淺析地質(zhì)測(cè)繪技術(shù)與發(fā)展

摘 要：地質(zhì)測(cè)繪的技術(shù)方法與手段，在現(xiàn)代化測(cè)繪技術(shù)的快速發(fā)展中不斷升級(jí)，作者經(jīng)過整理分析，對(duì)當(dāng)代地質(zhì)測(cè)繪技術(shù)未來發(fā)展作出了展望。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)測(cè)繪；技術(shù)更新；GPS應(yīng)用

1 工程地質(zhì)測(cè)繪

巖土工程勘察中最基礎(chǔ)的工作就是地質(zhì)測(cè)繪，它比其他勘察方法都要提前開展，通常，在可行性研究階段及初步的勘察階段開展地質(zhì)測(cè)繪，不過在進(jìn)入詳細(xì)勘察階段以后，為了完善某些問題時(shí)也會(huì)開展地質(zhì)測(cè)繪工作。

工程地質(zhì)測(cè)繪的定義是這樣描述的：利用地質(zhì)學(xué)和工程地質(zhì)學(xué)原理，觀察并記錄涉及各類工程建造的地質(zhì)情況，掌握準(zhǔn)備建設(shè)或正在建設(shè)地域的工程地質(zhì)狀況。測(cè)繪完成后應(yīng)繪制工程地質(zhì)圖，將勘測(cè)、試驗(yàn)得到的地質(zhì)資料，通過不同的代號(hào)、色彩，依照相應(yīng)精度標(biāo)準(zhǔn)體現(xiàn)在固定比例的圖紙上面。地質(zhì)圖所反映出的勘測(cè)數(shù)據(jù)，就是評(píng)價(jià)擬建場(chǎng)地或在建地域穩(wěn)定性及適宜性的依據(jù)。

工程地質(zhì)測(cè)繪，是其他勘測(cè)工作的基礎(chǔ)，高質(zhì)量的地質(zhì)測(cè)繪工作能夠降低其他勘測(cè)工作的作業(yè)量和作業(yè)難度，使整體勘察工作更加高效，因?yàn)樗恍枰?jiǎn)單的測(cè)繪設(shè)備，少量的測(cè)繪費(fèi)用投入，在較短時(shí)間內(nèi)，就能取得較多的地質(zhì)資料信息，深入地認(rèn)知建設(shè)地域或建設(shè)地段的地面地質(zhì)狀態(tài)，從而對(duì)地下的地質(zhì)狀況作出準(zhǔn)確判斷，減少作業(yè)的失誤。

工程地質(zhì)測(cè)繪的種類按內(nèi)容不同可以分成專門性和綜合性兩類。綜合性工程地質(zhì)測(cè)繪，指通過全面的分析，發(fā)現(xiàn)場(chǎng)地或者在建地域工程地質(zhì)狀況和要素在空間分布情況，并查明要素間相互存在的內(nèi)部關(guān)系，作為繪制綜合工程地質(zhì)圖的依據(jù)。通常綜合性的工程地質(zhì)測(cè)繪選擇在那些以前沒有做過相同的或者較大比例尺的地質(zhì)測(cè)繪或者水文地質(zhì)測(cè)繪的區(qū)域。顧名思義，是指針對(duì)工程地質(zhì)條件中的某個(gè)因素做專門的分析，像第四紀(jì)的地質(zhì)、地貌及斜坡變形破壞等，對(duì)它們的形成原因、分布狀況和進(jìn)化的規(guī)律等進(jìn)行分析。因而，專門性的測(cè)繪得到的資料是繪制專用工程地質(zhì)圖、工程地質(zhì)分析圖的依據(jù)。當(dāng)然，別管哪一類測(cè)繪方法，均有固定的研究目的，都服務(wù)于工程的設(shè)計(jì)和施工。

2 現(xiàn)代化的測(cè)繪技術(shù)

2.1 全球定位系統(tǒng)（GPS）的發(fā)展

GPS，就是全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（Global Positioning System）。它是美國(guó)國(guó)防部最早研發(fā)的，通過遠(yuǎn)離地面兩萬(wàn)余公里的固定軌道上工作的24顆人造衛(wèi)星進(jìn)行訊號(hào)發(fā)射，再用三角測(cè)量的理論運(yùn)算得出訊號(hào)接收者的地球坐標(biāo)。GPS依據(jù)全球性的地心坐標(biāo)系統(tǒng)，該坐標(biāo)的原點(diǎn)是地球的質(zhì)量中心。

美國(guó)正式研發(fā)GPS是在20世紀(jì)70年代，建設(shè)成功于1994年，至今地球外空達(dá)20200KM的軌道上，正運(yùn)行著包括3顆備份衛(wèi)星在內(nèi)的27顆衛(wèi)星。GPS一現(xiàn)世就在無線導(dǎo)航和目標(biāo)定位領(lǐng)域取得了統(tǒng)治地位。

2.2 地理信息系統(tǒng)的發(fā)展

從系統(tǒng)視角來看，在今后幾十年中，地理信息系統(tǒng)（GIS）會(huì)以數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化（Interoperable GIS）、系統(tǒng)集成化（Component GIS）、數(shù)據(jù)多維化（3D4D GIS）、平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化（Web GIS）、系統(tǒng)智能化（Cyber GIS）及應(yīng)用社會(huì)化（數(shù)字地球DE）為發(fā)展方向。

互操作地理信息系統(tǒng)（Interoperable GIS），是GIS系統(tǒng)集成平臺(tái)，它通過在異構(gòu)環(huán)境下數(shù)個(gè)地理信息的系統(tǒng)或其應(yīng)用系統(tǒng)間的彼此通信與協(xié)作，來完成單個(gè)特定工作。

三維/四維地理信息系統(tǒng)（3D4D GIS），時(shí)下探索的重心主要是三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、優(yōu)化和實(shí)現(xiàn)，加上體視化技術(shù)的運(yùn)用、三維系統(tǒng)的功能以及模塊設(shè)計(jì)等方面。

面向?qū)ο蠛蜆?gòu)件技術(shù)的地理信息系統(tǒng)（Com GIS），是將GIS的功能模塊分解成數(shù)個(gè)控件，每個(gè)控件負(fù)責(zé)不同功能的實(shí)現(xiàn)，用可視化的軟件開發(fā)工具進(jìn)行集成，形成最終GIS應(yīng)用。

基于WWW的地理信息系統(tǒng)（Web GIS），是通過Internet技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布空間信息為用戶提供瀏覽及應(yīng)用。Digital Earth，是通過利用統(tǒng)一性的數(shù)字化來再現(xiàn)并解讀現(xiàn)實(shí)中的地球和與它有關(guān)的一些現(xiàn)象，它核心理論是將地球問題采用數(shù)字化的手段來統(tǒng)一處理，并對(duì)各類信息資源實(shí)現(xiàn)最大化的應(yīng)用，使“數(shù)字地球”的核心作用得以發(fā)揮，超大規(guī)模的數(shù)據(jù)傳輸則利用光纜、衛(wèi)星通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等來完成。

3 未來地質(zhì)測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展

3.1 大地控制測(cè)量

地質(zhì)測(cè)繪的基礎(chǔ)就是控制測(cè)量。地質(zhì)礦區(qū)進(jìn)行平面控制的設(shè)置方法有兩個(gè)：其一，在國(guó)家一、二等三角控制下，對(duì)三、四等三角點(diǎn)進(jìn)行加密；其二，在國(guó)家一、二等三角點(diǎn)下不能加密時(shí)，要單獨(dú)設(shè)置三、四等三角或“五秒小三角鎖網(wǎng)”進(jìn)行測(cè)繪區(qū)基本的平面控制，對(duì)于單獨(dú)設(shè)置的“三角鎖網(wǎng)”，必須測(cè)定鎖網(wǎng)的起算邊長(zhǎng)。于上世紀(jì)末出現(xiàn)的新技術(shù)，即載波靜態(tài)相對(duì)定位技術(shù)，就是用數(shù)臺(tái)（套）GPS接收設(shè)備結(jié)合在一起進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的軟件，應(yīng)用后極大地改變了已有的控制測(cè)量工作模式，有效地精簡(jiǎn)了方法，大大節(jié)約了測(cè)繪成本，較精密的控制測(cè)量超越了距離、通視條件等因素，在測(cè)量那些獨(dú)立的斷點(diǎn)分布測(cè)繪區(qū)時(shí)，避免了長(zhǎng)遠(yuǎn)距離測(cè)量三角鎖需要從別的地方導(dǎo)入控制點(diǎn)，直接自起算點(diǎn)選擇邊點(diǎn)連接跳躍的形式導(dǎo)入測(cè)繪區(qū)就行了。特別是利用光電測(cè)距儀、全站儀對(duì)較小范圍測(cè)繪區(qū)的三角鎖及導(dǎo)線進(jìn)行測(cè)量時(shí)，工作效率超過丈量基線方法數(shù)十倍。因此，測(cè)繪區(qū)范圍較小時(shí)，即要用光電測(cè)距，包括半站儀和全站儀，來測(cè)量起算邊，也要應(yīng)用到邊網(wǎng)測(cè)量和測(cè)距導(dǎo)線替代常規(guī)測(cè)角網(wǎng)。

以前計(jì)算大地控制測(cè)量結(jié)果的平差，采用的人工以對(duì)數(shù)表計(jì)算，速度慢而且錯(cuò)誤率高，隨著科技進(jìn)步，GPS后處理軟件及控制精靈等先進(jìn)計(jì)算機(jī)軟件快速得以推廣應(yīng)用，大大提高了運(yùn)算速度及運(yùn)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3.2 地形測(cè)量技術(shù)以前陳舊的方法控制地形測(cè)量加密圖根，是通過測(cè)繪區(qū)主要控制點(diǎn)設(shè)置測(cè)角圖根線形鎖和交叉點(diǎn)，當(dāng)代新技術(shù)則利用GPSRTK模式和導(dǎo)線測(cè)量方法，大大提升了測(cè)量精度的同時(shí)，工作量也變的很少。

地形測(cè)量，一直都是非常重要的地質(zhì)測(cè)繪工作，它采用大平板測(cè)圖手段，現(xiàn)在一些大比例尺地形測(cè)圖依舊使用這種方法。不過今天的測(cè)圖方法早已不是大平板儀能相比的了，全部采用了全野外數(shù)字化測(cè)量，使用全站儀和RTK設(shè)備，工作效率極大提升。拿國(guó)內(nèi)某單位在印尼和緬甸探查礦源項(xiàng)目的工程點(diǎn)測(cè)量來說，僅兩年間就在緬甸完成了1：2000地形測(cè)量達(dá)200平方公里，1：500地形圖10平方公里，測(cè)量了600多個(gè)工程點(diǎn)；在印尼完成了1：2000地形圖50平方公里，1：2000水下地形測(cè)量5平方公里，近千個(gè)工程點(diǎn)。放在新設(shè)備、技術(shù)使用前，10幾個(gè)人想在如此短期間內(nèi)完成工作，根本是不可能的，但是今天，我們廣泛應(yīng)用RTK、GPS技術(shù)，水下測(cè)量?jī)x器、全站儀等全野外數(shù)字化測(cè)圖方法，快速高效的完成任務(wù)，新技術(shù)功不可沒。

4 結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)的前進(jìn)方向隨著整體科學(xué)技術(shù)向綜合化發(fā)展的方向改變，體現(xiàn)出新的測(cè)繪理論概括性更強(qiáng)，新測(cè)繪技術(shù)的綜合性上升，不同的專業(yè)、學(xué)科之間互相滲透和交融，測(cè)繪學(xué)和別的門類科學(xué)之間的相互關(guān)聯(lián)更加密切，一些旁支學(xué)科研究成果被測(cè)繪學(xué)大量吸收利用，學(xué)科向綜合化發(fā)展，在實(shí)際應(yīng)用中正不斷地創(chuàng)新出嶄新的技術(shù)領(lǐng)域，在國(guó)家建設(shè)“數(shù)字中國(guó)”和“數(shù)字地球”的藍(lán)圖中，現(xiàn)代測(cè)繪必將發(fā)揮核心力量。

參考文獻(xiàn)

[1]曹幼元，賀躍光. PDA GPS在地質(zhì)測(cè)繪中的應(yīng)用[J].測(cè)繪技術(shù)裝備，2005，（4）.

[2]魏建華，張展，許月光.工程地質(zhì)測(cè)繪中的幾個(gè)研究對(duì)象[J].黑龍江水利科技，1999，（4）.

[3]周新力，羊春華.導(dǎo)航型GPS在地質(zhì)工作中應(yīng)用前景的初步探討[J].邵陽(yáng)學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2004，（2）.