地質找礦中GPS的運用

江華彬

（廣東省有色金屬地質局九四〇隊廣東清遠511500）

地質找礦中GPS的運用

江華彬

（廣東省有色金屬地質局九四〇隊廣東清遠511500）

隨著經濟的迅猛發展，礦產資源的需求量不斷變大，而消耗也日益加劇。巨大的礦產需求推動著地質找礦事業的發展。GPS的應用逐漸受到地質找礦事業的親睞，本文主要介紹了GPS系統以及其在地質找礦中的應用，希望能為工程實踐提供幫助和參考。

地質找礦GPS運用

0　引言

隨著我國經濟建設的不斷深入壯大，尤其是在改革開放以來，礦產資源的消耗日益加深，與此同時，需求量只增不減，尤其是對金、銀、銅等有色金屬礦的需求。日益加劇的礦產資源供需矛盾，在客觀上推動了地質找礦事業的發展。因此，地質找礦工作也就變得相當重要了。

為了獲取更多的礦產資源的儲藏信息，加強對礦產資源的勘探，越來越多的高科技應運而生。從上世紀末開始，GPS技術得到迅猛發展，定位精度高，用戶設備尺寸小、重量輕，系統應用軟件實用方便，應用成本低，等等這些強大的功能，都使得GPS在地質找礦中逐漸獲得親睞。

1　 GPS系統

1.1 GPS的含義

GPS的全稱是Global Positioning System,可簡稱為GPS，中文全稱是"導航星測時與測距全球定位系統",也就是我們常說的全球定位系統。在機械領域GPS則有另外一種含義：產品幾何技術規范,英文名為Geometrical Product Specifications,簡稱為GPS。另外一種含義為G/s（GB per second）。GPS(Generalized Processor Sharing)廣義為處理器分享，網絡服務質量控制中的專用術語。這里我們指全球定位系統。GPS起源于1958年，是美國為供軍方使用而研發設計的,后來隨著經濟以及科學技術的發展，人們對全球定位系統日益需要,全球定位系統才開啟民用功能，為普通民眾所使用。隨著越來越多的使用，系統技術也就得到了深度開發和廣泛的應用。直到1994年，已形成了由24顆衛星(含3顆備用衛星)組成的衛星系統,并且它在全球范圍內均能使用。由于GPS具有實時、連續、全天候的導航定位及授時服務等強大的功能,所以在很多行業中都得到了廣泛的應用。

1.2 GPS的構成

GPS由三大部分構成，它們分別是：空間衛星星座、地面監控站以及用戶設備。下面將分別對其各部分功能進行具體介紹。

（1）GPS地面監控站.一個主控站、三個注入站以及五個監測站組成了GPS地面監控站。首先各監測站對GPS衛星進行觀測，然后主控站根據得到的數據來計算各衛星的軌道、鐘差參數等,并把這些數據制成導航電文,傳給各注入站,最后再由注入站將導航電文注入到相應衛星的存儲器中。

（2）GPS用戶設備.GPS用戶設備的各部分是：數據處理軟件、GPS接收機及其終端設備。GPS接收機可以對衛星的運行進行跟蹤，并對信號進行放大、交換及處理,再由終端設備及相應軟件,通過基線解算、網平差,求出GPS接收機中心，也就是測站點的三維坐標。按一定的衛星高度截止角所選擇的待測衛星的信號也會被GPS接收機捕獲。

1.3 GPS的定位原理

GPS定位是根據測量中的距離交會定點原理實現的。如圖1所示,待測點A處，設置GPS接收機,在某一時刻同時接收到4顆(或4顆以上)衛星：B1、B2、B3、B4所發出的信號。計算和處理所得到的數據,便可求得該時刻測站點與衛星之間的距離l1、l2、l3、l4。再通過衛星星歷查詢4顆衛星該時刻的三維坐標，如B1(x1,y1,z1),設A點的三維坐標為(x,y,z)，從而根據公式(x-x1)2+(y-y1)2=l12，其它與此類似，此處不再贅述，由此即可計算出出A點的三維坐標(x,y,z)。

圖1　

2　 GPS在地質找礦中的應用

隨著科技的發展，GPS在地質找礦中得到越來越多的重視與應用。控制測量、地形測繪、地質測量、工程點測量、物化探網點測量等都應用到了GPS技術。

2.1地質工程測量

地質工程測量，第一步就是地形測繪。這樣就是為了給礦區提供地形圖，而地形圖的比例尺不盡相同，依據這些圖紙，來對各工程點的位置，比如井探、槽探等等來進行準確的測定。在以往的比較傳統的測圖方法中，較為突出的有經緯儀和測距儀等等，這種方法長分為三個步驟：（1）布設控制網點（2）加密次級控制網點（3）依據加密的控制點和圖根控制點。這些常見的傳統做法，有其存在的價值和優勢，然而時代在發展，科技在進步，很多程度上舊方法已經不能滿足了，應用新興技術是大趨勢。對此，GPS技術強大的優秀特性：高速度、高精度、便捷操作以及低廉的費用等等。現在已經在測定各級控制點坐標以及其它地質工程測量上有廣泛的應用。

2.2 GPS網的建立

如果面對一個剛發現的礦區，卻沒有詳細的大比例的地形圖，這個時候就是GPS網的用武之地了。GPS網，也即勘探網，是各種地質勘探工程最基本的控制網，所以面對上述情況首先就應該在礦區建立這樣一個GPS網。在礦區，讓地質技術人員制作一個簡易的GPS控制網，由此來確定起始基線點的坐標，然后才能進行測設基線的工作，這樣才能進行地質工作。想要完成其它地質工程測量的任務，就首先要建立好礦區的GPS控制網，只有這樣，才能為地質工作省下不必要的開支和時間上的消耗，從而帶來更大的效益，不管是經濟上還是時間、人力上，這都是地質工作最愿意看到的結果。

2.3勘探線剖面測量

在確定好基線點之后，就要在基線點設站和架設儀器，進行測量工作的主線。將相鄰的基線點作為零方向，再按順時針方向，將望遠鏡旋轉90度，這時就可以對勘探線方向進行施測剖面。運用GPS，在勘探方向點依次測定各個勘探工程點、地形點的坐標以及地形平坦的地區，為了便于良好的透視。當把這些工作都完成之后，整理資料，便可繪制出礦區的剖面圖。

2.4 GPS測量數據的處理

GPS測量的數據，要從最原始的觀測值出發，經過處理，最終才可以定位成功。數據處理一般有兩個階段，分別是GPS網平差階段，GPS基線向量解算階段，運用的數據處理軟件都是隨機軟件。經基線解算和高程擬合后，再由質量檢核，網平差和外業重測，最終得到GPS控制點的三維坐標。根據情況解算后的相對精度會滿足地質工作的要求水準。這里僅是方法上的介紹，具體數據應以實際的礦區測量為準。

3　 GPS在其他地質工作上的應用

除了地質找礦工作，GPS在其他地質工作上也有廣泛的應用。

例如在野外化探掃面即水系沉積的測量采樣工作中，就需要用到GPS技術，并且在這里更是凸顯其強大的功能。由于GPS的高精度定位，并且獲取坐標信息的時間非常之快，速度達到每一秒鐘就可獲取一次，利用航跡監控，更加確保能夠獲得精確的位置信息，并且可信度足夠高，從而也就保證了采樣的質量，對地質工作給予相當大的幫助。

4　結語

對于一個國家的經濟發展來講，礦產資源占有非常重要的地位。為了緩解我國礦產資源供需之間的矛盾，為了使我國礦產資源的供應能夠更好地匹配經濟發展的需要，加強地質勘測的力度已經是刻不容緩，國家政府也正在積極號召中。GPS技術在地質找礦中的廣泛運用，為科技化發展作出了非常好的示范。大力發展科技，追求創新與高新，地質勘測工作逐步科技化，減少時間與人力，提高地質找礦的工作效率，進一步擴大資源的開發利用，減少資源的不必要的消耗，等等這些都是為了我國的經濟快速發展提供中堅力量，也正是經濟的快速發展才能反過來促進資源的開發、科技的進步。這樣的發展，才能真正使得經濟騰飛，國家進步，社會發展。

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P62[文獻碼]B

1000-405X（2015）-7-218-2