GPS測量在地質(zhì)勘查中的應(yīng)用

【摘要】近年來，地質(zhì)勘探行業(yè)的不斷發(fā)展及地質(zhì)勘探市場的活躍對地質(zhì)調(diào)查測繪工作有著更高的要求。在現(xiàn)代社會，基于自測的GPS 測量手段的效率逐漸占據(jù)測量總效率的主導(dǎo)地位。本文從GPS的工作原理入手，對該系統(tǒng)在地質(zhì)勘查中的應(yīng)用進(jìn)行了探析。

【關(guān)鍵詞】GPS測量；地質(zhì)勘查；應(yīng)用

引言

圍繞一系列的地質(zhì)勘查工作的具體問題，本文收集了大量的GPS 定位原理及應(yīng)用的書籍和專業(yè)期刊論文，經(jīng)過了一年半的學(xué)習(xí)和研究，結(jié)合本人多年的室內(nèi)數(shù)據(jù)處理經(jīng)驗(yàn)，本文對GPS 技術(shù)在地質(zhì)調(diào)查測量中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

一、GPS測量技術(shù)及其基本工作原理

美國全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，簡稱GPS，這個由24顆能夠覆蓋全球的衛(wèi)星共同組成的一個衛(wèi)星系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)完成定位、導(dǎo)航等多項(xiàng)功能任務(wù)。在地質(zhì)勘探工作中，應(yīng)用GPS測量技術(shù)的優(yōu)勢在于，第一，定位以及數(shù)據(jù)信息收集非常快速，且準(zhǔn)確性有保障；第二，能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的三維導(dǎo)航功能，其定位能做到連續(xù)、實(shí)時以及全天候；第三，無需在制高點(diǎn)上擇取點(diǎn)位，節(jié)省時間和精力，且可以降低工作量。

目前，GPS在測繪應(yīng)用中主要有兩種作業(yè)方式：靜態(tài)GPS測量和動態(tài)GPS測量（GPSRTK）。靜態(tài)GPS測量是用兩臺接收機(jī)分別在兩個測站同時接收相同衛(wèi)星的信號，一般持續(xù)1小時左右為一個時段，事后通過軟件解算出兩測站間的三維基線，多個同步觀測基線以一定的形式組成基線網(wǎng)，平差計算后求得網(wǎng)中各測站的三維坐標(biāo)。GPSRTK測量是以一臺接收機(jī)為基準(zhǔn)站，連續(xù)接收衛(wèi)星信號，并向外發(fā)射基站坐標(biāo)和載波相位，另一臺接收機(jī)為移動站，在測點(diǎn)位置同時接收衛(wèi)星信號和基準(zhǔn)站發(fā)來的信號，計算軟件將移動站的載波相位與基站的載波相位進(jìn)行差分，最后求解測點(diǎn)坐標(biāo)。靜態(tài)GPS測量多用于測區(qū)首級控制測量，GPSRTK測量多用于圖根控制測量和地質(zhì)勘探工程測量。

二、GPS測量技術(shù)在地質(zhì)勘查中的具體實(shí)施

2.1靜態(tài)GPS測量作業(yè)

靜態(tài)GPS測量主要用于施測首級控制網(wǎng)，首級控制網(wǎng)是測區(qū)地形測繪和其他后續(xù)工程測量的基礎(chǔ)。GPS首級控制網(wǎng)應(yīng)由獨(dú)立觀測邊構(gòu)成一個或若干個閉合環(huán)或符合路線，路線邊數(shù)不宜多于6條；網(wǎng)中獨(dú)立基線的觀測總數(shù)不宜少于必要觀測基線數(shù)的1.5倍。GPS首級控制點(diǎn)應(yīng)選于土質(zhì)堅(jiān)實(shí)穩(wěn)固、視野開闊的地方，高度角在15°以上的范圍內(nèi)應(yīng)無障礙物，附近不應(yīng)有強(qiáng)烈干擾或反射衛(wèi)星信號的物體。通常，靜態(tài)GPS測量作業(yè)需選用3臺以上的單頻或雙頻GPS接收機(jī)進(jìn)行同步觀測。觀測時，衛(wèi)星截止高度角不得低于15°，有效觀測衛(wèi)星數(shù)不少于4個，同步觀測時段長度一般不少于60分鐘，數(shù)據(jù)采樣間隔一般為10秒。

靜態(tài)GPS測量數(shù)據(jù)處理通常采用隨機(jī)數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行，外業(yè)觀測的全部數(shù)據(jù)應(yīng)經(jīng)過同步環(huán)、異步環(huán)坐標(biāo)分量閉合差和重復(fù)基線長度較差的檢驗(yàn)，出現(xiàn)不符合檢核要求的情況，應(yīng)對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行全面分析，舍棄不合格基線，必要時進(jìn)行重測。經(jīng)檢驗(yàn)合格的觀測數(shù)據(jù)先進(jìn)行三維無約束平差，再根據(jù)網(wǎng)中起算點(diǎn)的坐標(biāo)、高程進(jìn)行約束平差，最后輸出平差報告。

2.2 GPS-RTK測量作業(yè)

單基站GPS-RTK測量需要先設(shè)置基準(zhǔn)站，在設(shè)置基準(zhǔn)站時，使接收機(jī)天線精確整平，天線電纜、電源線和通訊線正確連接?；鶞?zhǔn)站的衛(wèi)星截止高度角不應(yīng)低于10°。CORS網(wǎng)絡(luò)RTK測量，不需要設(shè)置基準(zhǔn)站。

移動站應(yīng)正確設(shè)置工作模式、RTK通訊參數(shù)、藍(lán)牙端口、橢球參數(shù)、投影參數(shù)、坐標(biāo)和高程轉(zhuǎn)換參數(shù)等。根據(jù)精度要求設(shè)置收斂閥值，一般平面收斂閥值不超過2cm，垂直收斂閥值不超過3cm，應(yīng)全部采用固定解。開始作業(yè)或重新設(shè)置基準(zhǔn)站后應(yīng)至少在一個已知點(diǎn)上進(jìn)行檢核。

三、GPS-RTK測量技術(shù)在地質(zhì)勘查中的應(yīng)用

3.1測量和放樣

在使用GPS-RTK測量技術(shù)進(jìn)行測量的時候，需要借助點(diǎn)校正求得坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)，確保測量的順利進(jìn)行。通常地質(zhì)勘查小組會選擇通視環(huán)境好的位置作為基準(zhǔn)站，并且所選擇的位置不會受到電磁干擾。當(dāng)工作區(qū)有5顆以上可見GPS衛(wèi)星且位置精度強(qiáng)弱度值不大于6的時候，地質(zhì)勘查工作人員只要在5-15s之間就能夠獲得自己想要的測量數(shù)據(jù)。并且，GPS-RTK測量技術(shù)對傳統(tǒng)測量技術(shù)中復(fù)雜的流程進(jìn)行簡化，只需要一名工作人員就能夠完成整個測量操作。在放樣方面，GPS-RTK測量技術(shù)具有實(shí)施觀測的功能，能夠?yàn)楣ぷ魅藛T在測量的過程中提供更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息。

3.2圖根控制測量

在利用GPS-RTK測量技術(shù)進(jìn)行地質(zhì)勘查的時候，需要在圖紙上繪制控制點(diǎn)，根據(jù)控制點(diǎn)的位置繪制出相對完整的平面圖，而這些控制點(diǎn)就是圖根點(diǎn)。每一次繪制工作都應(yīng)該建立在圖根點(diǎn)的基礎(chǔ)之上，以圖根點(diǎn)為依據(jù)進(jìn)行加密測繪，進(jìn)一步提升GPS-RTK測量技術(shù)地質(zhì)勘測的精準(zhǔn)度，充分發(fā)揮出GPS-RTK測量技術(shù)在地質(zhì)勘測領(lǐng)域中的重要作用。

3.3地形測量

在使用GPS-RTK測量技術(shù)進(jìn)行地形測量的時候，需要結(jié)合相應(yīng)的比例尺進(jìn)行分析，常用的比例尺有：1：1000.1：2000.1：5000等。在傳統(tǒng)的測量技術(shù)中，比例尺越大，測繪結(jié)果的精準(zhǔn)度就越低，不利于地形測量結(jié)果準(zhǔn)確性的提升，還需要結(jié)合地質(zhì)勘測現(xiàn)場的實(shí)際情況選擇最佳的比例尺。然而，GPS-RTK測量技術(shù)的合理使用能有效改善傳統(tǒng)測量技術(shù)在使用過程中的劣勢，結(jié)合先進(jìn)的數(shù)字化來提升測量過程中的精準(zhǔn)度，盡可能降低測量過程中存在的誤差。

3.4剖面測量

傳統(tǒng)的測量技術(shù)的剖面測量非常繁瑣，不僅需要對剖面方向上的地質(zhì)點(diǎn)、工程點(diǎn)、地貌點(diǎn)等平面位置和高度進(jìn)行測量，還需要結(jié)合測量結(jié)果進(jìn)行剖面計算和剖面圖的繪制，稍有不慎就會增加測量結(jié)果的誤差。使用GPS-RTK測量技術(shù)能夠進(jìn)一步簡化傳統(tǒng)測量技術(shù)中剖面測量的步驟，在剖面計算和剖面圖繪制方向的效率有所提升。

四、結(jié)束語

綜上分析可知，目前，GPS測量技術(shù)在地質(zhì)勘查領(lǐng)域中的應(yīng)用具有絕對的優(yōu)勢，與傳統(tǒng)的測量技術(shù)相比，其測量的精準(zhǔn)度有了很大的提升，在一定程度上降低了測量基礎(chǔ)設(shè)施的成本，進(jìn)一步提高地質(zhì)勘查中的測量效率，為地質(zhì)勘查工作者的測量工作提供了很多的便利，在地質(zhì)勘查領(lǐng)域中具有廣闊的發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)：

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