礦業權實地核查測繪基準的建設與實現

楊文府，張曉棠

(1.山西省煤炭地質物探測繪院，山西 晉中 030600；2.武漢大學測繪學院，湖北 武漢 430079；3.河北省地質測繪院，河北 廊坊 065000)

礦業權實地核查工作是我國礦產資源領域的一次重要國情調查。主要目的是對全國范圍內的礦業權(不包括石油、天然氣、煤層氣，下同)現狀進行實地核查，重點核查礦業權人勘查、開采的實際范圍，摸清礦業權分布現狀及規律，適時糾正核查中發現的問題，逐步更新探礦權、采礦權登記數據庫，使全國礦業權管理水平有較大的提升。

礦業權實地核查工作涉及的測量工作主要有：①通過實地測量與實地調查等方式，確定勘查和開拓工程空間分布，獲取礦業權人勘查與開采活動的二維或三維坐標，并與登記范圍套合對比，核實了礦業權人實際活動范圍。②對實地核查中發現的問題進行分析和歸類，提出解決方案與建議。對實地核查無爭議的露天采礦權，按照技術要求進行設樁標界。

要完成礦業權實地核查測量工作，必定要有合適的測繪基準。國家規定礦業權實地核查成果的平面基準為1980西安坐標系，高程基準為1985國家高程基準。這就要求將原來各礦業權的1954年北京坐標系、礦區獨立坐標系等統一到1980西安坐標系上，將1956年黃海高程系、礦區獨立高程系等統一到1985國家高程基準上，為將來礦區所有地理空間信息成果轉換到2000國家大地坐標系奠定良好基礎。本文以山西省為例，對完成信息化框架下的測繪基準進行介紹，供同仁參考。

1 收集資料

收集了山西省省境內561個C級點成果，三角點成果1579個(包括54和80兩套坐標)，水準點267個(不包括C級點已有的水準成果)，5萬分之一地形圖433幅，萬分之一地形圖5774幅、省行政區劃圖、省礦產資源分布圖。從部、省國土資源廳獲取了山西省部、省、市、縣四級發證的探礦權、采礦權登記數據，從山西省礦業權人收集了各礦原有測繪基準及地質、測繪相關資料，初步查明各礦基礎圖件所采用的坐標系、水準面以及投影參數，初步分析確定與礦業權實地核查有關資料的可利用程度，并進行了室內分析與整理。

在收集資料和現場踏勘的基礎上，結合山西省C級點控制網和一、二等控制點的分布情況，在測區劃分上，原則上是按縣級行政區進行劃分，對于礦業權數量少且地理位置相近的歸并為一個測區，作為礦業權實地核查的基本工作單元，如大同市城區、礦區、南郊區合并為一個測區，太原市六城區合并為一個測區，陽泉市城區、礦區、郊區合并為一個測區，長治市郊區、城區合并為一個測區，總計將全省119個縣級行政區共劃分為110個測區。

2 基準控制測量

山西省境內C級網(GPS)共布設了664個點，平均邊長15.23 km，解算空間直角坐標X、Y、Z精度最小值為0.5 mm、0.9 mm、0.8 mm，最大值為32.9 mm、26.5 mm、19.6 mm,平均值精度為3.2 mm、4.4 mm、3.7 mm；其擬合區域大地水準面精度為±5.0 cm，其精度能滿足礦業權實地核查起算要求。

2.1 平面控制測量

山西省礦業權實地核查基礎控制測量，分兩種情況：一是測區已有控制點的，進行聯測，檢驗其精度；二是測區沒有控制點或控制點精度不符合要求的，一般根據實地測量需要和測區面積大小，平均布置7～10個基礎測量控制加密點，采用靜態GPS聯測，滿足測區控制測量需要。另外，大同、朔州礦區控制測量采用了SXCORS系統進行了觀測。在整個網絡覆蓋區域內，大同、朔州SXCORS系統覆蓋礦區占了兩市礦業權數的1/2多，為礦業權實地核查提供了很好的覆蓋范圍，大大提高了控制測量精度、速度與效率，實現了核查GPS實時差分定位，取得了較好的效果。

2.2 高程控制測量

為了控制高程精度，山西省礦業權實地核查工作采用了四種方法：一是使用SXCORS系統直接進行高程測量。二是利用大地水準面精化成果進行高程控制。山西省建立了高精度似大地水準面模型，直接改算GPS數據進行高程控制，滿足了礦業權核查的需要，如山西省2′30″×2′30″GPS-重力似大地水準面圖(米)。三是以C級點(大部分有三等水準聯測)和各等級水準點為起算，采用GPS高程擬合建立測區高程控制網。四是采用水準測量方法或電磁波測距高程導線建立高程控制網。

3 坐標轉換

1954年北京坐標系與1980西安坐標系之間的數據轉換，由一定數量的已知點(54、80坐標都已知)求取轉換參數，進而將各礦權的54坐標轉換成80坐標。

為了保證數據轉換的一致性和連續性，在條件允許的情況下，盡量采用國家等級點來求取兩坐標系之間的轉換參數，轉換參數原則上以縣、區為單位求取，相鄰縣的礦區盡量公用已知點。

對于殘差較大的個別地區，主要采用了縮小控制范圍、調整所采用的已知點等辦法來解決，這樣有些縣的轉換參數就會劃分為幾塊(如靈石劃分為：北、東、南三塊，鄉寧縣劃分為西、中、東三塊，榆次劃為南、北兩塊等等)。

另外，大同、朔州兩市，由于利用已知點計算殘差太大，大部分采用了野外實測點來求取轉換參數，具體轉換方法如下：

3.1 坐標系統不是1980西安坐標系的轉換方法

使用1954年北京坐標系的，選取測區邊緣國家C級GPS點，與本區首級控制點聯測，求取公共點的兩套坐標，計算轉化參數；按此參數，將本區所有特征點和礦業權拐點坐標轉化為1980西安坐標系。

面積在400 km2以內的測區，選取的國家C級GPS點不少于3個，面積大的應適當增加點數。

使用1954年北京坐標系的，且改變了中央子午線和橢球常數的，需按逆運算方法恢復1954年北京橢球參數，將控制點成果恢復到1954年北京坐標中，再按上述方法進行坐標轉換。

使用1975國際橢球改變了中央子午線和投影面位置的，需將成果恢復到1975國際橢球，使用橫軸墨卡托投影的，需恢復高斯投影。

對于測區橫跨兩個坐標3°帶的，應按照面積較大的一帶進行投影和坐標轉換。

使用繪圖軟件對圖件進行轉換。對于使用標準分幅的圖件，可直接利用計算的輪換參數，用經過驗證的作圖軟件將1954年北京坐標系的原圖轉換到1980西安坐標系。

3.2 不同地區其轉換參數不同，要逐地區進行驗證

在計算轉換參數時，注意了以下幾點：①已知點最好選在測區四周及中心，均勻分布，能有效的控制測區。不能選在測區的一端，從一端無限制地向另一端外推。盡量減少轉換參數誤差對測量結果的影響。②為了提高精度，選取5個以上的點利用最小二乘法求解轉換參數。為了校驗轉換參數的精度和正確性，還選用了幾個點不參與計算，而帶入公式起校驗作用，經過校驗滿足要求的轉換參數是可靠的。

3.3 實地核查坐標轉換

影響坐標轉換精度的主要因素有：公共點的點位精度、公共點的數量和分布、坐標轉換模型三種情況。按照上述原則，采用七參數轉換模型轉換，轉換后的平面結果直接采用，高程以GPS C級網起算后的實測擬合成果為準；對無實測數據，則以當地水準點1956、1985黃海高程差值為準，按距離加權法進行插值進行高程轉換。考慮到原有國家一、二等三角網個別點54、80坐標有不兼容問題，所以在坐標轉換軟件計算時，對已知公共點進行逐點誤差驗證。當有點位誤差超過1dm時，進行剔除，如此一直循環，直到所有點位滿足要求為止。當個別地區已知點數量不夠的，用GPS 布網進行聯測，解算出的兩套坐標成果作為轉換公共點成果。

通過此次坐標轉換，在一些特征點上進行驗證，結果表明了轉換精度的可靠性，確保了成果高精度納入1980西安坐標系。

4 建立核查基準所取得成果

4.1 形成了大量基礎資料

實地核查中，按照《全國礦業權實地核查工作指南與技術要求》，向各礦區引入了2～3個控制點且精度符合《全國礦業權實地核查工作指南與技術要求》規定。山西省共完成了110個測區的控制測量任務，加密基礎控制點939個，基礎控制面積130917.632 km2,向礦區引入控制點13969個，埋設界樁15607個、提交核查記錄表、基本情況說明7466份、對照表7466份、編制探礦權勘查工程實際材料圖359張、采礦權開拓工程平面圖7107張，為規范礦產資源開發秩序、加強礦政管理提供了可靠的技術支撐。

4.2 統一實測成果

將1954年北京54坐標系等舊有基準轉為1980西安坐標系，將1956年黃海高程系等原有高程基準變為1985國家高程基準，是山西省礦業權實地核查的重要任務之一。由于歷史原因和技術手段的差異，原山西省1954年坐標控制網，共涉及城建、地礦、煤田、軍測、國家測繪局、各礦務局等多個部門施測的坐標成果，相互之間兼容性很差；如在大同-朔州-寧武區一、二等成果下構建的(大同礦區Ⅲ、Ⅳ等網、紅泉溝測區、平魯露天礦Ⅲ、Ⅳ等網、安太堡Ⅲ、Ⅳ等網) 坐標系的大地點坐標，是通過不同區域的局部平差逐次得到的，在不同區域的結合部，同一點的坐標差相差達1～2m;不同區域的尺度差異也很大，坐標傳遞的累積誤差也很明顯。為了提高礦權核查精度，保證成果統一，在收集分析以往資料的基礎上，對于能夠連接的控制網進行聯網,以新網覆蓋舊網的形式加以編輯整理,進行整體聯網平差。以縣、區等行政單元為測區，同時盡量考慮礦業權分布情況，用二等以上三角點及C級點為起算點布設控制網，得到測區控制點54、80、CGCS2000坐標，算得54與80坐標轉換參數，用此參數對礦權發證54礦界坐標轉換，得到了礦業權的礦界80坐標，對于礦界相鄰的礦業權，布網時充分注意其空間分布，相鄰礦界全部選用一個參數，保證了轉換80坐標后礦界與原54成果相互關系的一致性。

5 結束語

通過此次統一基準，使原礦業權成果高精度地納入1980西安坐標系，確定了核查范圍地理空間信息的幾何形態和時空分布，核查范圍地理要素在真實世界的空間位置的參考基準，保證了核查范圍地理空間信息在時間域和空間域上的整體性，為礦業權新一輪發證工作打下了堅實基礎。同時，在此基礎上，摸清了礦業權家底，核準了礦業權人勘查、開采實際活動范圍，界定了礦業權人勘查、開采活動的合法性，推動了礦業權管理數字信息化建設，為規范礦產資源開發秩序、合理設置礦業權和依法維護礦業權人合法權益提供了依據。

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