GPS技術在地質測量中的應用分析

馮軍利

（中國有色礦業集團有限公司，北京 100029）

地質測量工作對于我國社會經濟以及各行各業的發展有著非常重要的作用。在地質測量的過程中，借助先進的技術能夠有效提升地質測量的整體效果。在眾多的現代化測量測繪技術中，GPS具有非常明顯的優勢，能夠進行全數字化的野外數據的采集，且數據具有較高的真實性與可靠性，便于后期的計算處理。因此，加強GPS技術在地質測量中的應用有著非常重要的現實意義[1]。

1 GPS技術及其應用的優勢

GPS技術是當前較為先進的測量技術之一，該技術通過人造衛星發射無線信號的方式來對地質情況進行觀測、測量等，通過衛星系統、軟件解算系統、數據傳輸系統等來對信息數據進行處理，實現全過程的自動化處理（如圖1所示）。在使用GPS技術的時候，衛星不間斷發送星歷參數、時間信息，用戶接收到信息之后經過計算求出三維位置、三維方向、運動速度、時間信息等。

圖1 GPS衛星系統組成

GPS技術相較于傳統的測量技術來說具有非常明顯的優勢，其主要表現在：第一，全球范圍內連續覆蓋，保證全天候連續進行三維定位。第二，該技術可以實時確定運動物體的三維坐標、速度矢量等，實現實時定位。第三，該技術能夠得到動態目標的高精度坐標、速度以及時間信息，在大空間尺度上對靜態目標進行精準定位，獲得精度極高的位置信息。第四，該技術在使用的過程中依靠各種先進的技術，人為參與度極低，系統功能較為多元化且操作十分簡便[2,3]。

2 GPS技術在地質測量中的應用

某工程為某市的礦區，整個測量區域的面積約為3500km2，長度約為70km，寬度約為50km。該礦區主要為山地，最高處海拔約為824m，最低處海拔約為160m，高程差為664m。該工程所處地區為低緯度地區，氣候溫暖且濕潤，雨量較為充足。在對該地區進行測量的過程中，使用GPS技術使得測量工作極為方便。

2.1 測量控制點

在該工程中使用GPS技術展開測量的過程中，需要先選取最佳測繪控制點，才能夠保證所獲得的各項數據信息的準確性。通過對該區域內的氣候條件、自然環境等進行綜合考慮，選取了3個合適的控制點，并在其中一個控制點上布設GPS基準站，然后通過自動化計算來推測出各個點的坐標，并與地質測量規范進行比較，無論是測量方法還是結果都符合相關規定。需要注意的是，在選擇控制點的過程中，為保證結果的準確性，要選擇障礙物較少的位置，一旦出現面積較大的高層建筑、水域等，所選的控制點要盡量與其保持一定的距離，降低這些障礙物對反射信號的干擾和影響。與此同時，由于GPS設備在測量的過程中會受到高壓電線磁場的干擾而出現信號不穩定的情況，所以選取的控制點也要遠離高壓電線，有效提升觀測的整體精度。

2.2 地質信息勘察

在本工程中，相關地質信息測量的過程中，測量的主要內容包括地質先測量點、巷道、鉆井、槽探端點等。相關測量單位要測量準確的地質信息并多次進行測量驗證，并保證同一個測量點能夠進行反復測量，取每次測量的平均值作為最終的結果。在對巷道進行測量的過程中，應當要遵循基本原則展開測量工作，按照設計的坐標展開相關測量工作，在巷道口設置至少兩個點，并在每個點上安裝相應的測量設備，從而獲得更加精準的信息數據。

2.3 測量精準度分析

在使用GPS技術展開地質測量的過程中，精準度是其重要的保障。使用該技術的過程中，為了保證數據的精準度，通常會先在選取的點上安裝相應的移動設備，借助移動設備來對信息數據進行采集，將采集到的信息數據與實際情況作對比，根據被測區域內物質的分布情況，選擇合適的特征測量點，在不同的時間內展開多次測量，并根據測量的結果來確定特征點的實際情況。最后利用全站儀來進行輔助測量，保證相關精度符合實際要求[4]。

3 測量質量的控制方法

在使用GPS技術的過程中，由于技術應用的過程中會受到天氣以及其他外界自然因素的影響，導致測量的結果會存在一定的偏差。因此，需要采用適當的方法來對測繪的質量進行合理控制。在通常情況下，測量質量的控制方法主要包括以下幾種。

3.1 直接觀測法

在GPS技術應用的過程中，使用直接觀測法是較為常見的方法之一。通過直觀觀測法能夠對未知的數據進行計算，并借助自動計算功能大大縮短計算的時間。對于那些干擾源不多的地區來說，在對其進行測量的時候，可以使用適當數量的衛星來展開測量，并在短時間內判斷其測量值是否滿足精度的基本要求。例如：如果可以在5s內測量出小于2cm的收斂值，那么可以將其作為最終的結果。如果不能測量出上述收斂值，則表示測量的精準度過低，與測量工作的相關規定和要求不相符，需要重新進行測量與相關計算，一直到可以測量和計算出上述收斂值范圍，滿足測量精度的基本要求。這種方法的應用較為簡單，可以通過直接觀察的方式來判定測量的精度，并未后續的工作提供指導與參考。

3.2 對比法

在使用該方法進行測量及其質量控制工作的過程中，要先確定控制點的合理性，并將這些控制點所采集到的數據進行整理與分析，從中找到數據的差一點、相同點等，通過相同點來構建高級的控制網。通過GPS技術采集到相關數據之后，通過計算機以及互聯網等先進的技術直接將數據導入系統中，系統會自動對數據進行分析與對比，通過對比的結果來確定測繪結果的準確性。這種方法的應用可以通過實時、動態化的數據對比的方式來對測量結果的準確性進行精準把控，所得出的測量結果準確度較高。

3.3 重復測量法

為了能夠提高GPS測量結果的精準度，重復測量法的應用有著非常重要的作用。該方法主要是指在對同一個點進行測量的時候使用相同的測量手段來對其進行反復測量，并將測量的結果進行平均值計算，將計算出的結果作為測量的最終數據。該方法所得到的結果具有較高的可信度的主要原因是：在使用反復測量方法的時候，測量結果的反應時間的長短并不一致，反應的時間越長其所計算出的收斂值偏差的范圍也就會越大，而當測量的次數增加的時候，其所偏離的數值會減小到一定的范圍內，然后通過計算平均值的方式來將誤差進行適當的校正處理，有效提升測量結果的準確度。

4 GPS技術在地質測量應用中需要注意的問題

GPS技術雖然具有較多的優點，但是在使用該技術進行地質測量的過程中需要注意一些問題，為提高GPS技術的整體效果奠定良好基礎。

4.1 消除或減弱定位誤差

在實際情況中，GPS技術也會存在著一定的誤差，其誤差源主要與衛星、信號傳播以及接收機等環節有關。面對衛星以及接收機等誤差源的時候，可以考慮使用求差法來減弱或是消除誤差。例如：可以通過使用多臺接收機來展開同步觀測，利用不同接收機來接收相同的衛星信號，然后再接收機數據間進行求差可以有效減弱或是消除誤差。此外，也可以考慮使用同一臺接收機來對多顆衛星進行同步觀測，也能夠有效減弱或消除誤差。

4.2 提高GPS測量精準度

GPS技術在發展和使用的過程中得到了跨越性的發展，為了提高GPS技術的測量精度，GPS-RTK技術（載波相位差分技術）被發明且在地質測量工作中發揮了十分重要的作用。與以往的靜態、快速靜態以及動態測量都需要時候進行解算的方式相比較，RTK技術能夠實時獲得精確到厘米級的定位精度，利用載波相位動態實時差分方法，為地質測量工作提供了新的方法，有效提高了作業的效率。在實際情況中，由于RTK技術能夠有效提升測量的精度、優化作業效率和質量，因此，相關測量人員必須要對其理論和操作方法進行深入了解，保證該技術應用的科學可靠，提高測量的整體精準度[5,6]。

5 結語

綜上所述，地質測量工作對我國社會經濟的發展有著非常重要的作用。為了有效提高測量的整體效果和精度，要加強先進技術的進一步應用，特別是技術較為成熟的GPS技術。在使用該技術的過程中要通過各種手段控制好測量的質量，充分發揮出GPS技術的優勢，提高測量的精度，為地質工程測繪奠定良好的數據基礎。