淺談地質勘探測量GPS 定位系統及全站儀的運用

吳志剛 吳雪峰 閆立東 王煒琪

吉林省有色金屬地質勘查局六0 八隊，吉林長春 130507

1.GPS 技術特點

1.1 各觀測站間無通視要求

經典測量技術在地質勘探中的一大問題就是必須保證各控制點之間的通視條件良好，還要保證結構良好的控制網，這就造成在實際勘探中的困難重重。GPS 系統進行測量，對測站間的通視條件沒有要求，所以不需要再建覘標。GPS 系統的這一特點在地質勘探測量中的使用大大節省人力物力和費用，同時也使點位的選擇變得更為靈活。

1.2 衛星定位的精度較高

我國現在的 GPS 定位技術在實際測量中，比如 50km 的基線上，相對精度能夠達到（1～2）×10-6，而且基線越長，GPS 測量的相對精度也就越高。

1.3 能夠提供三維坐標。使用 GPS 測量，不但可以獲得觀測站的精確平面位置，同時還能夠 測定觀測站精確的大地高程。GPS 定位系統的這一大優點，不單為大地水準面形狀的研究和地面點高程的確定創造了新的方法，同時，也能夠給航空物探、精密導航及航空攝影測量等領域提供至關重要的高程信息。

1.4 測量操作簡單

使用 GPS 進行的測量工作是高度自動化的。在測量時，測量人員的只需要量取儀器高，然后開關儀器，并監測 GPS 接收機的工作狀態即可而且，隨著技術的發展，GPS 接收機的質量和體積越來越小，儀器的功耗越來越低。

1.5 測量時間短

隨著實時動態和快速靜態定位技術的產生，在放樣測量和地形測量等一般的測量工作中，一個觀測點的測量時間已經可以縮短為以秒為計量單位的程度。

2.全站儀的工作原理

全站儀主要分為以下幾種結構類型：一種是整體型全站儀；另一種是積木型全站儀。針對前者來說，主要是利用電纜將每一個部分連接起來的，要比整體型全站儀的精度稍微遜色一些，因此在開展礦山測量工作的時候往往以整體型全站儀為主。從功能上來講，全站儀可以分為以下幾種類型：其一，經典型；其二，智能型；其三，機動型；其四，無目標型。從當前的發展趨勢來看，礦山測量工作中使用經典型全站儀的次數比較頻繁，即全站儀具有基本程序以及功能，而機動型加裝了電機，實現機動化。就無目標型全站儀而言，實質上是指在測量期間不需要棱鏡就可以達到測量數據的效果，智能型全站儀其實是無目標型全站儀的升級版，完全可以達到智能化的效果。

3.全站儀在地質勘探測量測量中的應用

3.1 操作及使用

（1）野外作業前準備工作：

①檢查全站儀是否在鑒定證書合格期內，確定是否為可用正常設備；②檢視全站儀腳螺旋和微調等螺旋是否在初始零位置；儀器箱內量高鋼尺，海拔儀和溫度計等工具是否齊全；③在全站儀中新建項目，將已知控制點坐標和放樣點設計坐標上傳到全站儀的新建項目中。

（2）到達作業現場后，打開儀器箱，在已知控制點處架設全站儀，并開機預熱2-3 分鐘，查看海拔儀和溫度計，讀取氣壓和溫度，并輸入全站儀的指定項目中。

（3）對中整平全站儀，進行測站定向工作。

①輸入測站點點號A，全站儀自動提取對應已知控制點的坐標和高程，確認后量取和輸入儀器高；②詢問和輸入后視點點號B，全站儀自動提取對應已知控制點的坐標和高程，詢問和輸入后視點棱鏡高，最后回報確認后視點點號及棱鏡高。③望遠鏡瞄準后視點棱鏡，然后按測量鍵并確認，完成測站后視定向工作。④定向起算邊長的檢核：使用全戰儀內的放樣功能，放樣后視點B，檢查起算邊長誤差是否符合精度，通常實測邊長與坐標反算邊長的相對誤差應小于1/4000。否則，測站點或后視點就有問題。

（4）開始放樣工作。

①輸入放樣點點號，全站儀自動提取對應已知控制點的坐標和高程，并顯示放樣點與測站點的方向和距離。②將水平度盤旋轉到放樣點方向，并鎖定水平度盤，使用望遠鏡粗瞄，指導司尺員到達預定放樣點方向上，通知司尺員面對儀器方向向左/向右移動棱鏡桿。③指導司尺員調整棱鏡，使棱鏡在望遠鏡視線以內，最終到達全戰儀望遠鏡十字絲附近，然后測量距離，全戰儀顯示當前棱鏡位置的前后偏距，并通知司尺員相對儀器延長/縮短的距離。④接近放樣點設計坐標位置處時，望遠鏡瞄準棱鏡桿根部，指導司尺員調整方向，使得棱鏡桿根部位于望遠鏡豎絲方向上，然后搏動豎直方向瞄準棱鏡，再次測量距離，再次通知司尺員相對儀器延長/縮短的距離，直至最終放樣點的方向和距離的偏距都滿足放樣精度要求。（在以上放樣過程中，水平度盤始終鎖定在放樣點的方向上，測量員須指導司尺員來調整棱鏡位置到達指定的方向）⑤確認并通知司尺員釘樁，在樁位處再次立好棱鏡后，詢問棱鏡高，測站修改棱鏡高后，進行測量并記錄實際放樣點的坐標和高程。

（5）放樣完成后，回到室內從全戰儀導出放樣點樁位的實測坐標和高程，并編寫放樣報告書，如放樣交驗單，放樣點坐標表等。

3.2 在測量中的應用

（1）放樣測量

放樣測量用于在實地上測定出所要求的點。在放樣測量中，通過對照準點的水平角、距離或坐標的測量，儀器所顯示的是預先輸入的待放樣值與實測值之差。

（2）偏心測量

偏心測量用于測定測站至通視但無法設置棱鏡的點、或者測站至不通視點間的距離和角度。測量時，將棱鏡（偏心點）設在待測點（目標點）附近，通過對測站至棱鏡（偏心點）間距離和角度的測量。來定出測站至待測點（目標點）間的距離和角度。

（3）對邊測量

對邊測量用于在不搬動儀器的情況下，直接測量某一起始點(P1)與任何一個其它點間的斜距、平距和高差。

（4）懸高測量

懸高測量用于對不能設置棱鏡的目標(如高壓輸電線、橋梁等)高度的測量。

（5）后方交會測量

后方交會通過對多個已知點的測量定出測站點的坐標。

（6）面積計算

面積計算通過輸入或調用儀器內存中三個或多個點的坐標數據，計算出由這些點的連線封閉而成的圖形的面積，所用坐標數據可以是測量所得，也可以手工輸入。且這兩種方法可交替進行。