分析GPS技术在地质勘查中的应用

张晓会

张晓会

秦皇岛市大地卓越岩土工程有限公司河北省秦皇岛市066000

摘要：在我国社会不断发展，科技不断创新的今天，很多新技术都已经应用到地质勘查中，得到了较理想的勘查效果。测绘技术是一种实用性很高的应用技术，其中GPS技术目前已经广泛应用到我国的地质勘查中，为我国地质勘查工作的开展奠定了良好的基础。

关键词：GPS技术；地质勘查；应用

1GPS技术的优劣

通常情况下，GPS在地质勘查测量中的运用过程中，一般使用1人1机单兵工作的形式，其核心优势为精度高和效率高。除了在路线设计环节需要统一设计之外，在野外作业时则是可以灵活作业，时间和交通条件的限制很少，精度均匀，且出错率低。在常规测量的模式下，1台全站仪要求必须至少有2名测量人员才能完成测量作业，1名测量人员跑棱镜，1名进行测量，此外，对两者的配合默契度要求也很高。因此，GPS较之传统测量技术而言，人力成本上只占传统测量人力成本的20%，在精度上则是提升了一个数量级，是未来地质勘查工程测量的主要应用方式。其缺点则是应用的普遍性不足，在使用的过程中极易受到地形条件的限制，例如，在悬崖峭壁、矿坑周围、高压变电站附近、沼泽以及河流等地区无法进行数据的采集。同时在巷道、地下坑道以及室内等无卫星信号的场所内不能进行观测。此外，该技术目前仍然无法确保强辐射区域和大面积水域等地区的观测精度，这些都是GPS技术需要进一步完善的地方。

2GPS技术在地质勘查中的应用

2.1首级控制的测量方案

在一定区域内为指定的目标进行测量就是指控制测量，其中主要包括大地测量、摄影测地形测量以及工程测量监理控制网测量。平面控制测量、高程控制测量以及三维控制测量共同构成完整的控制测量内容。控制测量工作是各项测量工作的前提与基础，可作为科学的依据对测量工作进行引导，同时实现对全局的绝对控制，将测量工作的误差累积控制在一定范围内。在进行煤炭资源勘探时，测量型接收机利用自动连接的方式按照规定方向逐渐推进，控制GPS精度，促使其符合相关标准与要求。等权约束平方差对起算点有直接影响，因此在实际进行计算工作时，必须重点注意其平方差。实际测量以及所测区观测量都是GPS静态解算的一部分，这就说明在进行测量工作时可利用等权平方差对其进行了解。外部误差现象在网评差中普遍存在，导致这种现象出现的根本原因就是与仪器在实际工作中没有实现误差以及观测值误差的有效相加，最后在GPS解算中就会出现相应的误差。因此，在进行该项工作时，为有效控制对评差产生的误差，可在GPS中适度放大原始误差，最后通过相关数据以及公式对其准确性进行合理的校验，促使控制测量在煤炭勘察工作中发挥更大的作用。

2.2测绘技术在地质勘查中的地形测图中的具体应用

测绘技术在地质勘查中的应用可以从以下两方面进行分析：一方面传统测量技术：应用传统测量方法，首先利用全站仪、测距仪或经纬仪对前期布置好的控制点位进行精密观测，然后在此基础上实现网点加密，及测设的图根点。然后根据控制点、加密控制点、图根点等已知测量点，进行逐步测量确定地貌点及地形点额相对位置，并根据地形点与地物点形成的位置规律，按照制图规范要求合理编辑绘制成平面图。常规地形测量主要应用全站仪、棱镜及塔尺等设备，对高密度控制点依赖性较大，容易受到控制点、图根点密度不足、测站通视不好等条件影响，而且劳动强度较大，系统误差会形成积累。其应用受到天气、地形、通视、人员等因素影响较大。但对于隐蔽地区仍为不可取代的测绘手段。

2.3勘探线定点线测量及工程点测量

采用GPS测量技术进行勘探线定点线测量及工程点测量时，为了有效保证测量数据的精确性，可以采用RTK实时动态定位系统进行相应的测量，具体操作流程如下：首先，勘查人员需要建立合理的坐标系统，并构建合理的项目文件，正确输入各项参数，建立完整的坐标系统；其次，勘查人员需要对整个测区进行控制点校正，输入正确的大地坐标，保证高程得到更好的控制；最后，勘查人员需要结合各个测量控制点的实际分布情况，布设合理的基准站，保证各项卫星文件得到更好的处理。为了有效提高测量勘查数据的准确性，勘查人员需要合理布置各个控制点，在满足要求的基础上，做好相应的控制工作。在进行地质勘查工作中，勘查人员需要选择合理的基准站，基准站接收到卫星文件后，做好相应的处理工作。另外，将电台与基准站进行有效连接，能够有效保证信号的传输质量，流动站天线能够准确接收信号，流动站接收到信号之后，能够自动进行分差处理，并进行动态测量。由于RTK电台的辐射范围比较大，勘查人员需要严格控制各个控制点之间的距离，如果距离过大，会影响信号的传输质量，距离过小，会降低传输信号的准确性。通常情况下，勘查人员需要结合控制点的分布情况，设置合理的基准站。

2.4静态GPS测量作业

静态GPS测量主要用于施测首级控制网，首级控制网是测区地形测绘和其他后续工程测量的基础。GPS首级控制网应由独立观测边构成一个或若干个闭合环或符合路线，路线边数不宜多于6条；网中独立基线的观测总数不宜少于必要观测基线数的1.5倍。GPS首级控制点应选于土质坚实稳固、视野开阔的地方，高度角在15°以上的范围内应无障碍物，附近不应有强烈干扰或反射卫星信号的物体。通常，静态GPS测量作业需选用3台以上的单频或双频GPS接收机进行同步观测。观测时，卫星截止高度角不得低于15°，有效观测卫星数不少于4个，同步观测时段长度一般不少于60分钟，数据采样间隔一般为10秒。静态GPS测量数据处理通常采用随机数据处理软件进行，外业观测的全部数据应经过同步环、异步环坐标分量闭合差和重复基线长度较差的检验，出现不符合检核要求的情况，应对观测数据进行全面分析，舍弃不合格基线，必要时进行重测。经检验合格的观测数据先进行三维无约束平差，再根据网中起算点的坐标、高程进行约束平差，最后输出平差报告。

2.5数据处理

从处理流程的角度来看，GPS技术在对精密数据进行处理的过程中，主要可以分为以下两个阶段：第一个处理阶段是GPS基线向量解算，第二个处理阶段是基线向量网平差计算。当然，一般情况下数据处理的基本步骤是先进行数据采集，然后进行数据传输以及预处理，最后才进入基线解算等流程。其中数据传输主要是指使用特定的传输电缆，将接收机与计算机充分连接起来，然后采用相应的处理软件，将已经成功下载的相关信息，全部发送到计算机中。在这一过程中涉及到数据分流的问题，而数据分流指的是数据传输中系统可自行对相关数据进行分流，这样就可以将观测数据分类到对应的文件中，并利用解码技术对其进行分类整理，这样不仅可以剔除无效的观测数据，而且还可以剔除冗余的数据。一般来说GPS数据预处理需要按照一定的流程开展，一方面需要经过GPS网络调整、检查等步骤，另一方面还需要经过数据文件分选、检测以及维修等步骤。结束预处理工作后，就可以继续进入基线向量的解算等流程，从而获取准确的数据。最后，工作人员还需要根据网络调整计算，这样才能转换地面网络坐标，从而绘制正确的图形。

结语

目前开展地质勘查时，主要是GPS技术及常规测绘。为了更加精确的反应地质情况，要求相关人员还要加强GPS技术、地理信息系统及遥感技术研究，及时将新技术和新方法应用到地质勘查中，不断提高我国的地质勘查水平。

参考文献：

[1]黄小红.浅谈数字化测绘技术和地质工程测量的发展应用[J].低碳世界，2016，（27）.

[2]郭伟伟.试析新时期地质测绘技术和发展的几点思考[J].西部探矿工程，2016，（03）．