測繪地理信息技術在地質勘察中的應用研究

寧興園 郭勇 王繼明

摘 要：以測繪地理信息產業發展為引入點，對GPS測繪技術、RS測繪技術、GIS測繪技術、GPS-RTK測繪技術等技術性能進行研究，得出測繪地理信息技術在地質勘察中的重要性。幾種測繪技術的精確度和準確度，可以應用在復雜的地質測繪工作中;綜合技術特點，闡述了測繪技術在實際勘察中的具體應用，以促進地質勘察工作順利進行。

關鍵詞：測繪;地理信息技術;地質勘察

中圖分類號：P624;P208.2 ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1001-5922（2022）02-0164-05

傳統的測繪技術，耗時耗力、成本高、效率低、準確度低。在計算機技術的快速發展、科學技術的推動下，逐漸涌現出一些性能更加完善的新型測繪技術。這些技術的出現，促進了水文地質工程、航空航天、石油等領域的發展，測繪地理信息技術也逐漸在地質勘察中顯露出足夠的優勢。地質測繪作為地質勘察中的一項重要工作內容，在進行地質測繪時，需要了解勘察區域的構造，了解勘察區域的地質信息，從而獲取勘察結果的準確度[1]。近年來，測繪技術在地質勘察領域中被廣泛應用且效果顯著，因此對測繪地理信息技術展開討論和研究，可以促進地質勘察工作的更好發展。1 測繪地理信息產業創新發展芻議

我國測繪行政管理部門成立于20世紀70年代左右，在解放初期到20世紀70年代期間，測繪工作由國家直屬測繪單位承擔，其后測繪系統與其他行業測繪單位共同合作，完成測繪相關工作。測繪系統單位承擔著全國基礎測繪的任務，各個行業的測繪單位承擔著經濟建設的測繪工作。到了20世紀90年代，隨著國家機構的革新，新技術的涌現，讓測繪技術得到了提高，在基礎測繪工作方面成就顯著，為國家的建設提供了技術支持，從業人員逐漸攀升，測繪服務總值逐漸提高，為社會創造了極高的價值。新世紀以來，測繪監管加強，測繪市場逐漸走向規范[2]。當前測繪產業的快速發展，在優勢突出的同時，也伴隨著各種問題，如基礎數據沒有得到統一共享，測繪成果與運用開發脫節，測繪市場活力低，測繪生產模式重復等。傳統的測繪生產模式落后，測繪技術人員外業工作條件艱苦，長期的野外工作無法兼顧家庭，制約了人才的流通，讓測繪產業無法成為真正的高新技術產業。

2 測繪地理信息技術在地質勘察中的應用

2.1 GPS測繪技術

GPS全球定位系統多用于海陸空等領域的導航和定位，隨著技術的不斷進步，由最初的模糊定位轉變為精確定位，在一些困難勘察區域，如控制點少、通視效果差的區域，使用GPS測繪技術可以減少作業時間和作業風險，提高測量的準確度。GPS控制測量工作可以分為內部作業和外部作業兩種形式，外部作業主要對環境進行選點、建立觀測標志、檢測成果質量;內部作業主要針對GPS測量的技術以及數據處理進行操作。從GPS測繪技術實時的實際情況來看，主要分為技術設計、選址、建立標識、成果檢測等幾項內容，在使用GPS測繪技術進行監測過程中，需要使用兩臺接收機進行工作，這兩臺接收機分別安置在一條基線端點處，根據測繪的需求進行同步觀測，根據觀測的衛星數時段、長度需要確定測繪等級。另外，在使用GPS測繪技術時，需要遵循測繪原則;點位的設置要在視野開闊的高點上，便于安裝接收設備，點位目標要明顯，周圍15 m以上不能有障礙物，避免影響GPS的信號[3]。

2.2 RS測繪技術

RS技術是指遙感技術，其優勢是可以對物體進行有效探測和識別，并感知紅外線和電磁波，在航空攝影以及地質災害勘察中被廣泛應用。從科學技術的角度分析，推動RS的發展有很多因素，衛星遙感技術在測繪工作中地位也十分顯著，不僅能夠獲取不同類型，還擁有多種獲取方式，對獲取的類型進行多極化、多波段的方向發展[4]。另外，分辨率的提高，讓該技術在獲取地質信息準確度方面有了明顯提高。遙感技術在地質勘察過程中不僅能夠獲得大量的信息資源，還可以獲取準確的數據。而且該技術不會受到地面環境的干擾，測繪的范圍廣，在進行地質勘察工作時可以更加順利。

2.3 GIS測繪技術

GIS地理信息系統技術先進，融合了多種科學理論，在數據處理方面有自己獨特的一套方式，主要借助計算機網絡技術。該技術最大的特色就是能夠將空間和位置進行結合，并進行完整呈現，這種呈現形式讓數據顯得更加直觀形象。該技術包含多個維度，擁有豐富且多元化的信息以及數字化的功能，可以對信息進行采集、對數據進行分析。在地質勘察中，使用GIS技術，要遵循一定的勘察原則，以地理信息系統為基礎，結合大量的數據信息，多維度、多角度的完成數據信息的采集、分析、處理，通過地質構造的特殊性完成對成礦的預測，并指導地質礦產的勘察，最后對勘察區域進行模擬。成礦預測的工作原理就是根據自身的優勢快速找出勘察區域的地質礦產數據，完成對數據的分析工作，利用計算機技術進行處理后找到問題所在，并對區域進行標識，根據礦點與斷層的特殊性對存在異常的地質進行整合，從而對其空間性進行判斷。此外，GIS技術可以通過空間模擬的形式構建空間分析模型，完成對礦產數據的篩查工作，將獲取的游泳信息通過計算機進行匹配，形成新的數據庫[5]。

2.4 GPS-RTK測繪技術

GPS-RTK技術融合了GPS技術與RTK技術，具有自動化程度高，使用方便的特點。在使用GPS-RTK技術進行勘察時，不會發生較大的誤差，勘察工作效果良好。使用該技術進行地質勘察時，（1）要對圖根點進行控制和測量：因為RTK作為一種流動測量技術，所獲取的坐標數據精準度高，完全可以滿足圖根點的要求;在進行地質勘察時，可以通過RTK技術對所在區域的圖根點進行測量，可以獲得的精度高，且操作方面。（2）在進行地質工程放樣時，需要通過布設勘探線及鉆探的方式進行勘察，由于地質測量的區域大，地形復雜，因此傳統的全站儀無法更好的完成勘察工作;而使用RTK技術，可以通過電磁波的優勢提高工作效率。（3）地形測量是地質勘察的重要性組成部分，需要采用不同的比例進行地圖繪制，減少人為誤差[6]。（4）RTK技術可以將布設、測量、計算等多個類型進行融合，對橫斷面上進行剖面測量時，需要對土方石的相關參數進行計算，在進行勘察定位時，可以使用手持GPS設備提高勘察的工作效率。流動站與基準站二者之間的關系，可以使用GPS-RTK技術進行觀測，根據觀測得到的數據可以得到圖根控制點的坐標，根據GPS點的坐標，得到區域內用戶所需要的轉換參數，從而對整個區域進行監測和控制。在對高程進行測定時，可以適當增加參考點，根據測距范圍建立對應的數據模型，GPS-RTK的參考點及等級轉換殘差要符合要求，具體如表1所示。

3 實際應用

3.1 在礦產勘探中的應用

在礦山地質工程測繪時，對新技術的需求越來越大，傳統的測繪技術要與新型測繪技術進行融合，完成對礦山地質的測量，如圖1所示。

根據圖1的測繪技術流程，我們對新型測繪地理信息技術的應用有了一個全新的了解，使用新型測繪地理信息技術對礦山地質工程進行測量，融合同類型的地理信息技術，在多媒體網絡技術的背景下，對動態數據進行整理和分析，從而提高測繪技術。當使用衛星傳輸技術對礦山地質工程進行測量時，需要通過具體的數據獲取礦山區域的具體位置，在使用過程中可能會出現折射誤差。

信號在進行傳輸過程中，以波段的方式從電離層進入到對流層中，由于電子信號的傳播速度不穩定，當發生延時后，會影響測繪的結果，從而產生誤差。因此，對測量誤差展開研究可以減少誤差給測量帶來的數據迷惑，選擇空曠的場所，更有利于進行數據的監測[7]。

通過實驗進行論證分析，如以直徑1 500 km、高600 km的礦山作為研究對象，在同一個測量環境下進行監測，對新型測繪地理信息技術和傳統的測繪地理信息技術進行數據對比，結果如表2所示。

根據表2的測量結果顯可知，新型測繪地理信息技術具有明顯優勢，成本低、勘測范圍大，在擴大范圍的基礎上對實驗對象進行測量，可以獲得更加精確的實驗數據。大大縮短了人力、物力的成本，經濟效益顯著提升。根據實驗結果可以得出，新型測繪地理信息技術相對于傳統的測繪，數據更加精準有效，降低了測量過程中所存在的誤差率，保證了礦山地質形態的穩定，提高了地質勘測的整體水平。

3.2 在工程測繪中的應用

在傳統的數據采集中，需要對測量的數據進行反復確認，以保證數據的準確性。數據的采集容易受到天氣和地理位置的影響，引入測繪地理信息技術，這些問題都得到了很好的解決，因為地理信息系統可以跨越時間和空間，通過柵格、矢量的方式存儲數據。柵格是存儲單元中用于存儲的唯一值，主要根據地面上的單位網格寬度確定采集的分辨率;矢量主要是根據幾何圖形進行展現，通過搜集大量的數據，利用定位系統將地理位置坐標錄入到信息系統中進行存儲，通過遙感系統所提供的信息進行數據存儲。在進行測繪工作時，使用地理信息系統完成數據的處理與轉化，并根據數據結果對其進行處理和編輯，完成建模，根據信息系統對屬性條件進行識別，完成數據的測量。當數據采集的技術分析和數據轉化完成后，在地理信息系統上進行數據分析，地理信息系統空間分析作為整個系統的核心，是測繪工作的重點，難度也較大，需要對空間物體的位置和性質進行關聯，繼而得到對空間事物的定量描述。地理信息系統的過程復雜，需要結合多種學科，根據空間的情況對其進行綜合分析，如果想要更加深入的研究數據空間，需要在拓撲學、空間統計學的基礎上進行，獲取對空間數據的認識，最終完成模擬和預測[8]。

3.3 在地質災害防治中的應用

地質災害有很多種，如地面沉降、洪水爆發、水土流失以及海嘯等，這些地質災害都是在自然演化和人為的作用下所發生的災難，對我們的生命財產安全以及環境都會造成巨大的破壞。我國近年來地質災害頻發，洪水、滑坡、泥石流、土地荒漠化等，已經嚴重制約到社會的經濟發展。地質災害監測可以對發生災害的過程進行記錄，是提前預測地質災害的重要技術手段。測繪技術作為地質災害檢測的核心技術，可以對降水、氣溫等氣象進行觀測，還可以對水位、流量進行觀測，更可以對地形變、地下水位以及斷層位移等地質進行觀測。

在地質災害監測中，測繪地理信息技術起到了非常重要的作用，傳統的地質災害監測技術是將多種測量儀進行集合，從而完成對地質的勘察，并將勘察到的數據發送到系統預報中心進行存儲，預報中心接收到之后對數據進行研究，確定災害的等級。在地質災害監測中，變形監測是重點，變形監測分為內部監測和外部監測兩種形式，以測量技術進行監測屬于外部監測，常用的傳統監測方法：三角交會、水準法、小角法;常用的監測裝置有全站儀、經緯儀等。在2020＼| 01-05，全國共發生地址災害657起，其中滑坡273起;崩塌238起;泥石流70起;地面塌陷76起，具體如圖2所示。

測繪地理信息技術在地質勘察、地質災害防治方面效果顯著。GIS地理信息系統可以對特定的地質空間信息進行數據匯總，以二維或者三維地圖的形式顯示，該技術已經深入到地質災害預報以及綜合服務系統等領域。GNSS全球衛星導航系統采用靜態差分相對定位技術，可以對地質災害隱患處進行自動監測。同時，GNSS觀測到的數據會上傳到數據處理中心，實現了高精度的自動化監測，在崩塌、泥石流、滑坡等領域得到了廣泛的應用。在現代地質災害防治領域中，遙感技術也是一個重要的監測技術，遙感技術由微波遙感、高光譜遙感、高空間遙感技術組成，通過遙感技術可以準確的分析出災害地區所發生的地質災害，反映出災害的形態特征，在第一時間對地質災害周圍的情況進行收集處理，為災后提供數據支撐;采用無人機攝影測量技術獲取的數據非常準確，通過專業的軟件建立實景模型，生成數字影像，從而快速識別地質災害的范圍;三維激光雷達技術的精確范圍達到了“cm”級，在無人機打造激光掃描儀，對土地進行激光掃描，通過激光反射光測量目標，生成三維模型，完成對植被、房屋的數據篩查，讓隱藏在植被之下的古老滑坡體也能夠被發現。

4 結語

高分辨衛星遙感、無人機、地下傳感裝置、物聯網、人工智能等技術的快速發展，為社會的安全穩定運行提供了技術支撐，同時也為自然災害風險源的發現做好了提前準備;地質災害監測預警的數據，為主動防范地質災害奠定了基礎。我國現在重點構建天空地一體化的多元立體監測體系，致力于長期監測和掌握地質災害的發展動態，為地質災害風險源的提前發現做好準備。在災害發生之前，采用先進的勘測技術，自動預警和發送信息，當災害發生后，可以有一套完整的應急響應措施和處置，讓整個流程可以更加的信息化和科學化。在今后的地質災害防治工作中，不管是在技術研發，還是裝備研制方面，測繪地理信息技術都能夠發揮出巨大作用。

【參考文獻】

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