手持式GPS測量在地質(zhì)勘查中的應(yīng)用探討

摘 要：GPS系統(tǒng)主要通過衛(wèi)星不間斷地發(fā)送自身的星歷參數(shù)和時間信息，通過這些信息準(zhǔn)確的界定物體的三維位置、三維方向以及運(yùn)動速度和時間信息，并最終確定具體的位置。文章首先對GPS系統(tǒng)的概念進(jìn)行了界定，并闡述了GPS系統(tǒng)的構(gòu)成內(nèi)容，在此基礎(chǔ)上分析了GPS系統(tǒng)的基本定位原理。最后文章分析了手持式GPS在地質(zhì)勘查測量準(zhǔn)備、進(jìn)行及數(shù)據(jù)處理過程中的應(yīng)用，并給出了相關(guān)的使用建議。

關(guān)鍵詞：手持式GPS；地質(zhì)勘查；運(yùn)用

隨著GPS技術(shù)被應(yīng)用于測量工作中，該技術(shù)已逐漸成為建立平面控制網(wǎng)的主要技術(shù)手段，并且受到越來越廣泛的應(yīng)用。GPS在地質(zhì)勘查工程測量的應(yīng)用中能很好地控制勘探的定位、測量以及地形圖的實際修測，具有顯著的優(yōu)越性。基于此論文對手持式GPS測量在地質(zhì)勘查中的應(yīng)用進(jìn)行探討，以期進(jìn)一步提高其在地質(zhì)勘查中的經(jīng)濟(jì)與社會效益。

1 GPS系統(tǒng)的概念及組成分析

GPS又稱為全球定位系統(tǒng)，GPS測量技術(shù)能夠迅速、精確而又高效地為地質(zhì)勘探提供點、線、面相結(jié)合的精確三維坐標(biāo)信息圖。全球定位系統(tǒng)一般由空間衛(wèi)星星座、地面監(jiān)控站及用戶設(shè)備三部分構(gòu)成[1]。其中空間部分即GPS衛(wèi)星星座是由24顆工作衛(wèi)星組成。它位于距地表20200km的上空，衛(wèi)星的均勻分布使得在全球任何時空內(nèi)都可觀測到4顆以上的衛(wèi)星，從而達(dá)到全方位觀測的目標(biāo)。地面監(jiān)控系統(tǒng)主要包括一個主控站、三個注入站和五個監(jiān)測站，這些站點之間相互聯(lián)系形成一個有機(jī)的整體[2]。而用戶設(shè)備部分主要通過GPS信號接收機(jī)捕獲到待測衛(wèi)星的信號并對他們進(jìn)行跟蹤。同時，GPS信號接收機(jī)也對所接收到的GPS信號進(jìn)行變換、放大和處理。

2 GPS系統(tǒng)基本定位原理分析

全球定位系統(tǒng)的基本定位原理主要是通過衛(wèi)星不間斷地發(fā)送自身的星歷參數(shù)和時間信息，這些信息被用戶接收后，一般都會運(yùn)用計算機(jī)計算出接收機(jī)的三維位置、三維方向以及運(yùn)動速度和時間信息，通常來說根據(jù)這些接收到的信息便可以測量出GPS信號從衛(wèi)星到接收機(jī)天線的傳播時間，并解譯出GPS衛(wèi)星所發(fā)送的導(dǎo)航電文，實時計算出測站的三維位置，甚至速度和時間，其誤差在實際應(yīng)用中甚至于可以忽略不計。通過對全球定位系統(tǒng)基本定位原理的分析，可以看出全球定位系統(tǒng)具有高精度、高效率、多功能及操作簡便等優(yōu)點，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)地質(zhì)勘查，并且勘測的結(jié)果可靠性強(qiáng)、準(zhǔn)確度高。同時全球定位系統(tǒng)的操作及數(shù)據(jù)處理過程為全自動隨機(jī)軟件處理，因此可以大量地節(jié)省了地質(zhì)勘探工作人力、物資、資金的投入，有效地促進(jìn)了我國地質(zhì)勘探事業(yè)的發(fā)展。

3 手持式GPS在地質(zhì)勘查測量的應(yīng)用分析

通過上面的分析可以看出GPS系統(tǒng)在地質(zhì)勘查測量領(lǐng)域具有很大的運(yùn)用潛力。手持式GPS作為一種特殊的定位系統(tǒng)，在實際的地質(zhì)勘查測量運(yùn)用過程中必須要按照規(guī)范的要求進(jìn)行，不能只是依靠經(jīng)驗和感覺。那樣會嚴(yán)重影響到測量結(jié)果的有效性，更嚴(yán)重的可能導(dǎo)致錯誤的勘測結(jié)果，影響相關(guān)決策的制定。其具體的運(yùn)用主要表現(xiàn)在以下幾個方面的問題。

3.1 地質(zhì)勘測準(zhǔn)備階段的運(yùn)用

在勘測進(jìn)行前，一般要進(jìn)行選點、埋石。在這個過程中要注意以下幾方面的問題。首先，在技術(shù)設(shè)計時，一定要根據(jù)實際情況及布點要求進(jìn)行布點，要在保證圖形結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上使所設(shè)的布點均勻地分布在所要勘測的區(qū)域范圍之內(nèi)。其次，控制點與已知的控制點之間的距離要盡量小于10千米，以保證有顯著的點位目標(biāo)和開闊的勘測視野，這樣可以方便勘測設(shè)備的安裝，提高勘測的效率。第三，為了避免障礙物遮擋或者吸收GPS信號，在勘測視場大于15°區(qū)域內(nèi)最好不要存在明顯的障礙物，以免影響勘測的準(zhǔn)確度。第四，選點要盡量遠(yuǎn)離大功率的無線電發(fā)射源和高壓線，避免GPS信號受到強(qiáng)磁場的干擾。第五，為了減少多路徑效應(yīng)的影響，點位的選擇應(yīng)該遠(yuǎn)離大面積的水域和其他有可能給衛(wèi)星信號接收帶來影響的物體。另外，在選擇點位的時候，要考慮交通、觀測手段及觀測地方的擴(kuò)展問題。

3.2 地質(zhì)勘測進(jìn)行階段的運(yùn)用

運(yùn)用手持式GPS進(jìn)行地質(zhì)勘測時，首先要根據(jù)實際情況對觀測的時間進(jìn)行合理安排，使測量員測站的行程有明確的指示，避免出現(xiàn)遺漏與重復(fù)勘測的情況。其次，要注意先把儀器架設(shè)在觀測點上，然后調(diào)整儀器架上基座，在調(diào)整焦距時要根據(jù)儀器的高度和操作員的視力調(diào)整到合適的焦距，以避免對中上有像差的現(xiàn)象發(fā)生。另外，GPS天線盤指示方向是北方。在開機(jī)前一定要保證所有的部件都已經(jīng)固定完好。開機(jī)后最重要的就是信息的記錄，一般來說記錄的是整個外業(yè)觀測的過程。在記錄的時候，一定要確保點名序號、開關(guān)機(jī)時間、點號、天線高度儀器編號記錄正確。在儀器旁邊必須有GPS人員監(jiān)督，監(jiān)督的主要任務(wù)之一就是看勘測的數(shù)據(jù)有沒有持續(xù)接收，電量是否充足等問題。如果發(fā)現(xiàn)儀器有位置上的問題，或出現(xiàn)斷電，就應(yīng)該立即采取相應(yīng)的措施來及時的解決。一般來說一旦問題出現(xiàn)都要在關(guān)機(jī)重啟后進(jìn)行重新勘測，并且要記錄相關(guān)問題發(fā)生及解決的時間。

3.3 地質(zhì)勘測結(jié)束階段的運(yùn)用

地質(zhì)勘測結(jié)束階段的主要任務(wù)是內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)的處理。內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)的處理主要包括資料的下載、基線解算、GPS網(wǎng)平差三個部分[3]。首先，下載GPS外業(yè)觀測采集的數(shù)據(jù)，或者直接將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C(jī)中。然后，對下載的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢核，盡量發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中的錯誤，并對不符合實際情況的數(shù)據(jù)進(jìn)行及時糾正。其次，在處理基線的時候，要對間隔、參考衛(wèi)星、解算模型的設(shè)置等基線解算的控制參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，然后檢查和修改輸入的數(shù)據(jù)，這樣可以有效地保證操作的準(zhǔn)確性和可靠性。在進(jìn)行基線解算時，一般采用自動進(jìn)行的方式，不需要人員的參與。完成了基線解算之后，還應(yīng)該檢查基線的質(zhì)量，確保質(zhì)量合格之后才能進(jìn)行后續(xù)的處理。最后，在計算GPS的網(wǎng)平差時，首先要設(shè)定各項平差參數(shù)，然后輸入已知的坐標(biāo)并勾選出約束選項。另外，網(wǎng)平差中還包括水準(zhǔn)高程擬合，將轉(zhuǎn)換的參數(shù)、水準(zhǔn)擬合的方法等[4]。

4 結(jié)束語

通過論文的分析可以看出GPS系統(tǒng)在界定物體的三維位置、三維方向以及運(yùn)動速度和時間信息方面具有非常突出的優(yōu)勢。通過對手持式GPS在地質(zhì)勘查測量準(zhǔn)備、進(jìn)行及數(shù)據(jù)處理過程中的應(yīng)用，也可以看出GPS系統(tǒng)準(zhǔn)確、快速、便捷的特點，將手持式GPS運(yùn)用到地質(zhì)勘查中不僅能夠提高勘測結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，同時也有利于人力成本的降低及工作效率的提高，所以值得推廣。最后，希望論文的研究為相關(guān)工作者及研究人員提供一定的借鑒與參考價值。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：王保忠，男，漢族，山東東營人，2005年畢業(yè)于山東科技大學(xué)測繪工程專業(yè)，現(xiàn)就職于山東省煤田地質(zhì)局第五勘探隊，助理工程師職稱，從事地質(zhì)、鉆探及測量工作。