使用羅盤和GPS測量勘探線剖面的偏離校正

劉小春，付奉甜，趙春麗，陳 希

(云南省地質礦產勘查院，云南 昆明 650051)

在開展地質勘查過程中，需要設計地表山地工程(如探槽、淺井)及鉆探工程對礦體進行控制，這些工程往往沿一定的勘探線上或者盡量靠近勘探線布設。當礦區還處于初步勘查階段，尚缺乏大比例尺的地形圖時，勘探線剖面就需要進行實測。一般的地勘單位實測勘探線剖面有兩種方式：一是由測量人員利用RKT放點測量；二是由地質人員利用地質羅盤、手持GPS、測繩等根據地形的起伏情況進行簡易測量，這種測量方式有點類似于實測綜合地層剖面的方法，但是又有所不同點，實測勘探線要求測量結果要與設計勘探線的方位一致。

根據第二種方法開展勘探線剖面簡測，在實際操作過程會產生一個很大的偏差：地質員根據設計利用羅盤打方位，從起點逐站依次測量，當進行幾個站點的測量之后，發現手持GPS顯示的點位已經偏離設計勘探線了，并且測量站點越多，偏離程度越大。造成這種偏差的原因很多，比如：外部場強的干擾、地質人員使用羅盤不夠準確等。本文利用平面幾何嘗試一種偏離的校正方法。

1 問題的產生

2010年12月至2012年9月，筆者在云南勐臘縣曼灑鐵多金屬礦區開展地質勘查找礦工作時，根據預查階段取得的成果，需及時布置鉆探工作。由于缺少礦區大比例尺地形圖，只好采用1∶5萬地形圖放大成1∶2千、1∶1萬圖件在野外直接使用，這給勘查工作帶來了困難，尤其直接影響鉆孔的設計。

根據項目的實際情況，選擇利用地質羅盤、手持GPS、測繩實測勘探線剖面。第一，在地形地質圖設計勘探線，確定好勘探線起點、方位及長度；第二，從地形地質圖上讀出坐標并輸入手持GPS的導航功能中；第三，利用手持GPS的導航功能找到勘探線起點，前測手和后測手分別調整站位使地質羅盤讀數與勘探線設計方位一致；第四，地質羅盤讀數與勘探線設計方位一致后，前測手和后測手依次讀出測繩的長度、利用地質羅盤讀出地形的坡度，再由記錄人員依次記錄好勘探線實測的各項參數；第五，從0～1站開始，1～2，……，依次類推，直至測完勘探線設計長度。

測量結束以后，在整理資料時，發現測量數據與設計發生偏離。具體偏離情況：地質測量人員沒有在勘探線測量過程中對站點偏離勘探線進行動態校正，而是在進行了多站測量以后，才將測站處的手持GPS坐標投影在地形地質圖，發現站點處的坐標已經遠偏離設計勘探線，然后想當然地按照0°或180°方位移至勘探線上，使得下一站站點人為的校正在設計勘探線上(圖1、圖2)。

2 平面幾何校正方法的建立

通過圖1、圖2可以看出，地質測量人員所獲得的數據存在兩種偏離勘探的方式，一是向南西方向偏離勘探線，采用0°方向校正，出現測線部分重復；二是向南東方向偏離勘探線，采用180°方向偏離勘探線，采用180°方向校正。

為了建立平面幾何的校正方法，需要假設0～1，……，8～9站向南西偏離具有均一性，即每站都是向南西偏離，且偏離角相等或近似相等；同樣，10～11，……，20～21以及22～23，……，25～26站向南東偏離亦具有均一性，即每站都是向南東偏離，且偏離角相等或近似相等。特別說明，這種假設是成立的，因為地質測量人員是根據設計的勘探線方向去調整地質羅盤的，前測手和后測手不變的情況下，引起偏離的原因基本是恒定的。

根據兩種偏離情況，向南西方向偏離說明實際測線方位大于設計勘探線方位；向南東偏離說明實際測線方位小于設計勘探線方位(圖3)。

圖3 實測勘探線校正幾何平面示意圖

表1勘探線剖面測量校正數據一覽表

Tab.1CorrectionDataofExplorationLineSectionSurey

站號坡度校正前偏斜參數校正后方位斜距平距對邊距偏斜角斜距平距備注9-100088.006.130～1-181301817.121～2-713098.932～3-331301915.933～4-141301615.524～5131303332.155～661302221.886～7201301816.917～8421302014.868～9351301713.9321～22-21180109.347.1510～11201302422.5511～12121305654.7812～13-113099.0013～14-151302928.0114～15221301211.1315～16341304033.1616～17321302218.6617～18301302319.9218～19311301512.8619～2025130109.0620～21-31301312.9826～27281801311.488.7922～23-371301511.9823～24-391302519.4324～25-341304234.8225～26-271301816.042.231.776.145.145.14該站平距舍棄17.9917.118.998.9318.9915.9215.9915.5132.9832.1321.9821.8617.9916.9019.9814.8510.718.78減去9～10站平距6.436.0023.9922.5455.9754.759.008.9928.9928.0011.9911.1239.9833.1521.9918.6522.9919.9114.9912.8510.009.0612.9912.988.367.3814.9111.9124.8619.3241.7634.6217.9015.95

單位：坡度、方位、偏斜角-度；斜距、平距、對邊距、斜距、平距-m

(1)當分段實測勘探線的最后一站方位為0°時(該站為重疊測量數據，校正完成后予以舍棄)：

M-校正前0-1，……，8-9站累計平距(m)；Li-校正前單站導線斜距(m)；βi-導線坡度角(°)；H-偏離角對邊距(m)；Mi-校正前單站導線平距(m)；mi-校正后單站導線平距(m)；-分段偏離角(°)；-校正后單站導線斜距(m)。

(2)當分段實測勘探線的最后一站方位為180°時：

M-校正前10-11，……，20-21站累計平距(m)；Li-校正前單站導線斜距(m)；βi-導線坡度角(°)；H-偏離角對邊距(m)；Mi-校正前單站導線平距(m)；mi-校正后單站導線平距(m)；-分段偏離角(°)；-校正后單站導線斜距(m)。

同樣，即可求得22-23，……，26-27站校正后的斜距。

3 勘探線剖面測量的校正結果

根據校正的兩種情況，建立Excel表格對野外勘探線測量數據進行校正(表1)，對比校正后、校正前及設計勘探線長度，分別為500.43m、479.16m、480.40m，說明校正后的勘探線能滿足探礦工程的布設，達到了校正的目的。

4 結 論

(1)本文建立了基于地質羅盤和手持GPS勘探線剖面測量偏離校正的平面幾何模型，為偏離勘探線的測量校正提供了一種方法。

(2)利用所建立的平面幾何校正方法對曼灑鐵多金屬礦區偏離勘探線的測量數據進行了校正，發現校正后的平距與設計平距接近，滿足了野外布設探礦工程的目的。

參 考 文 獻

[1]中國地質調查局.中國地質調查局地質調查技術標準(DD2006-01).固體礦產勘查原始地質編錄規程(試行)[S].2006.

[2]云南省地質礦產勘查院.云南省勐臘縣曼灑鐵多金屬礦地質普查設計(一期).2010.

[3]云南地礦總公司(集團)地質礦產勘查院昆明快速勘查評價所.云南省勐臘縣曼灑鐵多金屬礦成果報告[R].2012.