【摘 要】通过对矿区现状分析，说明建立矿区工程基础坐标系统的必要性，以及优势。理论上探讨建立工程基础坐标系统的可行性，利用现代测绘技术完全可实现理论方案。
　　【关键词】工程基础坐标系统；似大地水准面；水准测量
　　工程基础坐标系统是矿业生产的一项重要基础建设，建立矿区工程基础坐标系统，是开发矿藏资源不可缺少的重要一环。基础坐标系统质量的好坏，将会直接影响矿区建设速度、效率、安全和工程质量，其具体表现在以下两个方面：
　　（1）工程基础坐标系统是测绘地形图、地籍图的基础。在基础坐标系统的控制下，应用现代测绘仪器可以便捷地测定特征点的三维坐标（平面坐标和高程坐标）。测绘的地形图、地籍图能相互拼接并保持精度均匀，不致发生重测、漏测的现象。
　　（2）工程基础坐标系统是矿区各种工程测量的基础。在矿区建设和生产的各个阶段，都要进行各种工程测量。如建筑物的放样，大型设备安装，井上下联系测量，贯通测量，井塔变形监测，采空区的地表移动观测，铁路地基变形监测，钻孔定位，等等。建立基础坐标系统，既可以保证各种工程测量的成果精度，又使测量工作的组织简单易行。
　　下面以济宁二号煤矿为例，进一步探讨建立矿区工程基础坐标系统的方法。济宁二号煤矿位于山东省济宁市任城区兖新铁路以南，东西宽10km，南北长6~11km，面积约为90 。本矿区属于平原地形，井田内部地形平坦，地势北高南低。地面标高在 左右，地势坡度约为0.4‰，是一个由东北向西南逐渐降低的滨湖冲积平原。
　　矿区的平面四等控制网是以6个国家三等控制点（北京54系统）作为起算点，该网原为附和网，但由于起始数据仍采用三等三角点的坐标，精度较低。为满足生产需要，又建立一套利用导线测量测得的自由网点（在西安80基础上改造形成新北京54坐标系统）。因此，济宁二号煤矿控制网目前有自由网和附和网两套坐标，正常使用的是自由网。济宁二号煤矿属于新建矿井，涉及到多种坐标系统。由于过去矿区平面系统是采用导线测量的方法来建立的，精度较低，而且其坐标系统是依靠所测的导线点来维持的，由于地下开采以及周边农村村民等的人为破坏，原传递坐标系统的控制点，多数已经丢失或移动，已不能对原有的坐标系统进行维持，不能保证矿井安全生产和建设的要求。重新建立浪费人力、物力、财力。一旦发生突发事件用过去常规方法建立的坐标系统将无法应付。因此建立矿区基础坐标系统，以满足日常工作要求，特别是满足处理偶然事件或突发事件的要求，提高矿区控制网的安全性与可靠性是必要的。
　　1 常规方案存在的问题
　　建立井田控制的基本原则是：坐标系统统一、精度一致、密度均匀。应用常规方法建网，设计、施测等工作均按此原则进行，整网成果在短时间内也能达到这一原则要求。但是随着时间的推移，由于采矿或其它人为因素的影响，控制网中的部分控制点受到不同程度的破坏，从而破坏了坐标系统的一致性与延续性，维持坐标系统的控制网也就失去了意义，这是常规方法致命的弱点。
　　如果要补充建网，就会出现有两套坐标系统的情形；如果要重新建网，不但有多套坐标系统的问题，而且还存在需要经常重复建网的问题。否则，一旦发生突发事件，用常规方法或gps定位方法均不便进行快速定位而难以应付。
　　济宁二号煤矿的近井网已经遭受破坏，井田范围控制网的部分控制点也已受到损毁，问题已经出现。为了工程建设和生产需要，为了避免常规建网方案存在的缺陷，必须采用新的技术、新的思路、新的方案。新的方案的基本思路是：通过建立基础坐标系统，利用新的测量手段来保证整个矿区各项工程建设和生产需要。
　　2 新方法的利用
　　1、平面坐标系统是依靠少量的控制点（设计的主点）来维持的，且主点位于工业广场和生活小区中，不易受到破坏且易于维护，即使部分控制点受到人为的破坏，利用gps测量也比较容易恢复；另外，利用主点建立工程基础坐标系统，可以对矿区范围内任意点进行快速定位。主点网是矿区平面基础坐标系统的主要组成部分，是实地基础坐标系统的具体体现，起保持基础坐标系统的作用。利用主点网可以对副点网的变形情况进行定期监测，保证矿井建设的顺利进行与安全生产；当副点网遭受破坏时，可以由主点网恢复，避免了从国家控制网上引测，因而

可节省大量的人力、物力和财力。主点网保持平面坐标系统基准（坐标、方位和距离基准）并提供常规高程测量起算点。
　　2、建立高程坐标系统的必要性。
　　根据方案设计，在建立矿区高程坐标系统、形成矿区的似大地水准面模型工作中，按照规范要求，每个gps水准点的控制范围约为1~2 时，测区内可以满足至少四等水准测量的要求。因此，在测区范围内布设约50个gps水准联测点，水准测量按三等水准测量要求施测。起始高程点采用工业广场和小区内的3个二等水准点。50个gps水准联测点较为均匀地分布于整个矿区，平均距离1.5公里左右。其中，有6个国家三等控制点也作为gps水准联测点，目的是为了确定与矿区原有坐标之间的转换参数。
　　3、应用gps技术建立工程基础坐标系统的主要工作内容
　　（1）应用gps技术建立济宁二号煤矿工程基础平面坐标系统：2000国家大地坐标系统；
　　（2）将济宁二号煤矿的原有控制点进行坐标系统换算；
　　（3）应用gps技术建立济宁二号煤矿工程基础高程系统，确定似大地水准面的曲面模型。
　　4、济宁二号煤矿工程基础坐标系统的技术方案
　　（1）布设gps主点网（8个主点）和副点网（2个副点），布设gps高程网（由48个水准联测点组成）；
　　（2）gps外业观测；
　　（3）gps内业数据处理；
　　（4）精密水准测量；
　　（5）精密水准测量内业数据处理；
　　（6）建立测区似大地水准面曲面模型；
　　（7）计算济宁二号煤矿原有平面坐标系统与新的平面坐标系统的转换参数；（8）原有控制点资料的坐标系统换算；
　　（9）济宁二号煤矿工程基础坐标系统的技术总结。
　　3 建立工程基础坐标系统的优越性表现在如下几个方面
　　1、多用途
　　应用gps技术建立起来的工程基础坐标系统，提供平面测量基准，坐标、方位和距离；以wgs-84地球椭球为基准，提供矿区似大地水准面。它们是矿区地形测量、地籍测量图根控制的基础，是采区地表沉降观测、铁路地基沉降监测、井塔沉降变形监测的基础，是各种工程测量的基础，是钻孔精确定位的基础。能满足矿区安全生产对测绘的要求。
　　2、易保护
　　应用gps技术建立的工程基础坐标系统，由一组gps点保持。这些gps点只需要开阔的天空，不需要相互通视；可以建立在长期固定的建筑物、构筑物上或者在它们的附近，便于长期保护不受破坏。基础高程系统，既由一组gps点保持，又通过wgs-84地球椭球面保持；因此，即使一组gps全部遭受破坏，基础高程系统也不会被破坏。
　　3、施测灵活
　　保持工程基础坐标系统的gps点，由6~8个主点和2~3个副点组成。主点作为永久性控制点保持平面坐标系统（坐标、方位和距离基准）、高程坐标系统，提供常规高程测量起算点；副点（经常性使用控制点）提供常规平面测量的后视方向和起算基准。副点建立在标志性建筑物上，相互通视，便于常规观测；副点一旦遭受破坏，可以由主点恢复。建立起工程基础坐标系统后，既可以用gps技术进行各种测量工作，又可以为常规测量工作提供基础数据。
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