地质找矿中GPS的运用

江华彬

（广东省有色金属地质局九四〇队广东清远511500）

地质找矿中GPS的运用

江华彬

（广东省有色金属地质局九四〇队广东清远511500）

随着经济的迅猛发展，矿产资源的需求量不断变大，而消耗也日益加剧。巨大的矿产需求推动着地质找矿事业的发展。GPS的应用逐渐受到地质找矿事业的亲睐，本文主要介绍了GPS系统以及其在地质找矿中的应用，希望能为工程实践提供帮助和参考。

地质找矿GPS运用

0　引言

随着我国经济建设的不断深入壮大，尤其是在改革开放以来，矿产资源的消耗日益加深，与此同时，需求量只增不减，尤其是对金、银、铜等有色金属矿的需求。日益加剧的矿产资源供需矛盾，在客观上推动了地质找矿事业的发展。因此，地质找矿工作也就变得相当重要了。

为了获取更多的矿产资源的储藏信息，加强对矿产资源的勘探，越来越多的高科技应运而生。从上世纪末开始，GPS技术得到迅猛发展，定位精度高，用户设备尺寸小、重量轻，系统应用软件实用方便，应用成本低，等等这些强大的功能，都使得GPS在地质找矿中逐渐获得亲睐。

1　 GPS系统

1.1 GPS的含义

GPS的全称是Global Positioning System,可简称为GPS，中文全称是"导航星测时与测距全球定位系统",也就是我们常说的全球定位系统。在机械领域GPS则有另外一种含义：产品几何技术规范,英文名为Geometrical Product Specifications,简称为GPS。另外一种含义为G/s（GB per second）。GPS(Generalized Processor Sharing)广义为处理器分享，网络服务质量控制中的专用术语。这里我们指全球定位系统。GPS起源于1958年，是美国为供军方使用而研发设计的,后来随着经济以及科学技术的发展，人们对全球定位系统日益需要,全球定位系统才开启民用功能，为普通民众所使用。随着越来越多的使用，系统技术也就得到了深度开发和广泛的应用。直到1994年，已形成了由24颗卫星(含3颗备用卫星)组成的卫星系统,并且它在全球范围内均能使用。由于GPS具有实时、连续、全天候的导航定位及授时服务等强大的功能,所以在很多行业中都得到了广泛的应用。

1.2 GPS的构成

GPS由三大部分构成，它们分别是：空间卫星星座、地面监控站以及用户设备。下面将分别对其各部分功能进行具体介绍。

（1）GPS地面监控站.一个主控站、三个注入站以及五个监测站组成了GPS地面监控站。首先各监测站对GPS卫星进行观测，然后主控站根据得到的数据来计算各卫星的轨道、钟差参数等,并把这些数据制成导航电文,传给各注入站,最后再由注入站将导航电文注入到相应卫星的存储器中。

（2）GPS用户设备.GPS用户设备的各部分是：数据处理软件、GPS接收机及其终端设备。GPS接收机可以对卫星的运行进行跟踪，并对信号进行放大、交换及处理,再由终端设备及相应软件,通过基线解算、网平差,求出GPS接收机中心，也就是测站点的三维坐标。按一定的卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号也会被GPS接收机捕获。

1.3 GPS的定位原理

GPS定位是根据测量中的距离交会定点原理实现的。如图1所示,待测点A处，设置GPS接收机,在某一时刻同时接收到4颗(或4颗以上)卫星：B1、B2、B3、B4所发出的信号。计算和处理所得到的数据,便可求得该时刻测站点与卫星之间的距离l1、l2、l3、l4。再通过卫星星历查询4颗卫星该时刻的三维坐标，如B1(x1,y1,z1),设A点的三维坐标为(x,y,z)，从而根据公式(x-x1)2+(y-y1)2=l12，其它与此类似，此处不再赘述，由此即可计算出出A点的三维坐标(x,y,z)。

图1　

2　 GPS在地质找矿中的应用

随着科技的发展，GPS在地质找矿中得到越来越多的重视与应用。控制测量、地形测绘、地质测量、工程点测量、物化探网点测量等都应用到了GPS技术。

2.1地质工程测量

地质工程测量，第一步就是地形测绘。这样就是为了给矿区提供地形图，而地形图的比例尺不尽相同，依据这些图纸，来对各工程点的位置，比如井探、槽探等等来进行准确的测定。在以往的比较传统的测图方法中，较为突出的有经纬仪和测距仪等等，这种方法长分为三个步骤：（1）布设控制网点（2）加密次级控制网点（3）依据加密的控制点和图根控制点。这些常见的传统做法，有其存在的价值和优势，然而时代在发展，科技在进步，很多程度上旧方法已经不能满足了，应用新兴技术是大趋势。对此，GPS技术强大的优秀特性：高速度、高精度、便捷操作以及低廉的费用等等。现在已经在测定各级控制点坐标以及其它地质工程测量上有广泛的应用。

2.2 GPS网的建立

如果面对一个刚发现的矿区，却没有详细的大比例的地形图，这个时候就是GPS网的用武之地了。GPS网，也即勘探网，是各种地质勘探工程最基本的控制网，所以面对上述情况首先就应该在矿区建立这样一个GPS网。在矿区，让地质技术人员制作一个简易的GPS控制网，由此来确定起始基线点的坐标，然后才能进行测设基线的工作，这样才能进行地质工作。想要完成其它地质工程测量的任务，就首先要建立好矿区的GPS控制网，只有这样，才能为地质工作省下不必要的开支和时间上的消耗，从而带来更大的效益，不管是经济上还是时间、人力上，这都是地质工作最愿意看到的结果。

2.3勘探线剖面测量

在确定好基线点之后，就要在基线点设站和架设仪器，进行测量工作的主线。将相邻的基线点作为零方向，再按顺时针方向，将望远镜旋转90度，这时就可以对勘探线方向进行施测剖面。运用GPS，在勘探方向点依次测定各个勘探工程点、地形点的坐标以及地形平坦的地区，为了便于良好的透视。当把这些工作都完成之后，整理资料，便可绘制出矿区的剖面图。

2.4 GPS测量数据的处理

GPS测量的数据，要从最原始的观测值出发，经过处理，最终才可以定位成功。数据处理一般有两个阶段，分别是GPS网平差阶段，GPS基线向量解算阶段，运用的数据处理软件都是随机软件。经基线解算和高程拟合后，再由质量检核，网平差和外业重测，最终得到GPS控制点的三维坐标。根据情况解算后的相对精度会满足地质工作的要求水准。这里仅是方法上的介绍，具体数据应以实际的矿区测量为准。

3　 GPS在其他地质工作上的应用

除了地质找矿工作，GPS在其他地质工作上也有广泛的应用。

例如在野外化探扫面即水系沉积的测量采样工作中，就需要用到GPS技术，并且在这里更是凸显其强大的功能。由于GPS的高精度定位，并且获取坐标信息的时间非常之快，速度达到每一秒钟就可获取一次，利用航迹监控，更加确保能够获得精确的位置信息，并且可信度足够高，从而也就保证了采样的质量，对地质工作给予相当大的帮助。

4　结语

对于一个国家的经济发展来讲，矿产资源占有非常重要的地位。为了缓解我国矿产资源供需之间的矛盾，为了使我国矿产资源的供应能够更好地匹配经济发展的需要，加强地质勘测的力度已经是刻不容缓，国家政府也正在积极号召中。GPS技术在地质找矿中的广泛运用，为科技化发展作出了非常好的示范。大力发展科技，追求创新与高新，地质勘测工作逐步科技化，减少时间与人力，提高地质找矿的工作效率，进一步扩大资源的开发利用，减少资源的不必要的消耗，等等这些都是为了我国的经济快速发展提供中坚力量，也正是经济的快速发展才能反过来促进资源的开发、科技的进步。这样的发展，才能真正使得经济腾飞，国家进步，社会发展。

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[2]方发吉，高圣益.GPS在峡谷地带测量中的应用[J].人民长江.1998，29(11).

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P62[文献码]B

1000-405X（2015）-7-218-2