GPS測繪技術在地質工程測量中的應用

李潔 郭夢

摘要：近年來，隨著我國經濟發(fā)展速度加快，地質行業(yè)得到進一步提升，對地質工程項目的測量、設計、作業(yè)要求也在逐漸提高。測量工作是地質工程項目作業(yè)的基礎工作，測量數(shù)據(jù)的準確度影響著地質工程的作業(yè)質量。隨著地質行業(yè)的發(fā)展，測量技術的研發(fā)持續(xù)進行，越來越多新型測量技術被成功研發(fā)并應用到地質工程中。主要研究GPS測繪技術在地質工程測量中的應用，希望能為廣大同行提供一定的參考。

關鍵詞：地質工程;工程測量; GPS測繪技術

隨著我國經濟發(fā)展速度加快，地質工程的數(shù)量與規(guī)模不斷擴大。測量工作是地質作業(yè)的前期準備工作，如果測量數(shù)據(jù)不準確，對作業(yè)進度與效率的影響非常大，所以，地質工程的測量工作受到高度重視。隨著科學技術水平的提高，各種新型測繪技術相繼問世并被應用到地質工程測量中，加快了測量速度[1-3]。全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）測繪技術就是一種新型技術，本研究主要探討在地質工程測量工作中應用GPS測繪技術的優(yōu)勢和具體方法。

1 GPS測繪技術在地質工程測量中的應用優(yōu)勢1.1 測量準確度高

以往主要選擇設置控制測量網的方法開展測量工作。雖然控制測量網具有較高的密集度，但容易被測量區(qū)域內的遮擋物、人工操作水平、測量設備質量等因素影響，導致測量結果不夠精準。隨著地質工程建設水平的提高，地質工程對測量數(shù)據(jù)的準確度要求越來越高，傳統(tǒng)的控制測量網方法逐漸被淘汰。新興的GPS技術是利用地球衛(wèi)星對需要測量數(shù)據(jù)的區(qū)域進行測量，且測量過程為靜態(tài)，所以數(shù)據(jù)準確度非常高，能精確到0.1 mm。此外， GPS技術使用計算機操作，測量的數(shù)據(jù)能傳送到計算機中，不需要人工讀取數(shù)據(jù)，降低了人為操作失誤的概率。

1.2 工作效率高

以往進行地質工程測量時，提高測量數(shù)據(jù)準確度的方法是讓工作人員在測量區(qū)域增設控制測量點，每增加一個測量點，都要增加人力、物力。如果在測量過程中出現(xiàn)失誤，數(shù)據(jù)不夠準確，還要重新測量，投入的成本更高。但是，使用 GPS測繪技術不需要設置大量控制測量點，極大地降低了測量成本。如果是在地勢較為平坦的地區(qū)進行測量， GPS測繪技術的測量范圍會更大，以測量點為圓心，半徑5 km以內的區(qū)域都能測量，不僅能減少人力、物力的投入，還能極大地縮短測量時間，減少時間成本。 GPS測繪技術測量的準確度高、誤差較小，可以減少重測的次數(shù)，不僅縮短了測量時間，還提高了測量工作的效率。

1.3 中間過程不用校核

以往進行地質工程測量時，工序比較復雜，測量結果出來后，需要工作人員收集控制測量點的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計。但是，人為操作容易失誤，為了保證數(shù)據(jù)的準確度，工作人員讀取數(shù)據(jù)之后還要核驗。比如使用全站儀測量數(shù)據(jù)時，利用測量前視鏡與后視鏡的方法進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，兩種數(shù)據(jù)如果存在較大誤差，就表示數(shù)據(jù)不準確，要重新測量。如果使用GPS測繪技術，則不需要工作人員人工核驗數(shù)據(jù)。在放置設備時，設置好測量設備的相關參數(shù)，工作人員只需將設備放在測量點就能離開，測量的數(shù)據(jù)會自動傳送到電腦上，避免數(shù)據(jù)審核不通過而再次進行測量的步驟，節(jié)省測量時間。

1.4 操作步驟簡單

傳統(tǒng)測量方法使用的測量設備都需要人工操作，主要設備為全站儀、棱鏡、錨桿、直尺等，開始測量前都要提前設置好參數(shù)、調試好設備，因此，工作人員要做大量的前期工作，由于每次測量的要求都不同，測量前還要針對工程情況進行培訓，保證測量工作能順利開展。 GPS測繪技術使用的測量設備與電腦相連，具備自動測量并且自動傳輸數(shù)據(jù)的功能，工作人員只需將設備準確放到測量點，設備就可以自行工作，操作方便簡單，對工作人員的要求較低。

2 GPS測繪技術在地質工程測量中的具體應用

2.1 定位技術

GPS測繪技術具有靜態(tài)定位功能，主要作用是可以設置精密、完整的控制網，通過定位技術達到實時監(jiān)控測量區(qū)域的目的。如果測量區(qū)域發(fā)生變化，定位功能可以改變測量區(qū)域，保障測量的準確性。定位技術還可以根據(jù)測量工作的需要，調整工程項目的示意圖比例，根據(jù)工程建設情況實時更新示意圖。此外，使用定位技術時，能任意選擇定位區(qū)域中的測量點進行測量，還可以保證測量準確度。使用GPS測繪技術的設備也有多種，不同設備的準確度不同，所以要根據(jù)工程建設的需要選擇合適的設備。

2.2 定線測量技術

保障地質項目作業(yè)質量的基礎是精準的測量數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)的測量工作需要較多工作人員進行測量，但是GPS測繪技術操作簡單方便，極大地節(jié)約了人力和測量時間。使用GPS 測繪技術時，工作人員只要確定起始樁點方位，在進行定線測量時，給需要測量的點設置編號，在測量設備上輸入各項參數(shù)后，設備就會自動測量，與設備連接的電腦上會出現(xiàn)測量結果，對數(shù)據(jù)進行校對核準。如果校對時發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)誤差過大，還可以人工調整，能夠確保數(shù)據(jù)的準確度[7-8]。

2.3 控制測量技術

在開展地質工程前期測量工作時，測量工作人員除了要測量建設區(qū)域的數(shù)據(jù)，還要測量作業(yè)現(xiàn)場周圍的數(shù)據(jù)，尤其是正在作業(yè)或即將作業(yè)的區(qū)域。根據(jù)周圍環(huán)境的測量數(shù)據(jù)，可以預測周圍的作業(yè)活動對己方作業(yè)項目的影響，并設計應對方案，保障工程建設的順利開展。使用控制測量技術，可以將測量區(qū)域分塊測量，使用GPS測繪技術，極大地縮短測量時間，為設計人員多爭取一些構思時間。

2.4放線測量技術

放線測量技術和定線測量技術不同，需要在整個地質項目建設過程中使用。測量工作的開展主要考慮測量數(shù)據(jù)的準確度和項目的空間布局。 GPS測繪技術能有效推進該項工作，提高測量結果的準確度，達到放線測量的要求。同時，在進行放線測量工作時，測量結果要使用統(tǒng)一的記錄方法，有利于后期計算數(shù)據(jù)。

2.5 采集和處理數(shù)據(jù)

首先，在采集數(shù)據(jù)的過程中，工作人員要備份測量數(shù)據(jù)，做好相關的預處理作業(yè)，盡可能將環(huán)境和人為因素對測量結果準確度產生的影響降到最低，消除測量誤差，根據(jù)獲知的高程點數(shù)量和三維坐標等數(shù)據(jù)，評估實際采集的數(shù)據(jù)的可靠性與準確性，并輸入相應軟件中。其次，在處理數(shù)據(jù)的過程中，工作人員可以合理使用基線解算法和網平差結算法，相較于以往的數(shù)據(jù)處理技術，能輔助或取代人工，實施自動化計算，提升工作效率，最大限度地降低人為失誤對數(shù)據(jù)準確度產生的影響，還能降低計算偏差和錯誤等發(fā)生的概率。工作人員可將快速靜態(tài)測量技術和靜態(tài)測量技術有效結合，若實際測量所得數(shù)據(jù)相近，且準確度符合要求，則代表數(shù)據(jù)準確可靠，能直接解譯處理GPS信號。若所得數(shù)據(jù)存在較大偏差，則表示點位位置影響了測量精度，要求工作人員優(yōu)化數(shù)據(jù)處理，調整觀測時間段，盡可能減小數(shù)據(jù)處理的偏差。

2.6 外業(yè)測量

在實施外業(yè)測量的過程中，使用的GPS作業(yè)模式不同，操作要點也有差別，要求工作人員重視3個方面。（1）在使用經典靜態(tài)定位方式的過程中，要求將信號接收機同時布設于基線兩段位置，至少對4顆GPS衛(wèi)星實施同步跟蹤監(jiān)測。此后，需要平差處理基線觀測封閉圖形，將測量偏差降到最低。（2）在使用快速靜態(tài)定位方式的過程中，需將流動站以及基準站布設于測區(qū)中，且將信號接收機裝設于每一個站點中，基準站主要用于連續(xù)跟蹤GPS衛(wèi)星，流動站用于觀測 GPS衛(wèi)星。（3）在使用準動態(tài)定位方式的過程中，要事先將一個基準點設置于測區(qū)中，同時布設信號接收機來連續(xù)觀測 GPS信號。

3 GPS測繪技術在地質工程測量中應用的改進與優(yōu)化

3.1 GPS技術層面

開展測量工作時，要在基準點精準的基礎上進行復核校對， GPS測繪技術和傳統(tǒng)測繪技術相同，測量起算點和觀察點的設置都要合理。為了盡可能減小GPS測量的誤差，可以使用以下兩種方式：（1）開展測量工作時，要盡量避開遮蔽物，在條件允許的情況下，盡量清除遮蔽物。（2）提高設備的抗干擾能力，增強設備的信號。 GPS測繪技術測量數(shù)據(jù)的準確度較高，但是放置設備的測量點還需要人工檢驗核準，以全面保障測量結果的準確度。

3.2 工作人員層面

人工測量數(shù)據(jù)時，操作失誤是導致數(shù)據(jù)誤差的主要原因之一。因此，使用GPS測繪技術要求工作人員的專業(yè)能力和綜合能力必須過關。首先，地質作業(yè)單位要定期開設培訓班，對測量人員進行專業(yè)技能培訓，實時關注更新的測量技術并及時組織工作人員培訓。其次，制定測量工作的操作守則，對于違法操作的工作人員要予以懲罰，提高測量人員的工作規(guī)范程度。最后，細化測量工作的各個流程，制定各個階段的工作計劃和目標，嚴格按照工作計劃推進測量工作。

4 結語

GPS測繪技術的應用越來越廣泛，在眾多行業(yè)中發(fā)揮了重要作用。在地質工程中使用GPS測繪技術，不僅可以提高測量結果的準確性、科學性、合理性，還可以減少測量工作的投入成本。應用GPS測繪技術可以提高地質工程項目的作業(yè)質量和經濟效益，對推動地質行業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

[參考文獻]

[1]王子銘.GPS RTK技術在地質工程測量中的運用研究與分析[J].無線互聯(lián)科技，2019（8）：131-132.

[2]齊曉迪.地質工程測量中如何有效應用測繪新技術[J].工程建設與設計，2020（21）：55-57.

[3]堯燕，張恒僖.試論數(shù)字化測繪技術在地質工程測量中的應用分析[J].黑龍江交通科技，2020（12）：266-267.

[4]周正義，趙振江，曹玉濤.基于GPS-RTK技術在地質勘探工程測量中的應用研究[J].冶金與材料，2021（6）：53-54.

[5]陳子江，姜亞飛.數(shù)字化測繪技術在礦山地質工程測量中的應用效果分析[J].世界有色金屬，2021（13）：32-33.

[6]梁康虎.數(shù)字化測繪技術在地質工程測量中的應用分析[J].資源信息與工程，2019（1）：113-114.

[7]熊芳芳，潘少群.GPS與傳統(tǒng)測量技術在地質勘查工程測量中的應用[J].內蒙古煤炭經濟，2018（11）：34，75.

[8]鄭磊.數(shù)字化制圖技術在地質測繪中的應用分析[J].現(xiàn)代鹽化工，2021（2）：91-92.