GPS快速靜態法在地質勘探工程測量工作中的應用研究

勵 謙

（象山縣土地勘測有限公司，浙江 寧波 315000）

隨著GPS技術應用面的擴大，給了地質勘探工程開展的新方向。使用目前的GPS技術可以以高速度、高精度的對目標區域進行定位以及測距[1]。而近些年來，GPS測量技術得到了發展，同時也擴展到了多個行業中。而目前GPS技術提出的快速靜態法在國外仍處于研究和試用階段，但根據試用的反饋，GPS快速靜態法可以適應多種工作，并提供較高的定位精度。

1 GPS靜態相對定位

通過靜態相對觀測量是使用GPS衛星所接收到的多普勒效應信號來對地區進行定位，同時接收機上也產生與接收載波信號之間的相位差，載波相位基本觀測量為：T2

圖1 不同觀測站間的觀測量單差

表示為：

在（2）公式中，Δφj(t)即為觀測量之差，可稱為單差，代表在GPS觀測站T1在歷元t中觀測到衛星Sj得到的相位，φ2j(t)代表GPS觀測站T1與歷元t觀測到衛星Sj所得的相位。在GPS測量中存在多種差分方法，針對不同差分的可解參數，對消鐘誤差進行解算，解算參數如下：

表1 差分下的可解參數及抵消鐘誤差表

在確定不同的差分下對鐘誤差的解算方法，并確定GPS的靜態定位基本觀測差后，即可準確的獲得地區的定位，使用GPS快速靜態技術，對地區的定位具有高效率、高精度等特點。

2 地質碼偽距測量

在地質勘探工程中，利用P(Y)碼，既可以直接將衛星和接收機直接的偽距ρi進行測定，而在對地質構造的位置進行載波相位測量時，利用GPS衛星信號中發出的測距碼信號來對當前被測地質區域進行偽距測量，從而得出偽距觀測值ρi，并減去相對應的載波相位測量時間觀測值φi并和載波波長λ數值相乘后，得出λN，即：

但由于進行偽距測量時，往往精度較低，單一歷元下的偽距測量值在對N值得結果得出不佳，因此在對整周未知數N的推出要通過使用多個歷元的共同觀測，并求出平均值后進行計算：

在（4）中n代表推算的歷元總數，為了得到正確的N值，所計算的λN平均值精度應該滿足半個波長，考慮到實際測量時，信號經過電離層受到的影響，采用下列公式來進行計算：

在（5）公式中，N1代表L1載波的整周未知數，N2代表L2載波的整周未知數，而f1代表L1的頻率，f2代表L2的頻率，λ1代表L1的波長，λ2代表L2的波長，而ρ1以及ρ2則分別代表調制在L1載波上的P(Y)碼以及調制在L2載波上的P(Y)碼測定的偽距。在采用碼偽距法時，對被測地質環境可以在較短時間內對該地區的整周未知數進行確認。

3 地質測量比例尺確定

地質測量比例尺的確定反映著地質勘探工程的詳盡程度，地質測量比例尺也是對被測地區地層異常圖的比例尺[2]。在對被測地質區域地層調查中，常用的地質測量比例尺有1：100W、1：50W、1：20W和1：10W四種。其中1:100W以及1:50W的地質測量比例尺，主要用途為對被測區域的空白地區進行調查。目的在于區域構造和地殼深部構造進行研究。而1:20W以及1:10W的地質測量比例尺，主要用于對被測地質區域的普查和己經過粗略的區域調查后已確定的具有礦床潛力的地區。而為了首先對盆地地區的地質勘查并進行構造研究，如果要對某一區域的研究區域的地質基底斷裂分布情況。并確定該地區是否存在潛山等局部構造，則可以選擇1：5W或1：2.5W的比例尺。地質勘查比例尺的劃分原則應該根據地質上的概查、普查和詳查結果來進行劃分。而對尋找或確認金屬礦、非金屬礦區，等地質礦物勘查工作中，地質勘查比例尺應根據礦區類型、地質區域的特征、探測區域的面積和異常特征來確定。較廣區域進行礦產潛力普查來說，勘查要求原則上時應保證對最小開采意義的金屬礦床仍能進行探測。因此要保證至少有一條GPS靜態觀測線穿過被勘測地區，而且保證GPS靜態觀測線距應不大于被勘測地區的最長跨越度。反映在結果繪制相應的觀測圖上時，圖中的經距一般應等于一厘米所代表的長度，誤差范圍保持在3%內，基于此對地質勘查比例尺進行確定。在地質觀測圖上點距，應始終保證至少有5個～6個地質勘測觀測點在所確定的工作精度內反映被測地區的地質構成，這里的線距的設定為1/2～1/10。

4 地區重磁測量

在地質勘查中，也包括對被測地區的重磁情況進行測量，而通常對某一地區的地質重磁情況的勘查中一般使用地區重磁異常函數差來衡量，包括對被測地區的重磁觀測值異常平方差以及對被測地區的重力勘查閾值進行校正時該地區的重磁校正值的均方函數[3]。如果GPS衛星型號發現被測地區存在重磁異常的情況則應依據目前的地質工作任務和已劃分后的比例尺來確定。例如，在金屬礦床的重力磁場勘查時，對異常賦值的選取通常為1/2-1/3作為被測礦床區域的重磁異常的均方函數閥值。而在均方函數的選取中大于2.5倍均方函數在進行運算時實測的地區GPS位置測點誤差率僅為0.2%。在不同的地質勘查比例尺的重力異常值勘查中，根據目前的地質勘查規范以及勘查工作手冊中對地質勘查中不同的條件、工作目的等均列舉出可供參考的重力磁場規則要求及勘查誤差補償值。在勘查工程開展前的技術設計書編寫可依據地質勘查規范以及勘查工作手冊中內容來進行。而在對勘查地區的磁場異常測試中，對精度要求范圍的劃定，首先要根據勘查地區的目的來進行劃分，其次才可以考慮根據勘查儀器性能、勘查工程工區地形情況、測地工作技術條件等進行分配。對勘查誤差的分配合理，目的是保證在滿足勘查要求的同時，提高勘查工程的施工效率，同時較低勘查工程的成本。而在使用GPS快速靜態法進行地區的磁場路線測量通常用于對該區域的重磁異常的概查以及普查階段。磁場勘查測點的鋪設原則上，是沿交通方便的道路鋪設。而點位劃分時，則要保證布設的磁場測點的分布均勻。而地區的地質剖面測量的使用往往在對該地區的地質進行詳查以及針對性測量階段中使用。在使用GPS對地區深度進行探測，所得出的剖面線方向要保證垂直與地質體走向。且GPS測點不能偏離剖面線，而為了保證對區域的勘查全面可以將區點距設置的較大寫。而對地區面積的測量也可以通過地區磁場測量來完成。并且可以提供被測地區中磁場異常影響。相關文獻研究證明，為了保證磁場測量具有較好的地質測量結果，需滿足下列條件。首先要保證勘查區域中的地質體和地區圍巖存在密度差，且在地區地質體中本身密度差不明顯；其次對地區的中存在兩種巖層的情況下。兩種巖層之間的接觸面出現了密度分界情況。并且在勘查區域中的地質密度分界情況中存在蝕化現象。在勘查工程進行的工作區域中非勘查區域所引起的磁場變化小，并給予誤差補充和校正進行消除?？辈榈貐^的地表地形平坦或較為平坦。

5 結語

本文通過對GPS快速靜態對地質勘查的應用研究，闡述了該技術對目前地質勘探工程中的應用情況。同時也證明了GPS快速靜態法的發展前景。但是本文研究缺乏具體的取證，仍需進一步深入研究。