淺談在地質(zhì)工程測量中GPS技術(shù)的應(yīng)用

摘 要：結(jié)合近年來的經(jīng)驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)例，究成果分析了目前采用的GPS測量的要過程進(jìn)行了剖析，提出一些質(zhì)量控制建議和總結(jié)可提高RTK測量在地質(zhì)工程應(yīng)用的幾點(diǎn)結(jié)論。

關(guān)鍵詞：GPS 地質(zhì)工程 測量方法 質(zhì)量控制

中圖分類號:TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2011)12(c)-0000-00

美國上世紀(jì)的重要成果之一即全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS，由于我國是發(fā)展中國家，吸取外資必須依靠自己的資源優(yōu)勢來實(shí)現(xiàn)，從而達(dá)到帶動我國經(jīng)濟(jì)增長的目的。建國以來，我國的礦產(chǎn)等資源經(jīng)過半個(gè)世紀(jì)的開采，已經(jīng)面臨十分嚴(yán)峻的局面，勘察新資源變得十分重要，所以地質(zhì)勘察行業(yè)開始變得火爆，而在現(xiàn)代的勘探中，越來越多的勘探者更多地利用GPS測量為主的測量手段，GPS測量基本處于主導(dǎo)地位。它采用了載波相位動態(tài)實(shí)時(shí)差分（Real - time kinematic）方法：在RTK技術(shù)出現(xiàn)以前，使用GPS測量時(shí)要使用多臺GPS接收機(jī)長時(shí)間接受GPS信號，回來后還要做相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，才能得到GPS控制點(diǎn)坐標(biāo)，這種作業(yè)方式要多臺儀器多個(gè)人同時(shí)觀測，還浪費(fèi)時(shí)間，需要人員多，費(fèi)用大。有了RTK技術(shù)以后，情況大大改觀，只需把RTK基站架設(shè)在一個(gè)已知坐標(biāo)值得固定點(diǎn)上，并不斷發(fā)射無線電信號，另外一臺GPS接收機(jī)可以即時(shí)接受基站的信號，并和其構(gòu)成一條基線，這樣GPS接受機(jī)就可以進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測，幾十秒即可完成，且測量速度快，精度高，精度能達(dá)到厘米級，人員也減少了，只需一臺GPS接收機(jī)和一個(gè)基站，可以說是革命性的進(jìn)步。由于架設(shè)基站繁瑣且不便于工作，很快淘汰了這一技術(shù)，所以CORS（Continuous Operational Reference System）系統(tǒng)，即固定的永久基站，中文是連續(xù)運(yùn)行參考系統(tǒng)，是現(xiàn)在發(fā)展的方向，因?yàn)檫B續(xù)運(yùn)行且固定是其優(yōu)勢所在，而且使用精度也更高、更方便，用戶只需拿著GPS接收機(jī)即可同時(shí)接受衛(wèi)星和基站發(fā)來的無線電信號，也可進(jìn)行測量。現(xiàn)在中國很多城市都在發(fā)展并親擁有自己的CORS系統(tǒng)，比如廣州、上海、北京、鄭州、西安等。但是我們要看到，CORS和RTK都只適合低等級的地形測量和控制測量。

1 GPS野外數(shù)據(jù)采集

1.1 野外作業(yè)前的準(zhǔn)備工作

使用GPS接收機(jī)前需要對其進(jìn)行初始化設(shè)置初始化以后才可以進(jìn)行測量并且在數(shù)百里以內(nèi)內(nèi)無須再次進(jìn)行初始化設(shè)置。在當(dāng)前選擇的坐標(biāo)格式下完成初始化。初始化之后，作業(yè)人員尚需建立一個(gè)自定義坐標(biāo)系統(tǒng)，自定義坐標(biāo)系統(tǒng)可與Lat/Lon坐標(biāo)互相轉(zhuǎn)換即工作區(qū)的坐標(biāo)系統(tǒng)，兩臺或以上GPS接收機(jī)才能進(jìn)行GPS進(jìn)行測量一臺或兩臺以上作為流動站另外一臺可以作為基站，基站GPS接收機(jī)和流動站GPS接收機(jī)在采集數(shù)據(jù)后需要進(jìn)行差分處理，可得到厘米級或毫米級的測量坐標(biāo)。因此，在野外作業(yè)前需對每臺接收機(jī)進(jìn)行相同的初始化和自定義坐標(biāo)系統(tǒng)設(shè)定目的是為了達(dá)到同步的要求。

1.2 野外基站位置的選擇

山高、林密、通視條件差的山區(qū)是大多地質(zhì)礦產(chǎn)勘查的工作區(qū)，所以，衛(wèi)星信號的采集一定要選擇通視條件好的位置，一般選擇地形較高位置，比如開闊地、山頂?shù)龋鳛橐巴饣緳z查，布設(shè)基站位置的控制點(diǎn)要求具有較高精度，精度越高，其差分值精度越高。高精度解算的基礎(chǔ)是基準(zhǔn)站記錄的原始坐標(biāo)數(shù)據(jù)和移動站記錄的原始數(shù)據(jù)，且兩組數(shù)據(jù)必須處于相同的記錄時(shí)段，否則高精度解算將無法完成。在采集野外數(shù)據(jù)工作中，無論是動態(tài)測量還是靜態(tài)測量，都必須建立基站。

1.3 野外流動站的數(shù)據(jù)采集

PROMARK-X型GPS在做高精度點(diǎn)位數(shù)據(jù)采集時(shí)，差分流動站采集的數(shù)據(jù)后，處理結(jié)果的精度高低主要決定于可視衛(wèi)星數(shù)、基線情況、衛(wèi)星的幾何分布以及衛(wèi)星高度角度等因素，觀測數(shù)據(jù)的時(shí)間一般為距基站lkm內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，采集數(shù)據(jù)需15min以上需具備足夠的衛(wèi)星信號時(shí)才開始采集，距基站五公里內(nèi)，采集數(shù)據(jù)需半小時(shí)以上；距基站十公里以內(nèi)，采集數(shù)據(jù)需要四十五分鐘以上。如果大于l十公里，則測量精度不能保證，該方法不可取。

2 GPS技術(shù)在地質(zhì)測量中的應(yīng)用

在勘探地質(zhì)中具體的礦物質(zhì)時(shí)，要先全面的對該地區(qū)進(jìn)行地質(zhì)礦產(chǎn)資料的了解，大致的了解該地區(qū)的基本的相關(guān)礦質(zhì)資料和地質(zhì)結(jié)構(gòu)，初步查看是否有相同類型的礦床，拿相關(guān)的資料進(jìn)行對比分析：對于堆積型的鋁土礦，應(yīng)該具體的了解該地區(qū)的第四紀(jì)的地理信息，對于沉積型的鋁土礦應(yīng)該更加側(cè)重于地質(zhì)信息，并對比經(jīng)過資料和地質(zhì)測量的結(jié)果，如果礦物質(zhì)地層被初步發(fā)現(xiàn)，應(yīng)該通知有關(guān)的勘探部門進(jìn)行井探工程勘探。在一般的地形下進(jìn)行地質(zhì)測量時(shí)，測量時(shí)運(yùn)用正常的GPS- R-IK測量法一次就可以完成，測量儀器的搬運(yùn)工作可以大大的減少，而且測量只需要一個(gè)人就可以完成，具有節(jié)省時(shí)間，提高效率，速度快，工作強(qiáng)度低等特點(diǎn)，而且此方法的精確度精度非常高，一般都能達(dá)到厘米的級別，而且兩點(diǎn)之間RTK技術(shù)不需測量，傳統(tǒng)測量法的一些缺點(diǎn)可以避開，可只要電磁波可以傳播就可以。而且R-IK的集成化、自動化在測量之后很高，測繪的結(jié)果可以快速的很簡單的計(jì)算出，操作或人為計(jì)算的誤差得到減少。但由于此方法在一些信號不好或者根本就沒有信號的地方，不能正常工作甚至不實(shí)用，原因在于需要GPS衛(wèi)星的實(shí)時(shí)信號支持。此外，此法受空氣等環(huán)境影響也較大，是因?yàn)槠淅秒姶挪ㄟM(jìn)行通訊，所以，這也需要注意。而在GP S快速靜態(tài)測量法中，在測量精度上可以控制得很精確，測量的距離可以達(dá)到80千米之遠(yuǎn)，而且通過合理的使用，該方法彌補(bǔ)了一些傳統(tǒng)測量方法的不足，同時(shí)，可以避免很多GPS- RIK法的局限性和不足，提高了實(shí)際GPS實(shí)時(shí)動態(tài)測量(Real-Time Kin em atic)簡稱RTK，具體作業(yè)方法是在已知點(diǎn)上設(shè)置一臺GPS接收機(jī)作為基準(zhǔn)站，并輸入GPS控制手簿一些必要的數(shù)據(jù)如基準(zhǔn)站的高程、坐標(biāo)、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)等，設(shè)置一至多臺GPS接收機(jī)為流動站。衛(wèi)星信號流動站和基準(zhǔn)站同時(shí)接收，流動站接收基準(zhǔn)站送到的衛(wèi)星信號，控制手簿實(shí)時(shí)差分及平差處理流動站將接收到的衛(wèi)星信號與基準(zhǔn)站發(fā)來的信號，高程和本站的坐標(biāo)及其實(shí)測精度能夠?qū)崟r(shí)得到，并隨時(shí)進(jìn)行比較預(yù)設(shè)精度和實(shí)測精度指標(biāo)，一旦實(shí)測精度達(dá)到預(yù)設(shè)精度指標(biāo)，手簿將提示測量人員是否接受該成果，接受后手簿將測得的高程、坐標(biāo)及精度同時(shí)記錄進(jìn)手簿。

3 結(jié)語

總之，與傳統(tǒng)的全站儀光電測距、經(jīng)緯儀視距相比，地質(zhì)工程測量精度因?yàn)槭褂肎PS 測量系統(tǒng)得到了提高。水準(zhǔn)測量的工作量在鉆探點(diǎn)測量中可以省去地質(zhì)勘探規(guī)范中的精度要求已經(jīng)被GPS高程的精度已完全滿足。在地質(zhì)工程點(diǎn)定位測量時(shí)只存在很小的個(gè)點(diǎn)的離差，基本消除了在測網(wǎng)和剖面布設(shè)時(shí)網(wǎng)閉合差和網(wǎng)線偏移，由于直接在高等級控制點(diǎn)下工作，大大降低了測量點(diǎn)位的累積誤差，提高了勞動生產(chǎn)率。當(dāng)位于林區(qū)作業(yè)時(shí)，縮短了測量工作進(jìn)程而且基本避免了砍伐樹木同時(shí)也減少了與林業(yè)部門的毀林賠償和行業(yè)糾紛；縮短了作業(yè)時(shí)間，促進(jìn)了地質(zhì)工程測量工作的順利進(jìn)行同時(shí)測量工程師的勞動強(qiáng)度也大大降低了。為我們今后的地質(zhì)工程測量工作和其他測量工作提供了十分有力的條件。

參考文獻(xiàn)

[1] 趙文更，梁安寶.城鎮(zhèn)控制測量中GPS高程擬合方法分析[J].測繪與空間地理信息，2011(2):172-173.