靜態GPS定位在地質勘探中的應用研究

摘 要:GPS技術誕生后其應用領域不斷拓展，伴隨著科學技術的飛速發展及信息化程度的不斷提高，我國在地質勘探領域引入GPS定位技術之后極大程度地提高了測繪的準確性以及地質勘探工作的效率，尤其在地質勘探鉆孔定位中的應用。自引入靜態GPS以后，勘探工作中測繪技術可謂是進入了一個新的時代。本文介紹了靜態GPS在礦山地質勘探中的主要優點，討論了靜態GPS發展的趨勢，簡單說明了靜態GPS定位技術在地質勘探中應用的必要性。

關鍵詞:靜態GPS 地質勘探 應用

中圖分類號:P228文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)03(a)-0086-01

1 靜態GPS的應用背景及發展前景

GPS 是英文Global Positioning System(全球定位系統)的簡稱，中文簡稱“球位系”，它是由美國水陸空聯合研制的新一代的衛星定位導航系統，于1994年全面建成。GPS系統的組成是由GPS星座、地面監控站和用戶接收器，操作簡單，精度高，作業時間短，受到影響的因素較少。

2 靜態GPS定位對礦山地質勘探的重要意義

(1)定位是礦山勘探或礦井地質勘探整個工作重要一環，地表及井下布置鉆孔，井下礦體(層)位置、構造位置以及其它地質信息位置的確定在整個地質勘探等工作中都需要精確的定位。

布置鉆孔力求最短的距離，最好的時間，最佳的地質效果。無論地表或是井下(地下)，由于地形、地貌多變，礦體(層)及地質構造等地質因素變化也是無規律的，地質勘探定位工作量大，測試點多，定位工作力求準確。

(2)通過靜態GPS定位系統對開采礦山的勘測，可以優化采區范圍，操作比傳統技術更簡單、迅速，節省時間和人力的投入并減少工程施工的盲目性。利用先進的靜態GPS定位技術能夠快速準確的查明采區地質構造的發育情況，獲得地質情況的全部信息，包括更加詳細的礦體地質資料。在井下開采過程中，地應力在礦體(層)中不斷匯聚，同一應力場中各部分的應力不均衡，不規范的采掘會破壞的原來的應力平衡，使記憶形成的參與應力突然釋放，進而引起坍塌、帽頂等異常，給采掘生產帶來極大的安全威脅，而先進的靜態GPS定位技術可以利用三維地震勘探技術控制小構造的發育情況，可以起到預測作用，防治隱患，三維地震勘探技術可以有效的減少突發事件的發生，提高了礦井勘探工作的安全性。

3 靜態GPS在礦井地質勘探鉆孔定位及復測中的應用

靜態GPS技術在礦井地質勘探鉆孔定位時，通過偽距法定位，避免了過去復雜的操作流程，通過載波相位測量等數據處理準確的定位，偽距法定位的結果精準可靠，是目前定位操作中最先進、最優越的技術。

靜態GPS技術在礦井地質勘探時復測速度很高，復測的速度主要由初始化所需時間決定，而初始化所需時間是指開始測試時GPS整個數據處理工作，正式進入測量工作中所需要的時間，其影響因素由接收機的性能及接收衛星的數量和質量等決定，在最短時間內進入測量工作中通常初始化所需時間20s一2ndn，工作衛星的數量通常是3顆到7顆。

靜態GPS技術在礦井地質勘探鉆孔定位復測應用情況。

3.1 作業效率高

靜態GPS技術復測時，礦山工作網絡需要與國家控制網連接的礦區三角控制網連接，其工作半徑平均變長為4km左右，最長的邊長也在10km內，靜態GPS工作半徑是在20km左右，滿足了靜態GPS工作半徑在數據處理時速度高和準確。有3臺套儀器，每站1人來完成儀器操作、搬運，每站工作40rain以上，基本可求得該站三維值，作業效率高。

3.2 定位精度高

靜態GPS技術應用在礦區的工作范圍很廣，如用于地形測量、工程(點)測量，又如用于礦體(層)界線、構造位置、地質觀測點、以及采樣點定位等。靜態GPS定位技術的應用可避免由于工作范圍不夠所造成的數據誤差，其工作范圍達到2-5km，應用靜態GPS技術在規程要求時間內工作，得出平面高程精度在5mm內，而且不存在誤差積累，應用GPS觀測的精度要明顯高于一般的常規測量手段，GPS基線向量的相對精度一般在0.00001～0.000000001之間，這是GPS技術的優越性，是普通測量方法難以達到的。

3.3 全天侯作業

靜態GPS技術的工作受限因素很少，它只需要滿足電磁波通視和對空間通視的要求，不受光線云層等環境因素的影響，不需要滿足光學通歸，因此在夜晚和多云的天氣也基本可以正常工作，提高了工作效率，和傳統測量相比，靜態GPS技術作業有著不可比擬的優勢，幾乎可以實現全天侯作業。

3.4 內業解算

靜態GPS內業解算通常按照解算程序進行4—6rain解算一組，方法簡單，數據清晰準確。

3.5 選點靈活、不需要造標、費用低

靜態GPS測量，不要求測站間相互通視，選擇工作點空間大、靈活多變，不需造標，節省了資金投入，有效的降低了布網所需要的費用，應用最先進的技術而卻不需要過多的作業費用。

4 靜態GPS定位技術在地質勘測中的不足及改進

4.1 傳播區域的誤差

靜態GPS測量是應用電磁波的傳播，關鍵是在于對衛星和接收機之間距離的準確計算，距離是根據傳播時間和電磁波傳播的速度而定，而在時間確定之后，電磁波的傳播速度是不唯一的，電磁波在增空中和在大氣層中的傳播是不一樣的，在大氣層中信號要受到電離層和對流層的重重干擾，GPS系統只能對速度進行平均計算，在某些具體區域GPS技術測量出來的結果肯定存在誤差。

4.2 GPS測量中選擇控制點位置的變化會直接影響到觀測點的精度

GPS測量數據是通過接受衛星發射的信號經過處理而得到點位坐標，一般靜態GPS測量觀測點位置不變，選擇的控制點位置有可能在不同區域而變化，會有很多影響信號接受的因素出現并干擾信息的采集，這樣測定的坐標點就可能出現誤差。

4.3 在地貌復雜的山區、林區工作時會出現誤差

GPS測量對信號的固定性要求很高，它的測量最適用于通視條件好、平穩開闊的地方，若是在山區、林區以及地貌環境復雜的礦山中工作，過多障礙物如茂密的樹木、突兀的山峰的阻擋會影響信號的接收;深溝因懸崖、峭壁等阻擋容易接收不到信號或者接收到不可靠、不固定的信號，對數據產生誤差。

5 結語

靜態GPS定位在地質勘探中的應用擁有重要地位，已經被很多勘探單位以及礦山所采用，其技術先進，操作方法簡單，測量精度高、速度較快，可以滿足對礦山乃至礦井地質勘探鉆孔定位的要求，與過去的測量技術相比，它的應用使地質勘探勘測技術上了一個臺階，提高了工作效率和數據的可靠性，為勘探礦山的高效、礦井的高產奠定了有力基礎。

①作者簡介:辛兆水，男。1967.12，青海西寧人，地質工程師，常年從事野外地質勘探及礦山地質工作。