浅议GPS技术在地质勘测中的应用

■李庆平，杜晓梅 ■八钢新疆天博勘查技术有限责任公司，新疆 乌鲁木齐 830001

随着科学技术的进步和时代的发展，人们越来越认识到了科技是第一生产力这一伟大真理，越来越多的先进技术被不断应用到生产领域，带来了巨大的经济效益和社会效益。GPS技术是以卫星为基础的无线电导航定位系统，也就是我们通常说的全球定位系统，最初只应用于军事目的，后来逐渐在科研和商业领域广泛应用并发挥了巨大的作用。GPS技术高精确、全方位、全时段的定位优势在地质勘测领域发挥了重要的价值，极大地提高了地质勘测在复杂环境中开展工作的可行性，同时也促进了地质勘测数据精确性的高度提升。

1 GPS技术原理分析

GPS技术的基本工作原理是对卫星到信号接收器之间的距离进行测量，然后综合多个卫星的测量数据就可以对接收器的所在位置进行定位，也就是说，GPS技术可以通过定位卫星对全球范围内的任意地点进行数据收集与整理，对其所在位置进行具体定位并提供高精度的三维立体信息和实时监控，具有高精度、全方位、全时段的强大优势，极大地促进了社会的信息化发展。正是由于GPS技术这种在任何环境下都可以进行高精确、全方位的实时监测和定位，才使其在地质勘测工作中被广泛应用并产生了重大的作用。［1］

地质勘测工作中对定位的精确度要求极高，因此对定位的空间卫星和地面监测站的规模也有较高的要求，而且使用的相关设备也必须具备GPS技术和数据处理等功能，以确各环节顺利进行、彼此配合，最终获得高精度的三维定位信息。

2 地质勘测工作特点分析

地质勘测工作往往在比较复杂的环境中进行，因此需要在工作前做好充分的准备工作，从而根据实际的地质特性开展工作，以获得更为精确可靠的勘测数据，保证勘测工作的质量和效率，为工程项目的质量奠定良好的基础。总的来说，地质勘测工作具有以下几个基本特点:

2．1 工作区域偏远

地质勘测工作一般都在比较偏远的野外地区进行，这些地区通常都是在信息网络覆盖之外的区域，传统的勘测技术是无法在这种环境中进行地质勘测与定位的，而GPS技术可以在任何条件下对全球范围任意地点进行高精度的定位与导航，为地质勘测工作在野外地区的开展提供了技术支持。

2．2 勘测数据精度要求极高

随着社会经济的不断发展和市场竞争的日益加剧，社会各行各业都对工程质量有了更高的要求，而精确可靠的地质勘测数据一定程度上决定着工程质量的优劣。因此，要保证工程项目的质量，需要加强对地质勘测技术与设备的更新和优化，提升地质勘测工作的质量与效率。目前很多企业采用将生产矿区坐标与国际坐标结合进行联测的方式，来提升地质勘测工作的质量与效率。［2］

2．3 勘测规模比较小

为了减小地质勘测工作开展的技术难度，确保地质勘测工作的质量，实际的地质勘测工作中勘测规模一般都不大，测量范围一般不超过几十平方公里，小范围的勘测有效地提升勘测数据的精确度和可靠性，为工程项目的质量提供了保障。

3 GPS技术在地质勘测中的应用

3．1 野外采集的准备工作

在进行野外采集工作之前，勘测人员需要对GPS接收器进行初始化操作，实际上GPS接收器在初始化状态时仍然能接收到三百英里范围内的数据。初始化过程结束后，勘测人员还需要对GPS接收器的坐标系统进行统一调整，使接收器的坐标系统在勘测区域的坐标系统中。在地质勘测工作中运用GPS技术通常需要两台以上的GPS接收器来形成一个完整的信号接受系统，其中一台作为接收基站，另外一台则作为流动的接收站，这两个接收设备必须处于相同的坐标系统中，当基站与流动的接收站之间完成数据的收集与传输后，对收集到的数据进行分析与处理，减小测量坐标的位差对勘测数据的精度影响，保证测量数据和定位数据的精确可靠性。［3］

3．2 野外基站相关位置的选择

地质勘测工作往往在偏远的野外地区，地势比较复杂，可能是远离城区的郊外或者山区，这些地区山体规模大、植被茂密，不满足勘测工作的视野条件要求，因此，需要选择一个合适的野外基站，选择的野外基点的控制点精度越高，获得的勘测数据精度也就越高。野外基站的选择通常要求具备以下两个条件:首先要具备良好的视野条件，其次要尽量选择外界干扰少的、便于接收信号数据的区域。基于上面两点要求，野外基点应该选在开阔的平地或者山顶等视野好、信号通畅的地点。此外，基站的原始坐标数据和流动接收站的坐标数据是地质勘测工作的重要基础数据，对勘测数据的精确性和工程质量的优劣有着十分重要的影响，因此，保证两个数据在同一时间完成记录具有重要的意义，这也要求选择一个最佳的地点作为野外基站。

3．3 野外流动站的数据采集

在地质勘测的过程中，需要保证野外流动站采集数据的差分处理具有高度的准确性，从而获取正确的数据处理结果，提高勘测过程中采集到的数据的精确度。影响采集数据差分处理的因素有很多，包括卫星高角度、卫星的分布和数量等等。那么，要保证采集数据差分处理的精确性，应该在有丰富的优质卫星信号的情况下进行数据采集，采集数据的时间以及其与基站的距离都是有严格规定的，例如，在距离基站1000米以内的地方进行数据采集的时间应多于15分钟，在距离基站5000米以内的地方进行数据采集则要求时间多于30分钟，在距离基站10000米的地方进行数据采集要求时间多于45分钟。当然，由于距离基站的距离一旦超过1000米，数据采集的精度就难以得到保证，所以这个规则在实际的地质勘测中很少用到。［4］

4 GPS观测相关数据处理

在上面的论述中已经提到，野外流动站采集数据的差分处理具有十分重要的影响，直接关系着勘测结果的精确性，需要通过多方面努力保证采集数据差分处理的精确性。因此，在确保数据采集的外部因素符合数据采集差分处理的要求之外，还需要加强数据产分处理的精确性。在进行数据产分处理的时候，可以通过建立椭圆球体将各项数据显示在适当的平面里，跟观测点建立最佳的坐标位置，将相应的采集数据下载到系统中，然后在合理的产分处理的基础上进行差分处理。最后，也特别注意差分结算的准确性，因为差分结算阶段任意一点小误差都可能对产分数据的处理造成重大的不良影响，最终导致差分处理工作的失败。所以，在进行差分处理的工作时，要仔细核算每一项数据是否无误，每项数据的精确度要求要达到小数点的后四位，最大限度地保证差分处理的高精确度。

5 结语

随着科学技术的不断发展，GPS技术的应用将会越来越广泛并且越来越成熟，对各行各业的生产生活带来更多便利和经济效益，不断促进社会的经济发展和信息化发展。本文通过对GPS技术原理及地质勘测工作特点进行分析，进一步对GPS技术在地质勘测中的应用进行了探讨，为GPS技术在地质勘测工作中的实际应用提供了一定的理论指导。

［1］谢常君．GPS技术在地质勘测中的应用前景探讨［J］．有色矿冶，2007，01:7-9+13．

［2］毕明丽．探究分析GPS技术在地质勘测中的应用［J］．价值工程，2014，18∶219-220．

［3］葛永森，李广来，鹿传磊，戴曙光．GPS-RTK技术在地质勘测中应用［J］．中国西部科技，2010，03∶38-39．

［4］董家丰，程明，卢祎莎，华正飞．分析GPS技术在地质勘查中的应用［J］．科技资讯，2013，08∶42+44．