GPS技术在地质勘查中的应用探究

陶兴胜

摘要：GPS对于我们来讲已经非常熟悉，在交通运输业，GPS得到了广泛的应用，给我们的生产生活带来了极大的便利。GPS 以期定位精准而倍受青睐，这一点正好是地质勘探所需要的，由于我国矿产资源形势不是很好，那么GPS的应用就显得非常有必要。本文分析介绍了GPS 的优点以及性能，并对该系统在地质勘探中的应用进行了深入探讨。

关键词：GPS技术；地质勘探；应用

GPS 技术精度高、全天候、低成本、效率高，基于这些特点，应用于地质勘探，是很好的测绘工具。在野外工作时，它是最好的定位工具，在建立平面控制网方面发挥了巨大的作用，得到了广泛的应用。GPS在矿区勘查预查等各阶段都能够达到相应技术要求，充分发挥其自身作用，为我国的国土资源大调查以及矿区普查效力。而在实际的勘探工作中，关于勘探定位等工作的实际修测等一定要做好控制工作。本文简单介绍了GPS技术，并介绍了其在野外勘探中的应用原理以及数据处理等方面，希望能给相关企业带来启发，切实提高我国的勘探质量。

一、GPS技术简介

GPS 系统的开发过程共有三个阶段，然后才逐步投入使用，总系统于1994 年全面建成。GPS 是一种以卫星为基础的无线电卫星导航定位系统，它具有全方位、全球性、全天候、连续实时的高精度三维导航和定位功能，而且还具有良好的抗干扰性和保密性。因此，GPS 技术在大地测量、工程测量、航空摄影测量、海洋测量和城市测量测绘领域首次应用后便广为推广，在军事、交通、通讯、资源管理领域进行了研究并广泛使用。相对于常规测量，GPS 测量具有以下非常显著且区别性强的特点：

1）在两站之间没有阻碍，不需要通过 GPS 测量站之间进行测量，根据实际场合只需要确定一点就能使选点工作更加灵活和方便。

2）准确度比传统的测量方式准确。

3）观察时间短。随着 GPS 测量技术的不断提高，GPS 测量时静态相对定位，每个站仅 20 分钟左右，动态相对定位只需要几秒钟。

4）GPS 测量同时精确测定三维坐标的测量部位，提供三维坐标在一定的条件下具有高度的精度，以满足要求的第四级的测量。

二、GPS技术在地质勘查中的实际应用原理

GPS的实际工作原理，是通过对于所接受的卫星发射信号的各项数据进行处理，最后再对于正确的空间位置进行确定。GPS技术具有定位性、实时性以及安全性的特点，还有良好的抗干扰功能和保密功能。一套标准的GPS地面相关监测系统是分布于全球上，其主要组成部分有：五个监控站、三个注入站以及一个主控站。其中，主控站是计算各项监测站的实际观测数据，得到对应的各个卫星的钟差参数和轨道参数的实际数据之后，再将这些数据编织成为导航电文，送到注入站。

这些数据最终将要被放到相应的卫星存储器中。存储器将会把收到的数据编制导航电文，然后将其送到注入站，之后注入站再将电文注入相应存储器中。GPS的数据处理器、接收机以及终端设备构建成为完整的一套GPS的相关用户设备，其终端设备大都是计算机。根据在一定的相关卫星高度上所得到的实际卫星信号，GPS的接收机都能够成功捕获，之后进行跟踪，对信号进行放大或者交换等处理，运用L2和L1载波观测值来进一步实现其高精度的相关测量。

三、GPS 观测相关数据处理

所谓对GPS收到的数据进行相关差分析指的是对于收集到的数据先进行产分，之后再将它划到椭球面上，同时将它投影到平面上，得到实际平面直角的准确坐标。完成以上的工作，需要下载采集数据以及差分数据解算。对相关数据所进行的差分结算是整个数据处理的关键，不管是哪个细小的环节出现一丁点的错误都会导致结果的不准确。因此，在各数据输入时一定要保证正确，并且相关数据要保留到小数点后四位，因为差分计算需要极高的精确性。

四、GPS 技术在地质勘探中的应用

矿产资源勘探开发过程中常产生环境问题，如废弃的物质和能量会造成水土污染、空气污染（粉尘和有毒有害气体污染）、噪音污染、光污染、辐射污染等环境危害；压占、破坏土地资源、水资源、森林草地等自然环境资源；造成水土流失、土壤侵蚀、土地沙化、地质景观破坏等地质环境破壞；诱发崩塌、滑坡、泥石流、地面开裂、地面沉降、地面塌陷、河堤溃决、海水入侵等地质灾害。随采矿业的发展，采矿对环境污染日益严重，对大型矿区来说，不仅需要对环境进行连续监测，而且要求有效管理和迅速处理各种监测数据，以便及时采取应对措施。而 GPS 与 GIS 结合构成环境监测与分析系统，可实现对环境的时时监测与处理。将各种环境传感器（如瞬时光谱仪、红外辐射仪、温度计、酸碱度测定仪、噪声仪等）与 GPS 接收机构成一起，传感器采集的数据与 GPS 数据一起输入到数据库中，使用 GIS 对监测数据进行展示和分析。这不仅便于监测数据的组织管理，图形的直观、形象表达，而且便于对监测数据的分析，了解其影响范围、发展规律，为进一步预测灾害，防灾减灾提供决策.

GPS 可以是小规模的地质测绘和小规模的地球物理和地球化学的分销网络。代表仪器有 GPS 探险家、小博士。手持 GPS坐标系统，参数必须设置独立调查区域的局部坐标系统参数（投影椭球和中央子午线），为了提高定位精度，手持 GPS 每天作业前应选择与一个固定点（最好测量面积为已知坐标点）的坐标校正。GPS 测量同时精确测定三维坐标的测量部位，提供三维坐标在一定的条件下具有高度的精度，以满足要求的第四级的测量；除此之外，该仪器操作简单。GPS 接收器的自动化程度越来越高，观察员简单地设置引导参数，接收器就可以自动地进行观察和记录；GPS 最大的优势就是全天候作战。GPS 卫星数量分布均匀，以确保在任何时间和任何地方的天气条件下可以不受影响的连续观察。

GPS 静态相对定位系统主要用于建立调查区域地质情况以及调查测量 E 级 GPS 控制网，GPS 定位是基于 WGS 84 椭球空间直角坐标系且采用 GPS 测量区域网络形成的系统，除了请求WGS 84 调整成绩外，还需要最终独立的本地坐标系统验算的结果。现场数据采集相对简单，只要已完成开机关机、量测平仪步骤就可以完成比较复杂的数据处理。这些涉及行业内的知识和操作技能，而且通常可分项目属性建立一个基线向量解算器。GPS 网络不受约束调整 GPS 约束以及平差的四个过程，笔者使用多年 Trimble4600LS 单频 GPS 接收机，相应的数据处理软枚TrimbleGeomatiesOmee1.61（以下简称的 TGO 角 eel.61）。本文将举例说明这一点。

河北丰宁满族自治县黑山嘴镇东沟金矿私采矿多年，新的矿主为了扩大采矿权范围，委托我单位映射采矿 1：1000 地形图，面积约 1.6 km，以确定开采边界协调系统的要求和国家坐标系统联测单位。采用 GPS 静态相对定位方法奠定测量主控制网络及分销网络端连接，共奠定了E 级 GPS 控制点四个，“GPS 数据采集站 Trimble4600LS 单频接收机操作 GPS 网络观测船尾值小于6，保证质量卫星的几何形状和数据采集的观察期 60min”，卫星仰角大于15/155 观测的数据采样率的有效的卫星数量超过五个，测量误差在 3 mm 以内的天线高度。

结语：地质勘探现场数据采集相对简单，只要已完成开机关机、量测平仪步骤就可以完成比较复杂的数据处理。这些涉及行业内的知识和操作技能，而且通常可分项目属性建立一个基线向量解算器。本文从 GPS 的特点和性能入手，对该系统在地质勘查中的应用进行了探析。继阿波罗登月计划和航天飞机计划实施之后，美国在 20 世纪另一个主要的科学和技术成果就是全球定位系（GPS）。围绕一系列的地质勘查工作的具体问题，笔者查阅了大量相关书籍和专业期刊论文提出了对 GPS 技术在地质调查测量中的一些独到的见解。通过论述，我们得出这样的结论：由于技术手段的不成熟，我国的 GPS 系统在勘探工作中的运用还存在很多问题需要改进。

参考文献：

[1] 莫伟生，何辉. 浅议 GPS 在地质勘查测量之应用[J]. 建材与装饰（下旬刊），2008（2）.（7）.

[2] 温迎庆，李旭辉. GPS 在地质勘查测量中的应用[J]. 江西测绘，2008（3）.