GPS測量技術在地質勘探中的應用探討

張錢生（青海西礦能源開發有限責任公司，青海 西寧 810000）

GPS測量技術在地質勘探中的應用探討

張錢生（青海西礦能源開發有限責任公司，青海 西寧 810000）

隨著我國經濟的快速發展，地礦能源的需求量日益提高，因此，為了提高地礦勘探開采效率，現在GPS測量技術已經在地質勘探開采方面廣泛應用。本文對GPS地礦勘探技術進行簡述并對具體使用方法進行探討，希望能給大家在具體工作中一些有益的參考。

GPS測量技術；地礦；地質勘探；方法

過去的地礦測量工作都是采用常規測量技術，但是由于受到礦區地形和通視條件的限制，地礦的測量難度非常大，廣大地礦測量人員的工作強度也是非常大的。隨著科技的發展，出現了GPS全球定位測量技術，由于GPS不受地形和通視條件限制，操作也比較簡便，所以這項技術也被廣泛的應用于地礦測量工作中，并且大大的提高了地礦測量人員的工作難度和勞動強度。

1　GPS測量技術簡述

GPS就是全球定位系統，可以準確的進行快速定位勘察并獲得測量數據。衛星系統、監控系統以及地面操作系統是整個GPS系統的主要組成部分，可以利用監控系統接受衛星數據，傳輸到操作系統，用戶通過計算機軟件，迅速分析接收信息，以三維的信息方式，傳輸到相關界面。該項技術具有全天候、連續性、實時性的精準三維導航功能。GPS測量技術應用于地礦測量中時，不需要建造坐標，點位無需選擇在制高點上，可快速測量個級控制點坐標，并且大大避免了常規導線測量和三角測量的耗時耗力、精準度低、工作人員勞動強度大等不足。

2　GPS技術在地質測量中的應用前景分析

由于GPS技術具有對坐標系中的每個觀測點進行全天候的三維定位功能，數據精準度可以達到厘米級別并且可以同步傳輸，另外可以有效降低地質勘探測量人員在野外的工作量和工作強度，所以GPS的測量效率是毋庸置疑的，因此，GPS測量技術在未來的地質測量勘探工作中一定會有很大的發展空間。不僅可以實現地質剖面測量、鉆孔測設等相對簡單的地質測量工作，甚至還可以實現地質災害預測和礦產能源管理工作。將GPS技術用于災害預測管理主要是借助GPS全球覆蓋和全天候三維導航的功能檢測地球各區域的板塊活動，這樣可以及時發現板塊異動而引起的諸如地震、海嘯等地震災害。將GPS技術用于礦產管理工作主要是應用GPS技術對礦產能源的分布進行定位，測算出礦產能源的種類、分布面積和合理開發范圍等，以便防止開采越界的發生，同時最大限度的保護地質環境。

3　GPS測量技術在地質勘探中的應用步驟

GPS測量技術在地質勘探中應用首先要進行GPS控制網的勘探點放樣布設工作，然后是針對不同的地質環境進行GPS測量作業，最后是進行GPS測量數據處理工作，以便為礦山的開采提供最終的數據支持。

（1）布設GPS控制網 利用GPS技術進行地質勘探時要依據礦區情況選擇合適的網型，并且在礦區內布設不少于3個高級控制點，這3個控制點最好選擇在視野比較開闊的區域以便于測量工作的開展。一般測量工作采用雙頻或者單頻GPS接收機來完成測量工作都可以，另外，衛星截止高度角應不低于15°，有效觀測衛星數應不低于4個。

（2）煤田地質勘探點放樣 煤田地質勘探點放樣工作根據具體情況一般有以下兩種措施。

①GPS技術結合全站儀測量法。布設鉆探點時可以采用GPS技術結合全站儀測量法，勘探點布設密度及方向要結合工程項目的實際施工面積以及地質特征進行確定。一般需在勘探點周圍布設兩個以上的GPS控制點，等到布設結束后施工人員就可把全站儀分別布設到每個勘探控制點上面，以便及時計算出鉆探點和已知點二者之間的距離和方位角度，然后采用極坐標法進行放樣，并把實際點位數據測量出來。對于勘探點高程一般需要采用全站儀三角高程開展測量工作。

②GPS實時動態測量放樣法。GPS實時動態測量放樣法（又叫做RTK）適合分布規律和密度都比較大的勘探點測量，然后對煤田地質勘探點進行放樣。具體操作步驟是先把一臺GPS接收機安放到已知勘探點上面，并將其作為基準站；隨后將基準站高程、坐標以及坐標轉換參數等多項數據輸入到GPS控制手簿里，并在上面至少設置一臺GPS接收機來做流動站。基準站與流動站需同步接收衛星信號，并且流動站會先接收住基準站發出來的數據，然后再把數據傳送至控制手薄，實施實時差分和平差處理，從而獲取本站坐標、高程和它實測精度。

（3）GPS作業

GPS野外作業最少需要用到3臺以上的GPS接收機，并借助以邊連接大概點的連接方式實施同步觀測。測量過程中還需要建立相應的子環路所構成的閉合式大概網環路的GPS網。當數據采集錯誤時，還可以在測量區域內進行補測。測量時間大概一小時左右，如果在已知的高等級控制點之間開展觀測工作，其測量時間將會有所延長。

（4）GPS測量數據處理工作

GPS的數據處理分為以下五個主要步驟：

①數據采集。當所有的設備安裝調試完畢后，GPS接收機正式啟動會采集相關數據到數據儲存設備中。

②數據傳輸。當GPS系統采集到的各種數據存儲到數據存在設備后，會分流各種數據，并且發送給相應的工作人員。

③數據預處理。當工作人員接到GPS數據后，就是數據預處理過程，這個過程就是對各種原始數據進行解碼和分類，并將多余的和沒用的信息排除，以便生成各種操作性強的數據文件。等到文件生成之后，還要確保數據文件格式的統一性。數據預處理的目的是就是為了進一步凈化觀測值，使得觀測值精度得以提高。

④基線結算。解算基線數據時，就需采用刪時間、刪衛星并借助不同誤差改正模型等措施人工干預基線的解算工作。

⑤GPS網平差。當基線解算工作完成后，可直接步入平差程序，也就可以迅速得出結果。GPS網平差的目的就是為了消除由于觀測量和已知條件中所存在的誤差而引起的GPS網在幾何上的不一致，通過網平差得出一系列精度指標，結合這些指標可以設法確定質量不佳的觀測值，并對其進行相應的處理。經過網平差后測量精度最高可達數萬分之一，這極大的滿足了煤田地質勘探精準度高的要求。

4　GPS技術在地質勘探中的具體應用

①GPS技術在控制測量中的應用。控制測量關系到地質勘探的整體，包括各類工程點，如：定位、放樣等。而GPS技術是為控制測量提供約束環境，將控制測量的誤差減小到最低。

②GPS技術在水準高程中應用。在部分規模比較小的地質勘探項目中，勘探人員利用常規的測量方式，往往比較忽略水準高程的價值，致使水準高程的測量不符合標準，進而準確性降低。所以此時可以借助GPS技術聯合高程網，提高測量的準確程度。GPS在水準高程中測量時，在定位方面表現出動態性，利用動態設置的方法，確保測量點的相對靜止。為盡量降低水準高程中的誤差，可以手動刪除錯誤數據，獲取準確的基線結果，提高勘探能力。

③GPS技術在虛擬技術的應用。過去傳統的測量方法和人工參與都會產生一定的測量數據誤差，誤差或大或小，但是由于誤差導致的礦山開采安全事故卻都是很大的，因此，我們應該盡量避免這種誤差。虛擬技術是GPS測量技術的一種省級表現，可以通過模擬現實的地質環境，讓計算機對可能發生操作危險的地段進行測量，計算機網絡能夠將三維的測量圖準確、清晰的反應出來，測繪操作人員只需要通過電腦就能夠完成測繪工作，大大提升了測繪人員的工作的安全性。

④GPS技術在細微信號環境中的應用。由于部分地區的地質地形環境較為復雜，傳統的地質勘探技術在這種特殊情況下無法接受反射或折射信號，或信號強度非常弱，不能得出精準的數據測量結果。因此，當前地質測量人員考慮到可以在細微信號環境中使用GPS技術動態測量技術進行勘探測繪工作。通過衛星定位地質勘探點，準確了解所測量的地質環境，手動輸入相關的勘探數據，將GPS接收機作為基準站，同時根據地質勘探的實際環境，設置流動站，在基準站與流動站的參與下，準確傳遞衛星信號，實時獲取地質信息。通常在細微信號環境中為了提高信號獲取強度，使用GPS技術進行地質勘探時一般會布設多臺流動站，以便提高信號強度和準確性。

5　結語

總之，GPS測量技術因其較高的測量精度和便捷快速的操作程序都讓它在地礦勘探工程中具有無可替代的作用，因此，我們必須加緊學習和掌握先進的GPS測量技術，以便進一步提升我國的地礦勘探水平。

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［3］徐志新.GPS測量技術在地質勘查中的應用［J］.價值工程，2014，（17）.

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