GPS測量在地質勘查中的應用

【摘要】近年來，地質勘探行業的不斷發展及地質勘探市場的活躍對地質調查測繪工作有著更高的要求。在現代社會，基于自測的GPS 測量手段的效率逐漸占據測量總效率的主導地位。本文從GPS的工作原理入手，對該系統在地質勘查中的應用進行了探析。

【關鍵詞】GPS測量；地質勘查；應用

引言

圍繞一系列的地質勘查工作的具體問題，本文收集了大量的GPS 定位原理及應用的書籍和專業期刊論文，經過了一年半的學習和研究，結合本人多年的室內數據處理經驗，本文對GPS 技術在地質調查測量中的應用進行分析。

一、GPS測量技術及其基本工作原理

美國全球衛星定位系統，簡稱GPS，這個由24顆能夠覆蓋全球的衛星共同組成的一個衛星系統主要負責完成定位、導航等多項功能任務。在地質勘探工作中，應用GPS測量技術的優勢在于，第一，定位以及數據信息收集非常快速，且準確性有保障；第二，能實現準確的三維導航功能，其定位能做到連續、實時以及全天候；第三，無需在制高點上擇取點位，節省時間和精力，且可以降低工作量。

目前，GPS在測繪應用中主要有兩種作業方式：靜態GPS測量和動態GPS測量（GPSRTK）。靜態GPS測量是用兩臺接收機分別在兩個測站同時接收相同衛星的信號，一般持續1小時左右為一個時段，事后通過軟件解算出兩測站間的三維基線，多個同步觀測基線以一定的形式組成基線網，平差計算后求得網中各測站的三維坐標。GPSRTK測量是以一臺接收機為基準站，連續接收衛星信號，并向外發射基站坐標和載波相位，另一臺接收機為移動站，在測點位置同時接收衛星信號和基準站發來的信號，計算軟件將移動站的載波相位與基站的載波相位進行差分，最后求解測點坐標。靜態GPS測量多用于測區首級控制測量，GPSRTK測量多用于圖根控制測量和地質勘探工程測量。

二、GPS測量技術在地質勘查中的具體實施

2.1靜態GPS測量作業

靜態GPS測量主要用于施測首級控制網，首級控制網是測區地形測繪和其他后續工程測量的基礎。GPS首級控制網應由獨立觀測邊構成一個或若干個閉合環或符合路線，路線邊數不宜多于6條；網中獨立基線的觀測總數不宜少于必要觀測基線數的1.5倍。GPS首級控制點應選于土質堅實穩固、視野開闊的地方，高度角在15°以上的范圍內應無障礙物，附近不應有強烈干擾或反射衛星信號的物體。通常，靜態GPS測量作業需選用3臺以上的單頻或雙頻GPS接收機進行同步觀測。觀測時，衛星截止高度角不得低于15°，有效觀測衛星數不少于4個，同步觀測時段長度一般不少于60分鐘，數據采樣間隔一般為10秒。

靜態GPS測量數據處理通常采用隨機數據處理軟件進行，外業觀測的全部數據應經過同步環、異步環坐標分量閉合差和重復基線長度較差的檢驗，出現不符合檢核要求的情況，應對觀測數據進行全面分析，舍棄不合格基線，必要時進行重測。經檢驗合格的觀測數據先進行三維無約束平差，再根據網中起算點的坐標、高程進行約束平差，最后輸出平差報告。

2.2 GPS-RTK測量作業

單基站GPS-RTK測量需要先設置基準站，在設置基準站時，使接收機天線精確整平，天線電纜、電源線和通訊線正確連接。基準站的衛星截止高度角不應低于10°。CORS網絡RTK測量，不需要設置基準站。

移動站應正確設置工作模式、RTK通訊參數、藍牙端口、橢球參數、投影參數、坐標和高程轉換參數等。根據精度要求設置收斂閥值，一般平面收斂閥值不超過2cm，垂直收斂閥值不超過3cm，應全部采用固定解。開始作業或重新設置基準站后應至少在一個已知點上進行檢核。

三、GPS-RTK測量技術在地質勘查中的應用

3.1測量和放樣

在使用GPS-RTK測量技術進行測量的時候，需要借助點校正求得坐標轉換參數，確保測量的順利進行。通常地質勘查小組會選擇通視環境好的位置作為基準站，并且所選擇的位置不會受到電磁干擾。當工作區有5顆以上可見GPS衛星且位置精度強弱度值不大于6的時候，地質勘查工作人員只要在5-15s之間就能夠獲得自己想要的測量數據。并且，GPS-RTK測量技術對傳統測量技術中復雜的流程進行簡化，只需要一名工作人員就能夠完成整個測量操作。在放樣方面，GPS-RTK測量技術具有實施觀測的功能，能夠為工作人員在測量的過程中提供更加準確的數據信息。

3.2圖根控制測量

在利用GPS-RTK測量技術進行地質勘查的時候，需要在圖紙上繪制控制點，根據控制點的位置繪制出相對完整的平面圖，而這些控制點就是圖根點。每一次繪制工作都應該建立在圖根點的基礎之上，以圖根點為依據進行加密測繪，進一步提升GPS-RTK測量技術地質勘測的精準度，充分發揮出GPS-RTK測量技術在地質勘測領域中的重要作用。

3.3地形測量

在使用GPS-RTK測量技術進行地形測量的時候，需要結合相應的比例尺進行分析，常用的比例尺有：1：1000.1：2000.1：5000等。在傳統的測量技術中，比例尺越大，測繪結果的精準度就越低，不利于地形測量結果準確性的提升，還需要結合地質勘測現場的實際情況選擇最佳的比例尺。然而，GPS-RTK測量技術的合理使用能有效改善傳統測量技術在使用過程中的劣勢，結合先進的數字化來提升測量過程中的精準度，盡可能降低測量過程中存在的誤差。

3.4剖面測量

傳統的測量技術的剖面測量非常繁瑣，不僅需要對剖面方向上的地質點、工程點、地貌點等平面位置和高度進行測量，還需要結合測量結果進行剖面計算和剖面圖的繪制，稍有不慎就會增加測量結果的誤差。使用GPS-RTK測量技術能夠進一步簡化傳統測量技術中剖面測量的步驟，在剖面計算和剖面圖繪制方向的效率有所提升。

四、結束語

綜上分析可知，目前，GPS測量技術在地質勘查領域中的應用具有絕對的優勢，與傳統的測量技術相比，其測量的精準度有了很大的提升，在一定程度上降低了測量基礎設施的成本，進一步提高地質勘查中的測量效率，為地質勘查工作者的測量工作提供了很多的便利，在地質勘查領域中具有廣闊的發展前景。

參考文獻：

[1]黃建學.GPS-RTK測量技術在地質勘查中的應用[J].測繪與空間地理信息，2014，37（11）：131-134.

[2]徐志新.GPS測量技術在地質勘查中的應用[J].價值工程，2014，33（17）：74-75.