淺議GPS技術在地質勘測中的應用

■李慶平，杜曉梅 ■八鋼新疆天博勘查技術有限責任公司，新疆 烏魯木齊 830001

隨著科學技術的進步和時代的發展，人們越來越認識到了科技是第一生產力這一偉大真理，越來越多的先進技術被不斷應用到生產領域，帶來了巨大的經濟效益和社會效益。GPS技術是以衛星為基礎的無線電導航定位系統，也就是我們通常說的全球定位系統，最初只應用于軍事目的，后來逐漸在科研和商業領域廣泛應用并發揮了巨大的作用。GPS技術高精確、全方位、全時段的定位優勢在地質勘測領域發揮了重要的價值，極大地提高了地質勘測在復雜環境中開展工作的可行性，同時也促進了地質勘測數據精確性的高度提升。

1 GPS技術原理分析

GPS技術的基本工作原理是對衛星到信號接收器之間的距離進行測量，然后綜合多個衛星的測量數據就可以對接收器的所在位置進行定位，也就是說，GPS技術可以通過定位衛星對全球范圍內的任意地點進行數據收集與整理，對其所在位置進行具體定位并提供高精度的三維立體信息和實時監控，具有高精度、全方位、全時段的強大優勢，極大地促進了社會的信息化發展。正是由于GPS技術這種在任何環境下都可以進行高精確、全方位的實時監測和定位，才使其在地質勘測工作中被廣泛應用并產生了重大的作用。［1］

地質勘測工作中對定位的精確度要求極高，因此對定位的空間衛星和地面監測站的規模也有較高的要求，而且使用的相關設備也必須具備GPS技術和數據處理等功能，以確各環節順利進行、彼此配合，最終獲得高精度的三維定位信息。

2 地質勘測工作特點分析

地質勘測工作往往在比較復雜的環境中進行，因此需要在工作前做好充分的準備工作，從而根據實際的地質特性開展工作，以獲得更為精確可靠的勘測數據，保證勘測工作的質量和效率，為工程項目的質量奠定良好的基礎。總的來說，地質勘測工作具有以下幾個基本特點:

2．1 工作區域偏遠

地質勘測工作一般都在比較偏遠的野外地區進行，這些地區通常都是在信息網絡覆蓋之外的區域，傳統的勘測技術是無法在這種環境中進行地質勘測與定位的，而GPS技術可以在任何條件下對全球范圍任意地點進行高精度的定位與導航，為地質勘測工作在野外地區的開展提供了技術支持。

2．2 勘測數據精度要求極高

隨著社會經濟的不斷發展和市場競爭的日益加劇，社會各行各業都對工程質量有了更高的要求，而精確可靠的地質勘測數據一定程度上決定著工程質量的優劣。因此，要保證工程項目的質量，需要加強對地質勘測技術與設備的更新和優化，提升地質勘測工作的質量與效率。目前很多企業采用將生產礦區坐標與國際坐標結合進行聯測的方式，來提升地質勘測工作的質量與效率。［2］

2．3 勘測規模比較小

為了減小地質勘測工作開展的技術難度，確保地質勘測工作的質量，實際的地質勘測工作中勘測規模一般都不大，測量范圍一般不超過幾十平方公里，小范圍的勘測有效地提升勘測數據的精確度和可靠性，為工程項目的質量提供了保障。

3 GPS技術在地質勘測中的應用

3．1 野外采集的準備工作

在進行野外采集工作之前，勘測人員需要對GPS接收器進行初始化操作，實際上GPS接收器在初始化狀態時仍然能接收到三百英里范圍內的數據。初始化過程結束后，勘測人員還需要對GPS接收器的坐標系統進行統一調整，使接收器的坐標系統在勘測區域的坐標系統中。在地質勘測工作中運用GPS技術通常需要兩臺以上的GPS接收器來形成一個完整的信號接受系統，其中一臺作為接收基站，另外一臺則作為流動的接收站，這兩個接收設備必須處于相同的坐標系統中，當基站與流動的接收站之間完成數據的收集與傳輸后，對收集到的數據進行分析與處理，減小測量坐標的位差對勘測數據的精度影響，保證測量數據和定位數據的精確可靠性。［3］

3．2 野外基站相關位置的選擇

地質勘測工作往往在偏遠的野外地區，地勢比較復雜，可能是遠離城區的郊外或者山區，這些地區山體規模大、植被茂密，不滿足勘測工作的視野條件要求，因此，需要選擇一個合適的野外基站，選擇的野外基點的控制點精度越高，獲得的勘測數據精度也就越高。野外基站的選擇通常要求具備以下兩個條件:首先要具備良好的視野條件，其次要盡量選擇外界干擾少的、便于接收信號數據的區域。基于上面兩點要求，野外基點應該選在開闊的平地或者山頂等視野好、信號通暢的地點。此外，基站的原始坐標數據和流動接收站的坐標數據是地質勘測工作的重要基礎數據，對勘測數據的精確性和工程質量的優劣有著十分重要的影響，因此，保證兩個數據在同一時間完成記錄具有重要的意義，這也要求選擇一個最佳的地點作為野外基站。

3．3 野外流動站的數據采集

在地質勘測的過程中，需要保證野外流動站采集數據的差分處理具有高度的準確性，從而獲取正確的數據處理結果，提高勘測過程中采集到的數據的精確度。影響采集數據差分處理的因素有很多，包括衛星高角度、衛星的分布和數量等等。那么，要保證采集數據差分處理的精確性，應該在有豐富的優質衛星信號的情況下進行數據采集，采集數據的時間以及其與基站的距離都是有嚴格規定的，例如，在距離基站1000米以內的地方進行數據采集的時間應多于15分鐘，在距離基站5000米以內的地方進行數據采集則要求時間多于30分鐘，在距離基站10000米的地方進行數據采集要求時間多于45分鐘。當然，由于距離基站的距離一旦超過1000米，數據采集的精度就難以得到保證，所以這個規則在實際的地質勘測中很少用到。［4］

4 GPS觀測相關數據處理

在上面的論述中已經提到，野外流動站采集數據的差分處理具有十分重要的影響，直接關系著勘測結果的精確性，需要通過多方面努力保證采集數據差分處理的精確性。因此，在確保數據采集的外部因素符合數據采集差分處理的要求之外，還需要加強數據產分處理的精確性。在進行數據產分處理的時候，可以通過建立橢圓球體將各項數據顯示在適當的平面里，跟觀測點建立最佳的坐標位置，將相應的采集數據下載到系統中，然后在合理的產分處理的基礎上進行差分處理。最后，也特別注意差分結算的準確性，因為差分結算階段任意一點小誤差都可能對產分數據的處理造成重大的不良影響，最終導致差分處理工作的失敗。所以，在進行差分處理的工作時，要仔細核算每一項數據是否無誤，每項數據的精確度要求要達到小數點的后四位，最大限度地保證差分處理的高精確度。

5 結語

隨著科學技術的不斷發展，GPS技術的應用將會越來越廣泛并且越來越成熟，對各行各業的生產生活帶來更多便利和經濟效益，不斷促進社會的經濟發展和信息化發展。本文通過對GPS技術原理及地質勘測工作特點進行分析，進一步對GPS技術在地質勘測中的應用進行了探討，為GPS技術在地質勘測工作中的實際應用提供了一定的理論指導。

［1］謝常君．GPS技術在地質勘測中的應用前景探討［J］．有色礦冶，2007，01:7-9+13．

［2］畢明麗．探究分析GPS技術在地質勘測中的應用［J］．價值工程，2014，18∶219-220．

［3］葛永森，李廣來，鹿傳磊，戴曙光．GPS-RTK技術在地質勘測中應用［J］．中國西部科技，2010，03∶38-39．

［4］董家豐，程明，盧祎莎，華正飛．分析GPS技術在地質勘查中的應用［J］．科技資訊，2013，08∶42+44．