地质矿产勘查测量规范详解-李大成.ppt
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1、地质矿产勘查测量及规范详解姓 名:李大成(博士,硕导)单 位:太原理工大学,测绘科学与技术系Email:日 期:2014.3.27内容组织内容组织实施细则实施细则2 2学科学科简述简述1 1结结 语语3 3实施细则实施细则2 2学科学科简述简述1 1结结 语语3 3学科目标学科目标测量手段测量手段测区成果测区成果确定地球的形状确定地球的形状、大小,以及地面、大小,以及地面、地下和空间中各种地下和空间中各种物体的几何形态与物体的几何形态与空间位置。空间位置。地面点空间位置:地面点空间位置:1.1.坐标坐标-(X,YX,Y)2.2.高程高程-H H传统工具:1.1.经纬仪(角度测量)经纬仪(角度测
2、量)2.2.水准仪(高差测量)水准仪(高差测量)3.3.测距仪(距离测量)测距仪(距离测量)4.4.全站仪(角度全站仪(角度+高高 差差+距离)距离)5.5.陀螺仪(定向)陀螺仪(定向)拓展手段:摄影测量与卫星遥感摄影测量与卫星遥感(几何、光谱、时相)(几何、光谱、时相)1.1.测区内点位的大测区内点位的大 地坐标、高程信息地坐标、高程信息;2.2.各种比例尺的地各种比例尺的地形图、地图;形图、地图;概 述1(X,Y)H地形测量(普通测量)地形测量(普通测量)地形测量(普通测量)地形测量(普通测量)矿矿矿矿 山山山山 测测测测 量量量量平面测量平面测量高程测量高程测量工工 程程 测测 量量大大
3、大大 地地地地 测测测测 量量量量技术策略应用领域实施任务把经测量和计算把经测量和计算得到的测量数据得到的测量数据绘制到图上;绘制到图上;测测 定定把图纸上规划设把图纸上规划设计好的碎部点在计好的碎部点在地面上标定出来,地面上标定出来,作为施工依据。作为施工依据。测测 设设技术任务2坐标系统与高程系3地理坐标系独立平面直角坐标系高斯投影坐标系1坐标系统坐标系统方方 位位 角角直线方向的表示直线方向的表示象象 限限 角角同一线段的方位角关系可相互换算根据根据直线的边长、坐标方位角和一个端直线的边长、坐标方位角和一个端点的坐标,计算直线另一个端点的点的坐标,计算直线另一个端点的坐标。坐标。坐标推算
4、坐标正算坐标反算根据直线两端点的坐标计算直线的水平根据直线两端点的坐标计算直线的水平距离和坐标方位角。距离和坐标方位角。正高正高正高正高地地面点沿面点沿铅铅垂方向垂方向至大至大地水准面的地水准面的距离。距离。2高程系统与高差高程系统与高差参考椭球面参考椭球面大地高程大地高程大地高程大地高程与某区域或国家的大地水准面最为密合的椭球面,可用数学模型表示。地面点沿其法线到椭球面的距离。测量测量外外业依据基准面:业依据基准面:大地水准面和铅垂线大地水准面和铅垂线测量测量内业内业计算基准:计算基准:参考椭球面和法线参考椭球面和法线高高 差差高差与等高线等等 高高 线各种地形的等高距标准见规范各种地形的等
5、高距标准见规范3.3.33.3.3类型型可采用可采用标准准优先先级规范范备注注坐标系统1980西安坐标系延续原有坐标系统和高程基准高斯正形(等角)投影,3分带;测区面积小于50KM2且无发展远景时在平面计算。1954北京坐标系独立坐标系高程基准1985国家高程基准独立高程系应尽量与国家高程基准联测;1956黄海高程系独立高程系小 结GPS测量规范2009实施细则实施细则2 2学科学科简述简述1 1结结 语语3 3程序上:先整体,后局部;程序上:先整体,后局部;精度上:从高级到低级;精度上:从高级到低级;步骤上:先控制,后碎部步骤上:先控制,后碎部控制测量控制测量碎部测量实施总则1平面控制测量G
6、PSGPS测量测量三角测量三角测量三边测量三边测量边角组合测量边角组合测量导线测量导线测量控制测量高程控制测量GPSGPS测量测量水准测量水准测量三角高程测量三角高程测量注:红色字体标注为井下可采用的控制测量方法注:红色字体标注为井下可采用的控制测量方法平面控制测量2国家国家1-4等平面控制网等平面控制网1平面控制网布设平面控制网布设一、二等属基本控制一、二等属基本控制三、四等属加密控制三、四等属加密控制进一步加密控制矿区平面控制网区平面控制网基于三、四等的加密网和一级、二级小三角网三角网三角网三角网三角网1可作为矿区首级网可作为矿区首级网也可越级布网也可越级布网等级控制布设形式三角三角单锁三
7、角双三角双锁中点多中点多边形形 独立控制网可布设为三角单锁、双锁或中点多边形等形式,可插点、独立控制网可布设为三角单锁、双锁或中点多边形等形式,可插点、锁、网等图形;锁、网等图形;插锁的三角形个数一般不多于插锁的三角形个数一般不多于8 8个,各网形的三角形内角不小于个,各网形的三角形内角不小于3030;插网或插点位置应适当远离高级点,当两者或插点间距离小于平均插网或插点位置应适当远离高级点,当两者或插点间距离小于平均 边长时,应组网联测;边长时,应组网联测;插点时应至少由三个方向测定,各个方向均需双向观测,使之构成插点时应至少由三个方向测定,各个方向均需双向观测,使之构成 极条件或边条件;极条
8、件或边条件;三角网估算精度低时刻加测对角线或增设测距边;三角网估算精度低时刻加测对角线或增设测距边;特殊情况下可布设无定向插锁,但应有必要的检核条件;特殊情况下可布设无定向插锁,但应有必要的检核条件;首级网起始边应采用相应精度的光电测距仪测定。首级网起始边应采用相应精度的光电测距仪测定。布设指标三、四等平面控制网中最弱相邻点的相对点位中误差不大于三、四等平面控制网中最弱相邻点的相对点位中误差不大于0.1m0.1m;一、二级平面控制网中最弱点相对于起算点的点位中误差不大于一、二级平面控制网中最弱点相对于起算点的点位中误差不大于0.1m0.1m。相对点位中误差:是一点相对于另一点的各方向点位误差的
9、几何平均值;最弱点:离控制点最远、复测次数最少的点位;起算点:内业计算的平面坐标起算基准。平面控制点的密度一般应保持在图上平面控制点的密度一般应保持在图上500mm1000mm500mm1000mm的间隔内有一个点,的间隔内有一个点,且可以全面控制测区范围。且可以全面控制测区范围。如对于1:500的矿区平面图,平面控制点应在250m500m间隔布置控制点。对于平面控制测量,可在附近高级控制点设置GPS基站,并在矿区控制范围进行GPS接收机的同步观测,以达到测区的平面控制;矿区内既可使用GPS测量,也可视情况使用经纬仪+测距仪(或全站仪)来进行碎部测量。边长相对中误差:边长中误差与对应边所测长度
10、之比。导线网导线网导线网导线网2布设要求 宜布设成等边形状,相邻边长之比不超过宜布设成等边形状,相邻边长之比不超过1:31:3。首级控制应布设为多。首级控制应布设为多 边形格网;加密时可布设成单线、单节点或多节点网等形式;边形格网;加密时可布设成单线、单节点或多节点网等形式;节点与高级点间或节点之间的路线长度不大于下表中导线长度的节点与高级点间或节点之间的路线长度不大于下表中导线长度的0.70.7 倍。导线边数一般不大于倍。导线边数一般不大于1010条;条;加密的一、二级导线,可布设为无定向导线,但应尽量组成节点网;加密的一、二级导线,可布设为无定向导线,但应尽量组成节点网;导线全长相对闭合差
11、:测边网或边角组合网测边网或边角组合网测边网或边角组合网测边网或边角组合网3布设要求 与相应等级三角网规格一致,网的边长大致相等,三角形内角宜在与相应等级三角网规格一致,网的边长大致相等,三角形内角宜在 30 30,100100,但不应小于,但不应小于2525;节点与高级点间或节点之间的路线长度不大于下表中导线长度的节点与高级点间或节点之间的路线长度不大于下表中导线长度的0.70.7 倍。导线边数一般不大于倍。导线边数一般不大于1010条;条;加密的一、二级导线,可布设为无定向导线,但应尽量组成节点网;加密的一、二级导线,可布设为无定向导线,但应尽量组成节点网;导线网布布设形式形式附合附合导线
12、闭合合导线支支导线2平面控制测量方法平面控制测量方法三角测量 在在地面选定地面选定一系列点一系列点(称三角点(称三角点,下图中,下图中A A、B B、C C、),按),按 三角形三角形连接成连接成网;网;观测观测三角形网三角形网中所有中所有角度角度1 1、2 2、3 3,若若A A、B B为已知点为已知点 (其坐标可用天文测量确定),则其坐标可用天文测量确定),则ABAB边长度边长度和方位角也为和方位角也为已已 知值。知值。按三角形正弦公式,由按三角形正弦公式,由ABAB边可以推算出边可以推算出ACAC、BCBC边长边长,进而进而求得网中所有边长求得网中所有边长。根据根据已知已知 边的方位角和
13、网中各角可以推算网中各边的方位角边的方位角和网中各角可以推算网中各边的方位角。再再根据已知点坐标及各边的方位角和边长,就能逐次求得根据已知点坐标及各边的方位角和边长,就能逐次求得其其 它它各点的坐标。各点的坐标。三边测量A(已知点)BCDE1测量边角网中的边长和角度,以确定网中各点平面测量边角网中的边长和角度,以确定网中各点平面位置。位置。边角组合测量导线测量概述:概述:依次测定各导线边的长度和各转折角值,再根据起算数据,依次测定各导线边的长度和各转折角值,再根据起算数据,推算出各边的坐标方位角,从而求出各导线点的坐标。推算出各边的坐标方位角,从而求出各导线点的坐标。方法:方法:用用经纬仪测量
14、转折角,用钢尺测定导线边长的导线经纬仪测量转折角,用钢尺测定导线边长的导线,称为经纬仪导线;称为经纬仪导线;若若用光电测距仪测定导线边长,则称为光电测距导线用光电测距仪测定导线边长,则称为光电测距导线。交会测量角度前方交会实地测量要素几何要素计算 A A、B B为坐标为坐标已知控制点已知控制点,P P为待定点为待定点。分别在。分别在A A、B B点上安点上安置经纬仪,观测水平角置经纬仪,观测水平角、,根据,根据A A、B B两点的已知坐标和两点的已知坐标和、角,通过计算可得出角,通过计算可得出P P点的点的坐标。坐标。为保证为保证定点的精度定点的精度,一般,一般要求从三个已知要求从三个已知点分
15、别点分别向向P P点观点观测测水平角,水平角,作两组前方交会作两组前方交会。当。当两组坐标较差符合规定要求时,两组坐标较差符合规定要求时,取取其均值作为最后其均值作为最后坐标。坐标。三点前方交会距离交会实地测量要素几何要素计算三点距离交会调节脚调节脚架架圆水准圆水准气气泡居中泡居中管水准气管水准气泡居中泡居中光学对中光学对中粗对中粗对中经纬仪安置2经经 纬纬 仪仪经纬仪读数DJ2经纬仪读数DJ6经纬仪读数目标不清晰:物镜十字丝不清晰:目镜镜筒内太暗:反光镜3水平角测量水平角测量测回法回法(1)适用于只有2个方向的水平角观测,如导线;(2)观测开始前,根据观测目标调整好望远镜焦距,一个测回内保持
16、不变;(3)若要观测n个测回,则各测回起始方向仍按 180/n的差值,安置水平度盘读数;(4)为校核全圆闭合差(左角+右角-360),应以 奇数测回测左角,偶数测回测右角,度盘变换 的起始方向按照(3)中的左角为准;(5)可用于井下测角,但在实施中需注意以下事项:井下测点多设于巷道顶板,经纬仪要进行点 下对中;经纬仪与觇标均需照明;巷道倾角过大时需严格整平经纬仪。测回测回法总结:法总结:方向方向观测法法限差检核归 零 差2C 值1)1)2C2C互差或;互差或;2)2)减少滴水、气流等对垂球线的影响;减少滴水、气流等对垂球线的影响;3)3)采用小直径、高强度钢丝,适当加大垂球重量;采用小直径、高
17、强度钢丝,适当加大垂球重量;4)4)井井上下量得两垂球线间距离的互差一般不应超过上下量得两垂球线间距离的互差一般不应超过2mm2mm。2C互差:同一测回内所有方向的2C值中最大与最小值之差;2C较差:不同测回中相同方向的2C值之差。(1)适用于观测方向3时的水平角观测;(2)观测开始前,根据观测目标调整好望远镜焦距,一 个测回内保持不变;(3)若要观测n个测回,则各测回起始方向仍按180/n的 差值,安置水平度盘读数;(4)适用于地表多个观测方向的情形;(5)方向总数大于7时,分两组观测,每组方向数大致 相等且包括2个共同方向(其一为零方向);(6)个别目标不清晰时,可先放弃后补测。方向法总结
18、:方向法总结:4垂直角测量垂直角测量情形一:情形一:观测A、B两点在垂直方向的角度差,与测回法步骤相同;情形情形二二:观测站点与测点的连线与水平方向的夹角:量取仪器高,分别在正镜和倒镜下瞄准、读数。(1)适用于观测方向3时的水平角观测;(2)观测开始前,根据观测目标调整好望远镜焦距,一 个测回内保持不变;(3)若要观测n个测回,则各测回起始方向仍按180/n的 差值,安置水平度盘读数;(4)适用于地表多个观测方向的情形;(5)方向总数大于7时,分两组观测,每组方向数大致 相等且包括2个共同方向(其一为零方向);(6)个别目标不清晰时,可先放弃后补测。垂直角测量总结:垂直角测量总结:4距离测量距
19、离测量钢尺量距尺量距平坦地面倾斜地面平量法斜量法光光电测距距注意事项:注意事项:1 1)气象条件对光电测距影响较大,微风的阴天是观测的良好时机。)气象条件对光电测距影响较大,微风的阴天是观测的良好时机。2 2)测线应尽量离开地面障碍物)测线应尽量离开地面障碍物1.3m1.3m以上,避免通过发热体以上,避免通过发热体和宽水面上空和宽水面上空。3 3)测线应避开强电磁场)测线应避开强电磁场干扰的地方,例如不宜干扰的地方,例如不宜接近变压器、高压线等。接近变压器、高压线等。4 4)镜)镜站后面站后面不应有反光镜和其他强光源等背景的干扰。不应有反光镜和其他强光源等背景的干扰。5 5)要严防阳光及其他强
20、光直射接收物镜,避免光线经镜头聚焦进入)要严防阳光及其他强光直射接收物镜,避免光线经镜头聚焦进入机机 内内,将部分元件烧坏,阳光下作业应撑伞保护仪器。,将部分元件烧坏,阳光下作业应撑伞保护仪器。罗盘仪陀螺仪5直线定向直线定向测量仪器测量或推算一条直线的方位角。测量或推算一条直线的方位角。高程控制测量31水准测量水准测量a 后视读数后视读数b 前视读数前视读数适用条件:地形起伏较小的高程观测。适用条件:地形起伏较小的高程观测。=基本原理连续水准测量水准路线读数读数瞄准瞄准粗粗平平水准仪安置圆水准器居中调节精精平平准星器粗瞄微动螺旋精瞄管水准器居中调节不足分划估读;按由小到大的注记读数。12331
21、2312312圆水准器居中调节管水准器居中调节普通水准管精密水准管水准尺塔尺塔尺双面尺双面尺常用于碎部测量多用于三、四等水准测量铟钢尺铟钢尺与精密水准仪配套使用,用于国家一、二级水准测量(1)三等水准可使用单程双转点法或中丝法往返观测;四等及等外水准用中丝法单程观测,支水准路线应 往返观测;(2)三等水准观测每站照准标尺的先后顺序为 “后-前-前-后”,四等及等外为“后-后-前-前”;(3)三等水准观测同一站不允许两次调焦,因而水准 仪要置于距前后尺点距离大致相等处;(4)每一测段的测站数应为偶数,由往测转入返测时 要调换两标尺位置,并重新整置仪器;(5)每站需用两次仪器高观测,仪器高之差大于
22、10cm。水准测量总结:水准测量总结:单程双转点法中丝法 由于水准尺黑面零刻度(即尺底)的磨损,实测的读数和真实值会产生误差。如果一对水准尺的磨损程度相当,那么两点间所测高差仍有效;但实际上两个水准尺的磨损程度肯定有区别,因此在奇数站时就要加入水准尺的零点改正处理。在磨损程度不同时,设有A、B和C三点,一对水准尺X和Y,X立在第一个后视点。在一站(奇数)的情况下有:h(A,B)=(X1-x0)-(Y1-y0),显然,当x0不等于y0时,读数X1、Y1的差值并不能代表A与B间的实际高差h(A,B);而在2站(偶数)的情况下有,h(A,C)=(X1-x0)-(Y1-y0)+(Y2-y0)-(X2-
23、x0),此时上式的右端即等于(X1-Y1)+(Y2-X2),即根据累计读数测得的高差可以表达A与C点的真实高差。X X尺尺X X尺尺Y Y尺尺站站1 1站站2 2A A点点B B点点C C点点11220002三角高程测量三角高程测量适用条件:地形起伏较大的高程观测。适用条件:地形起伏较大的高程观测。为消除或减弱地球曲率和大气折光的影响,三角高程测量应采用对向观测,即直、反觇观测,取两次高差的平均值作为最终高差。步骤如下:(1)将安置经纬仪在测站A上,用钢尺量仪器高i和 觇标高v,分别量两次,取其均值;(2)用十字丝中丝瞄准B点觇标顶端,盘左、盘右 观测,分别读取竖直度盘读数,计算出垂直角;(3
24、)将经纬仪搬至B点,同法对A点进行观测。三角高程测量总结:三角高程测量总结:(1)视情形可采用水准测量或三角高程测量;(2)沿井底车场和主要巷道逐段敷设,每隔300-500m 设一组至少由3个点组成的高程点,间距30-80m,可与永久导线点重合;(3)水准点可设在巷道顶板、底板或两帮上,在顶板 上时,水准尺倒立,读数加负号,计算方法不变;(4)与导线点相似,需统一编号;(5)每站需用两次仪器高观测,仪器高之差大于10cm。井下高程测量:井下高程测量:勘探线勘探线是一组等是一组等间距平行线间距平行线,一般垂直于矿体,一般垂直于矿体的的 总体走向;总体走向;勘探网勘探网是由两组勘探线相交而成的,其
25、形状和密度主要是由两组勘探线相交而成的,其形状和密度主要依据依据 矿床矿床的种类和产状而确定,通常布设成正方形、的种类和产状而确定,通常布设成正方形、菱形菱形 和和矩形等矩形等。遵循遵循原则原则由整体到局部的程序,先沿矿体走向布设一条由整体到局部的程序,先沿矿体走向布设一条“基基 线线”,然后在此基础上布设其他勘探线,然后在此基础上布设其他勘探线。地质勘探工程测量51勘探线、勘探网的测设勘探线、勘探网的测设布设形式 如如图图,A A、B B、C C、D D为为已已知知控控制制点点。先先根根据据图图上上设设计计的的MM、N N、P P点点和和已已知知控控制制点点,计计算算测测设设所所需需水水平平
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