GPS测量在地质勘查中的应用

【摘要】近年来，地质勘探行业的不断发展及地质勘探市场的活跃对地质调查测绘工作有着更高的要求。在现代社会，基于自测的GPS 测量手段的效率逐渐占据测量总效率的主导地位。本文从GPS的工作原理入手，对该系统在地质勘查中的应用进行了探析。

【关键词】GPS测量；地质勘查；应用

引言

围绕一系列的地质勘查工作的具体问题，本文收集了大量的GPS 定位原理及应用的书籍和专业期刊论文，经过了一年半的学习和研究，结合本人多年的室内数据处理经验，本文对GPS 技术在地质调查测量中的应用进行分析。

一、GPS测量技术及其基本工作原理

美国全球卫星定位系统，简称GPS，这个由24颗能够覆盖全球的卫星共同组成的一个卫星系统主要负责完成定位、导航等多项功能任务。在地质勘探工作中，应用GPS测量技术的优势在于，第一，定位以及数据信息收集非常快速，且准确性有保障；第二，能实现准确的三维导航功能，其定位能做到连续、实时以及全天候；第三，无需在制高点上择取点位，节省时间和精力，且可以降低工作量。

目前，GPS在测绘应用中主要有两种作业方式：静态GPS测量和动态GPS测量（GPSRTK）。静态GPS测量是用两台接收机分别在两个测站同时接收相同卫星的信号，一般持续1小时左右为一个时段，事后通过软件解算出两测站间的三维基线，多个同步观测基线以一定的形式组成基线网，平差计算后求得网中各测站的三维坐标。GPSRTK测量是以一台接收机为基准站，连续接收卫星信号，并向外发射基站坐标和载波相位，另一台接收机为移动站，在测点位置同时接收卫星信号和基准站发来的信号，计算软件将移动站的载波相位与基站的载波相位进行差分，最后求解测点坐标。静态GPS测量多用于测区首级控制测量，GPSRTK测量多用于图根控制测量和地质勘探工程测量。

二、GPS测量技术在地质勘查中的具体实施

2.1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。

2.2 GPS-RTK测量作业

单基站GPS-RTK测量需要先设置基准站，在设置基准站时，使接收机天线精确整平，天线电缆、电源线和通讯线正确连接。基准站的卫星截止高度角不应低于10°。CORS网络RTK测量，不需要设置基准站。

移动站应正确设置工作模式、RTK通讯参数、蓝牙端口、椭球参数、投影参数、坐标和高程转换参数等。根据精度要求设置收敛阀值，一般平面收敛阀值不超过2cm，垂直收敛阀值不超过3cm，应全部采用固定解。开始作业或重新设置基准站后应至少在一个已知点上进行检核。

三、GPS-RTK测量技术在地质勘查中的应用

3.1测量和放样

在使用GPS-RTK测量技术进行测量的时候，需要借助点校正求得坐标转换参数，确保测量的顺利进行。通常地质勘查小组会选择通视环境好的位置作为基准站，并且所选择的位置不会受到电磁干扰。当工作区有5颗以上可见GPS卫星且位置精度强弱度值不大于6的时候，地质勘查工作人员只要在5-15s之间就能够获得自己想要的测量数据。并且，GPS-RTK测量技术对传统测量技术中复杂的流程进行简化，只需要一名工作人员就能够完成整个测量操作。在放样方面，GPS-RTK测量技术具有实施观测的功能，能够为工作人员在测量的过程中提供更加准确的数据信息。

3.2图根控制测量

在利用GPS-RTK测量技术进行地质勘查的时候，需要在图纸上绘制控制点，根据控制点的位置绘制出相对完整的平面图，而这些控制点就是图根点。每一次绘制工作都应该建立在图根点的基础之上，以图根点为依据进行加密测绘，进一步提升GPS-RTK测量技术地质勘测的精准度，充分发挥出GPS-RTK测量技术在地质勘测领域中的重要作用。

3.3地形测量

在使用GPS-RTK测量技术进行地形测量的时候，需要结合相应的比例尺进行分析，常用的比例尺有：1：1000.1：2000.1：5000等。在传统的测量技术中，比例尺越大，测绘结果的精准度就越低，不利于地形测量结果准确性的提升，还需要结合地质勘测现场的实际情况选择最佳的比例尺。然而，GPS-RTK测量技术的合理使用能有效改善传统测量技术在使用过程中的劣势，结合先进的数字化来提升测量过程中的精准度，尽可能降低测量过程中存在的误差。

3.4剖面测量

传统的测量技术的剖面测量非常繁琐，不仅需要对剖面方向上的地质点、工程点、地貌点等平面位置和高度进行测量，还需要结合测量结果进行剖面计算和剖面图的绘制，稍有不慎就会增加测量结果的误差。使用GPS-RTK测量技术能够进一步简化传统测量技术中剖面测量的步骤，在剖面计算和剖面图绘制方向的效率有所提升。

四、结束语

综上分析可知，目前，GPS测量技术在地质勘查领域中的应用具有绝对的优势，与传统的测量技术相比，其测量的精准度有了很大的提升，在一定程度上降低了测量基础设施的成本，进一步提高地质勘查中的测量效率，为地质勘查工作者的测量工作提供了很多的便利，在地质勘查领域中具有广阔的发展前景。

参考文献：

[1]黄建学.GPS-RTK测量技术在地质勘查中的应用[J].测绘与空间地理信息，2014，37（11）：131-134.

[2]徐志新.GPS测量技术在地质勘查中的应用[J].价值工程，2014，33（17）：74-75.