礦區控制測量

礦區控制測量是根據整個礦區的地物、地貌分布情況，以及礦區工程建設的整體規劃，選擇一些具有控制意義的點組成控制網，採用較為精密的儀器和方法，測出它們的三維坐標，作為下一步地形圖測繪及工程測量的基礎。控制網分為平面控制網和高程控制網兩種。測定控制點平面位置的工作，稱為平面控制測量。測定控制點高程的工作，稱為高程控制測量。

基本介紹

• 中文名：礦區控制測量
• 外文名：control survey of mining area                        
• 學科：測量學
• 分類：高程控制測量、平面控制測量
• 套用：礦山建設
• 相關規範：《黑色冶金礦山測量技術規範》

介紹

在礦區範圍內為建立基本控制網而進行的礦山測量工作。它是礦區勘探、設計、建設和生產各階段一切測量工作的基礎，包括礦區平面控制測量和礦區高程控制測量。

礦山建設和生產時，對勘探階段所建立的控制網、點保存情況和精度要進行檢查，已有測量成果要儘量利用。在精度和密度上滿足不了要求的，要改造舊網或重建新網。重建新網時應與舊網聯測，得出新舊網的換算關係，以便於利用資料。

礦區首級控制網等級的選擇，要考慮礦區範圍的大小並顧及礦區發展遠景。按照從整體到局部的原則，分等布設，逐級加密。條件具備時，也可越級加密。最低一級基本控制是發展圖根測量和施工控制的基礎，布設時以滿足近期生產建設的需要為主。1981年中國《黑色冶金礦山測量技術規範》規定，最低一級基本平面控制網，相鄰點點位中誤差應不大於±7cm;基本高程控制網的水準路線最弱點相對於高級水準點高程中誤差應不大於±4cm。

同一礦區的控制網必須採用統一的平面和高程系統。採用獨立系統時，應儘可能與國家相應等級的控制點聯測。

礦區平面控制測量

在礦區地面布設一系列起控制作用的相聯繫的點，構成平面控制網，為確定網中各點平面位置所進行的測量工作。礦區平面控制網點是礦山進行各種測量工作的基礎，對於地形測圖是布設圖根控制(見平板儀測圖)的起算點，從而能使所測的地形圖拼接成一幅完整的圖紙;對於礦山工程測量，常在礦區控制網下布設專用的平面控制網，作為施工放樣、井上下聯繫測量和開採沉陷測量的基礎。礦區平面控制網具有統一礦區平面坐標系統和限制測量誤差積累的作用。

布網方法

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

為了測量三角點的平面位置，網中一般需有4個起算數據，即兩個點的平面坐標或一個點的平面坐標、一條邊的邊長和一條邊的坐標方位角(見方位角)。用導線測量方法建立礦區平面控制網時，要求在多個已知點間布設導線。當礦區面積較大時，為了有效控制測量誤差積累，常需要有多餘的起算數據。

三角測量是建立礦區平面控制網的基本方法。通過測量網中各三角形的頂角值，用解析幾何方法從已知點起推算各三角點的平面位置。三角測量要求每個三角點能與較多的相鄰三角點通視，一般要在點上建造覘標，以供鄰點照準用，因此人力、物力消耗較多。

三邊測量是通過測量網中各三角形的邊長，套用三角學的餘弦公式計算各三角形的頂角值，再推算各點的平面位置。由於三邊網檢核條件少，推算得的各邊方位角精度較低。

邊角測量是測量網中各三角形頂角值和各邊長。通過測角可控制各邊坐標方位角的誤差，而測邊可控制邊長誤差，故布設邊角網可提高點位精度，但人力、物力消耗多，因此常常在達到設計要求的精度前提下，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。

導線測量要求相鄰點間通視，通過測量相鄰邊間所夾的角值以及各邊長，推算得各導線點的平面位置。導線測量具有布設靈活機動、工作量小和邊長精度較均勻等優點，但控制面積小，檢核條件少，點位精度稍差。

布網原則

礦區平面控制網一般在國家一、二等大地網下加密或以國家大地網點為起算數據建網。國家大地網主要採用三角測量方法，採取由大到小、逐級控制的原則布設。中國國家大地網按縱橫鎖系布網法分成一、二、三、四等網。大地測量法式規定，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於1：350 000，天文經度、緯度和方位角的測定中誤差分別不大於士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″;三等三角網的平均邊長為8km，角度觀測中誤差不大於±1.8″; 四等三角網的平均邊長和角度觀測中誤差視需要而定。礦區首級平面控制網的等級一般為三等網或四等網，視礦區範圍大小確定;角度觀測的精度要求與國家大地網一致;平均邊長一般較短，以滿足礦山工程測量的要求。

布設礦區平面控制網，一般根據礦區發展的需要，採取一次全面布網，或在全礦區內首先布設首級平面控制網，再分區、分期進行較低級的平面控制點加密。可以採用同一種測量方法或不同的測量方法。為了確保礦區平面控制網點具有一定的精度和密度，要對擬建的網進行精度估算或進行最佳化設計，確定最佳布網方案 。

礦區面積較小，附近又無可供利用的已知點時，可採用假定坐標系統，自行測定起算邊長和起算方位角，布設成獨立的礦區平面控制網。

投影面和投影帶

為了控制礦區控制網的長度投影變形，一般均要將觀測成果歸算到參考橢球面或大地水準面，並採用3°帶高斯-克呂格平面直角坐標系，以便儘可能與國家採用的平面坐標系一致，有利於成果、成圖的相互利用。當礦區地處高原或礦區中部遠離3。帶中央子午線，且所測得的邊長投影到大地水準面和3°帶高斯-克呂格投影面後的長度變形過大，不能滿足礦山工程測量精度要求時，可採用礦區平均高程面作為投影面和礦區中部的子午線作為中央子午線的地方(礦區)平面坐標系。礦區面積較小並採用獨立坐標系時，可將礦區地表面視為平面。

平差計算

為提高礦區平面控制網的精度和進行檢核，常有多餘的觀測量和多餘的起算數據。對觀測值按最小二乘法進行平差計算，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。

展望

三角測量方法是由荷蘭的斯涅爾 (W.Snell)於公元1617年首創。20世紀80年代以前，中國在建立礦區平面控制網時，都使用此法。隨著光電測距儀和計算機在煤礦的普遍套用，三角測量方法將被邊角測量、三邊測量和導線測量方法所取代。用光電測距導線布設專用平面控制網已廣泛套用。隨著GPS(見全球定位系統測量)衛星測量技術的發展和套用，新建和改建較大礦區平面控制網可大大縮短工期，且布點不受地形條件限制，相對點位精度高於其他方法。這一新技術將在較大礦區建立首級平面控制網時，進一步得到套用，並可能用於建立三維控制網。

礦區高程控制測量

在礦區內為提供地形測圖或工程測量建立高程控制網所進行的測量工作。進行高程測量，首先在地面按一定技術要求選擇一系列點並用能夠長期穩定保存的特製標誌顯示其確切位置，用精密的方法測出其高程，這些點稱為高程控制點。由這些點構成的圖形稱為高程控制網，作為測定其他點高程的基礎。

建立高程控制網常用水準測量、三角高程測量。用水準測量方法測設的高程控制網稱為水準網。水準網是礦區基本控制網。礦區高程控制網是在國家高程控制網的基礎上布設的。

國家高程控制網

在全國範圍內，按照國家測量規範規定，測定一系列地麵點的高程所構成的網。它主要用水準測量方法建立，故又稱國家水準網。

國家高程控制網採用從整體到局部、由高級到低級、逐級控制、逐級加密的原則分4個等級布設。首先以青島水準原點沿著地質構造穩定、坡度平緩的交通幹線測設一等水準路線，閉合成環，構成網狀，布滿全國，環線周長為1 000～1 500km。接著以一等水準點為高程起算點，在一等水準環內測設二等水準路線，構成環線，周長為500～750km。然後在二等環內，測設三等水準測量路線，構成環線周長更短的三等水準網。最後再以四等水準路線作進一步加密。

一、二等水準測量是用精密水準儀和按規範的作業程式施測的，是國家高程控制網的骨幹和基礎，主要用於科學研究和為其他等級水準測量提供高程控制。三、四等水準測量精度相對較低，直接為測繪地形圖和各種工程建設提供高程控制點。

礦區高程控制網

為滿足礦區大比例尺測圖和各項工程建設而布設的高程控制網。礦區高程控制網以水準網作為基本控制網，採用與國家水準網相同的布網原則和方法進行布設。各等級水準測量的施測規格和精度要求在有關規程中均有詳細規定。

礦區首級水準網的等級應依礦區面積和發展遠景而定，一般以國家二等或三等水準點為首級控制點。為保證水準點間相對高程的精度，首級水準網一般布設成自由網，以便與國家高程系統保持一致。為此首級網應布設成閉合環線，環線長度二等不超過400km; 三等不超過45km。