星高度角大于15。，采用靜態(tài)相對定位處理方式。根據(jù)自動處理基線向量的結(jié)果，檢查基線向量方差比均大于3，邊長中誤差均小于20mm。
2．4．2外業(yè)質(zhì)量檢核
外業(yè)質(zhì)量檢核是確保平差精度要求的重要環(huán)節(jié)，主要包括同步環(huán)檢驗、異步環(huán)檢驗、復測基線。
2．4．2．1復測基線
復測基線為兩個不同時段所測的相同邊的邊長，復測基線長度較差d。≤2盯，《全球定位系統(tǒng)(GPS)測量規(guī)范》(GB／T18314—2001)、《地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測量規(guī)范》(GB／T18341—2001)》指相應級別規(guī)定的精度(按實際平均邊長計算)。對于互差超限的，應重新檢查基線的方差比值，對于方差比值較小的，特別是臨界的要重新設(shè)置參數(shù)，重新解算，解算后仍然超限的，應在異步環(huán)和同步環(huán)中進一步做分析，以確定哪條基線含有粗差。研究區(qū)經(jīng)檢查，復測基線的不符值最大5．12ppm，最小0．64ppm，達到相關(guān)規(guī)范要求，能夠滿足地質(zhì)勘查工程測量需要。
2．4．2．2同步環(huán)閉合差檢核
《全球定位系統(tǒng)(GPS)測量規(guī)范》(GB／T18314—2001)中對同步閉合環(huán)的要求為wx，Wy，Wz≤／5叮，《地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測量規(guī)范》(GB／T18341—2001)》中Wx，wy，wz≤√n／2盯。在一個同步環(huán)中的基線解算組合方案應相同，這樣可以取得最小的閉合差，反之，則容易超限。對于達不到要求的，應在異立環(huán)中繼續(xù)分析。研究區(qū)檢驗同步環(huán)C級1個，D級4個，E級14個，經(jīng)檢核實測值，Wx最大1．6mm，wy最大3．6ram(13=4)，Wz最大1．1m／／1，均達到相關(guān)規(guī)范要求，能夠滿足地質(zhì)勘查工程測量需要。
2．4．2．3異步環(huán)閉合差檢核
《地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測量規(guī)范》中對獨立閉合環(huán)的要求為Wx，Wy，wz≤2√n盯，《全球定位系統(tǒng)(GPS)測量規(guī)范》Wx，Wy，Wz≤3√n盯，o為相應級別規(guī)定的精度。如異步環(huán)中是包含有同步環(huán)超限的基線，應重新審查該基線觀測段的星歷預報，檢查衛(wèi)星分布狀況是否長時間近似成一直線運行，以及PDOP是否接近限值，然后回憶野外觀i貝4時是否在不合理條件下強行觀測；若無同步環(huán)超限的基線，則將環(huán)中基線置于別的異步環(huán)中觀察殘差，或復測基線，則可判斷環(huán)中哪條基線可能含有粗差。研究區(qū)中檢驗異步環(huán)D級6個，E級19個，經(jīng)檢核實測值：wx最大18．3mm，Wy最大35．6mm(n=4)，Wz最大30．7mm，均達到相關(guān)規(guī)范要求，能夠滿足地質(zhì)勘查工程測量需要。
2．5GPS網(wǎng)平差計算
在基線向量和各項質(zhì)量檢核符合要求后，在WGS84坐標系內(nèi)進行三維無約束平差，在BJ54內(nèi)進行二維約束平差J。無約束平差精度反映了GPS測量的真實質(zhì)量，約束平差結(jié)果反映了控制網(wǎng)點轉(zhuǎn)換精度。研究區(qū)中WGS一84坐標系基線平差56條，中誤差最大21．9mm，最小0．5mm，平均1．97mm；相對精度最高1／3074萬，最低I／II萬，均高于1／2萬。在WGS一84坐標系的橢球體上，進行了大地坐標平差，單位權(quán)中誤差為0．076nl，大地高程內(nèi)符合中誤差最大為0．0167m。BJ54坐標系二維約束平差，使尺度、方向和平移都受到了約束，平差結(jié)果單位權(quán)中誤差為0．001ITI�？傊珿PS網(wǎng)平差計算后，C、D、E級GPS點點位中誤差均小于5cm，邊長相對精度均高于1／2萬，符合相關(guān)規(guī)定，能夠滿足地質(zhì)勘查工程測量需要。
2．6工程測量
利用GPS控制網(wǎng)成果，對研究區(qū)內(nèi)14條1／1000地質(zhì)剖面、槽探工程、工程點用全站儀極坐標法或南方RTK定測檢核。地質(zhì)剖面點位差AX=8mm、△Y=4mm、AH：42mm，方位最大較差為28”。地質(zhì)勘探工程點和探槽的定’狽4，使用南方RTK就其附近的控制點做檢核，G012：AX=一14mm、aY=一27mm、AH=7nlm；G017：△X=6mm、AY=一1mm、aH=21mm；G013：AX=3mm、△Y=一3mill、aH=6mm。從以上檢查控制點的結(jié)果可以看出本次測量的精度可靠。
3結(jié)語
研究區(qū)GPS控制網(wǎng)布設(shè)成功應用說明，利用GPS進行c級控制網(wǎng)測量能夠達到規(guī)范要求，技術(shù)方法可行，所建立的GPS控制網(wǎng)可以作為礦區(qū)內(nèi)各種高精度測量的基準，也為同類提供了一定的借鑒意義。應注意的是：(1)針對不同的地質(zhì)勘探工程，依據(jù)相應《規(guī)范》、《規(guī)程》制定最為合理的GPS控制網(wǎng)，既要保證質(zhì)量，也要考慮縮短工天與減少費用。(2)布設(shè)GPS控制網(wǎng)時應做遠景設(shè)計規(guī)劃，避免重復工作。(3)由于山區(qū)高等級高程點較少，GPS控制網(wǎng)一定要有外檢核，才能做最可靠的精度評定。
