煤田地質(zhì)勘探測量中GPS技術的應用探析

陳端祥

摘 要：GPS技術是指能對海、陸、空全方位實時三維導航與定位能力的新一代衛(wèi)星導航與定位系統(tǒng)，現(xiàn)如今已經(jīng)被廣泛應用到各種工程建設測量工作中。由于煤田地形普遍比較復雜，勘探工作開展起來面臨著很大的難度，而傳統(tǒng)勘探技術已經(jīng)不能滿足當前煤田開采所需，所以據(jù)此，文章結(jié)合GPS技術的優(yōu)良特性分析了它在煤田地質(zhì)勘測中的應用。

關鍵詞：GPS技術；煤田；測量

中圖分類號：P228.4 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）23-0167-01

“全球定位系統(tǒng)”簡稱為GPS，這種系統(tǒng)在1994年被美國成果研制出來。該系統(tǒng)具有快速、高效、經(jīng)濟以及簡便等多種優(yōu)勢，所以取代了傳統(tǒng)的地質(zhì)勘探技術，被廣泛的應用到現(xiàn)代工程的地質(zhì)勘測工作中。隨著科學技術的不斷進步，人們對煤田地質(zhì)勘探質(zhì)量的要求也越來越高，而高技術才是確保高質(zhì)量勘探結(jié)果的關鍵，所以隨著GPS技術的產(chǎn)生及進一步完善，很多煤田地質(zhì)勘探測量工作都采用它作為勘探測量的關鍵技術，而且逐步代替常規(guī)的側(cè)角以及測距等方法，獲取了極高的效率，也為煤田行業(yè)創(chuàng)造了極大的經(jīng)濟效益與社會效益。

1 GPS定位技術特征分析

①具有非常高的定位精度。采用GPS技術測量出的精度一般可高達5 mm+5 ppm，這跟紅外線測量精度不相上下，而且GPS技術在距離長的地質(zhì)勘探工作中占有很大的優(yōu)勢。例如對某煤田地質(zhì)工程的定位精度處于50 km以內(nèi)，這時GPS 技術的精確度便可達到10～6左右；而它的相對定位精度則處于50～500 km之間，其精確度可達到10～7。

②具有極高的觀測速度。測量工作人員創(chuàng)建整個GPS控制網(wǎng)基礎所用的觀測時間大概30 min左右。假如采用實時動態(tài)差分法，便可在10 s內(nèi)將測量點的坐標數(shù)據(jù)測量出來；而一旦采用塊度的靜態(tài)定位法，它所獲取的觀測結(jié)構(gòu)將更加迅速。

③各測站之間不允許通視。采用GPS技術進行測量時，不需要各個測站間保持通視，這樣點位選擇就會很靈活、便利，也就可為煤田工程的地質(zhì)勘測工作節(jié)省大量造標費用。不過為了防止GPS接受信號過程中受到外界因素干擾，測量工作人員在選擇測站點時最好優(yōu)先選擇較為開闊的位置。

④操作步驟更加簡便快捷。新時期GPS接收機更加趨向于小型化，而且它的自動化程度也得到了很大提升，這就為測量人員開展工作創(chuàng)造了很大的便利。實際操作過程中，測量人員只需將電源打開，并將天線對中、整平，然后量取天線高，便可達到自動觀測目的，也就可以迅速掌握測量數(shù)據(jù)；隨后通過對測量所得數(shù)據(jù)進行處理便能獲取測點的三維坐標。另外將GPS技術應用到煤田地質(zhì)勘探測量工作中還有一大優(yōu)勢，即不會受到氣候與時段的影響，任何時間都可進行測量。

2 GPS技術在煤田地質(zhì)勘探測量中的應用

2.1 布設GPS控制網(wǎng)

煤田地質(zhì)勘探測量人員建立GPS控制網(wǎng)之前一定要事先收集到不少于3個的高級控制點成果，隨后根據(jù)地質(zhì)勘探有關規(guī)定及標準，選擇合適的網(wǎng)型，將其均勻的布置在各個點位，最好可以選擇視野較為開闊的地點開展測量工作。另外衛(wèi)星的高度角不得低于4個，現(xiàn)在很多勘探測量工作中都會采用雙頻或者單頻GPS接收機來完成測量工作。

2.2 煤田地質(zhì)勘探點放樣工作

一般情況下煤礦工程會結(jié)合勘探方法以及勘探區(qū)域的實際情況對勘探點開展放樣工作，從勘探人員長期生產(chǎn)實踐總結(jié)出以下兩種有效措施：

①GPS技術與全站儀測量法結(jié)合在一起使用。這種方法比較適合布設鉆探點?？碧近c布設密度及方向要結(jié)合工程項目的實際施工面積以及地質(zhì)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(jié)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(shù)據(jù)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(tài)測量放樣法。這種實時動態(tài)測量法又叫做RTK，其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(zhuǎn)換參數(shù)等多項數(shù)據(jù)輸入到GPS控制手簿里，并在上面至少設置一臺GPS接收機來作流動站。基準站與流動站需同步接收衛(wèi)星信號，并且流動站會先接收住基準站發(fā)出來的數(shù)據(jù)，然后再把數(shù)據(jù)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。GPS實時動態(tài)測量法比較適合分布規(guī)律和密度都比較大的勘探點測量工作所需，然后對煤田地質(zhì)勘探點進行放樣。

2.3 GPS作業(yè)方式

通常GPS開展室外作業(yè)時至少會用到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。在開展整個同步測量工作期間，為了確保可以及時計算出同步環(huán)與異步環(huán)的坐標分量閉合差，還要建立相應的子環(huán)路所構(gòu)成的閉合式大概網(wǎng)環(huán)路的GPS網(wǎng)。一旦采集數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差，便可及時在測量區(qū)域內(nèi)進行補測。一般整個測量時間大概1 h左右，但是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。

2.4 GPS測量數(shù)據(jù)處理工作

一般GPS數(shù)據(jù)的處理分為五個步驟，第一個為采集數(shù)據(jù)；第二個為傳輸數(shù)據(jù)；第三個為預處理數(shù)據(jù)；第四個為結(jié)算基線；最后一個則為GPS網(wǎng)平差。當所有的GPS接收機啟動之后正式進入測量階段時，所觀測到的數(shù)據(jù)便會自動傳送到存儲設備中，隨后便會分流各種數(shù)據(jù)，也就是會對各種原始數(shù)據(jù)進行解碼和分類，并將多余的和沒用的信息剔除掉，以便可以形成各種操作性極強的數(shù)據(jù)文件，例如測站信息文件與星歷文件等。等到文件形成之后，還要確保數(shù)據(jù)文件格式可以統(tǒng)一。如果需要修改觀測數(shù)據(jù)，測量人員就要在GPS觀測值里面修改流程；如果采用單頻接收機觀測，若想對數(shù)據(jù)進行修改就需要參與到電離層里面才可將其改正。所謂預處理其目的是為了進一步凈化觀測值，使得觀測值精度得以提高。最后解算基線數(shù)據(jù)時，就需采用刪時間、刪衛(wèi)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。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(jié)果。通常基線平差后其精度最高可達數(shù)萬分之一，這便能滿足煤田地質(zhì)勘探高精度控制的要求。

3 結(jié) 語

隨著科學技術的不斷進步，全球定位系統(tǒng)也取得了很大的進步，它的各種軟、硬件設施也得到了進一步完善。GPS技術具有定位精度高、操作步驟簡單、觀測速度快以及經(jīng)濟適用等優(yōu)勢，將其應用到煤田地質(zhì)勘探測量中可以大大的降低工作強度，堅強測量工作人員繁重的勞動量，使他們的工作效率得以提高，所以該技術受到廣大煤田地質(zhì)勘探測量人員的一致好評。與此同時，隨著GPS技術處理數(shù)據(jù)信息化以及數(shù)字化的程度越來越高，其測量結(jié)果也日趨規(guī)范化和科學化，并逐步形成了自己統(tǒng)一的標準，其輸出成果的格式也更加規(guī)整美觀，既有助于查閱，也降低了工作量。總而言之，將GPS技術應用到煤田地質(zhì)勘探測量中，能在極短時間內(nèi)收獲較大的效果和利益，主要表現(xiàn)為其在資金與時間方面的優(yōu)勢，這為高質(zhì)高量完成測量工作提供了可靠保障。

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