祝云龍　鄧彩　李文彬

[摘要]隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的腳步不斷加快，我國(guó)的礦產(chǎn)資源也面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，地質(zhì)勘探行業(yè)以及地質(zhì)勘探市場(chǎng)的不斷發(fā)展，也在一定程度上對(duì)地質(zhì)調(diào)查測(cè)繪工作提出了更為嚴(yán)格的要求。當(dāng)前，在地質(zhì)勘查中采用GPS測(cè)量方法在提高測(cè)量總效率上發(fā)揮著巨大作用。基于此，本文主要對(duì)地質(zhì)勘查中GPS技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

[關(guān)鍵詞]地質(zhì)勘查 GPS技術(shù) 應(yīng)用

[中圖分類號(hào)] P5 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)] 1000-405X（2015）-8-157-2

地質(zhì)勘測(cè)人員在進(jìn)行實(shí)際的地質(zhì)工作中，要嚴(yán)格把控關(guān)于勘探的定位、測(cè)量與地形圖的實(shí)際測(cè)繪工作。由于控制量相對(duì)比較密集，因而如果光線較為充足的話，我們可以選擇常規(guī)方式像交會(huì)法、三維坐標(biāo)法進(jìn)行測(cè)量。在對(duì)地質(zhì)的不同階段進(jìn)行實(shí)地測(cè)量時(shí)，測(cè)控點(diǎn)的數(shù)量與實(shí)現(xiàn)條件都會(huì)直接或間接地對(duì)野外測(cè)量的實(shí)際結(jié)果造成一定的干擾，但如果可經(jīng)測(cè)控點(diǎn)的數(shù)量過(guò)少亦或是光線過(guò)暗的話也會(huì)給實(shí)際測(cè)量工作帶來(lái)嚴(yán)重的阻礙與影響，因此，要想增強(qiáng)測(cè)量工作的準(zhǔn)確性與實(shí)效性，進(jìn)行合理的人員調(diào)動(dòng)與最大限度地發(fā)揮測(cè)量?jī)x器的實(shí)際作用是其中最為重要的舉措。

1 GPS系統(tǒng)簡(jiǎn)介

1.1 GPS技術(shù)的概念

GPS也就是全球定位系統(tǒng)的英文縮寫。GPS測(cè)量技術(shù)因?yàn)槠渚哂袦?zhǔn)確、快速且高效等優(yōu)點(diǎn)而在地質(zhì)勘探中發(fā)揮著巨大作用，比如它可為地質(zhì)勘探提供點(diǎn)、線、面相結(jié)合的精確三維坐標(biāo)信息圖。全球定位系統(tǒng)的組成成分有三個(gè)：空間衛(wèi)星星座、地面監(jiān)控站、用戶設(shè)備。全球定位系統(tǒng)工作的原理是通過(guò)衛(wèi)星定位連續(xù)不斷地向系統(tǒng)發(fā)送自身的星歷參數(shù)與時(shí)間信息，用戶接收到這些信息后經(jīng)過(guò)細(xì)致的計(jì)算，算出接收機(jī)的三維位置、三維方向、運(yùn)動(dòng)速度以及時(shí)間信息等。全球定位系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢(shì)：一是精確度高；二是效率高；三是功能多樣化；四是可操作性強(qiáng)等。它的成功應(yīng)用一方面可以使地質(zhì)勘探具有一定的靈活性，在很大程度上降低了地質(zhì)勘探的人力、資金的花費(fèi)，另一方面也不同程度的強(qiáng)化了我國(guó)地質(zhì)勘探事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

1.2 GPS技術(shù)的特點(diǎn)

（1）它不需要通過(guò)GPS測(cè)量站之間進(jìn)行測(cè)量，因?yàn)閮烧局虚g沒有任何障礙物，在實(shí)際測(cè)量中只需要確定一點(diǎn)就能實(shí)現(xiàn)選點(diǎn)工作的便捷性與靈活性。（2）GPS技術(shù)的準(zhǔn)確性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的測(cè)量方式。（3）觀察時(shí)間短。近幾年來(lái)隨著GPS測(cè)量技術(shù)的深入發(fā)展，GPS在靜態(tài)測(cè)量時(shí)每個(gè)站僅僅只需20分鐘，而對(duì)于動(dòng)態(tài)定位測(cè)量，則只需要幾秒鐘。（4）GPS技術(shù)可實(shí)現(xiàn)三維坐標(biāo)的測(cè)量部位，并且具有較高的精準(zhǔn)性，同時(shí)還提供三維坐標(biāo)在一定條件下具有高度的精度，目前，GPS水準(zhǔn)可達(dá)到第四級(jí)的測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)要求。（5）GPS測(cè)量?jī)x器可操作性強(qiáng)。隨著GPS接收器的自動(dòng)化水平越來(lái)越高，觀察員只需要簡(jiǎn)單地設(shè)置引導(dǎo)參數(shù)，接收器就能完成自動(dòng)化地觀察并做好準(zhǔn)確記錄。（6）全天候作業(yè)。GPS觀測(cè)可在一天24小時(shí)內(nèi)的任何時(shí)間進(jìn)行功能多、范圍廣的勘測(cè)，完全不受陰雨天氣、黑夜等氣候的影響。

2 GPS技術(shù)在地質(zhì)勘查中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

GPS可以應(yīng)用于規(guī)模較小的地質(zhì)測(cè)繪中，也可以進(jìn)行小規(guī)模的地球物理與地球化學(xué)的分銷網(wǎng)絡(luò)。主要代表儀器有：小博士、GPS探險(xiǎn)家。對(duì)于手持GPS坐標(biāo)系統(tǒng)，它的參數(shù)要求必須為其設(shè)置單獨(dú)的調(diào)查區(qū)域局部坐標(biāo)系統(tǒng)參數(shù)。要想最有效的確保手持GPS坐標(biāo)系統(tǒng)的精確化，在每天作業(yè)前要選擇與一個(gè)固定點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確校正。GPS技術(shù)可實(shí)現(xiàn)三維坐標(biāo)的測(cè)量部位，并且具有較高的精準(zhǔn)性，同時(shí)還提供三維坐標(biāo)在一定條件下具有高度的精度，目前，GPS水準(zhǔn)可達(dá)到第四級(jí)實(shí)物測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)要求。

3地質(zhì)勘查中GPS技術(shù)的具體應(yīng)用

3.1地質(zhì)勘查中利用GPS技術(shù)進(jìn)行野外數(shù)據(jù)的采集

（1）籌備階段。PROMARK-X型接收機(jī)是GPS接收機(jī)中的一類，其在使用前必須進(jìn)行初始化處理，初始化結(jié)束后可在300英里范圍內(nèi)進(jìn)行移動(dòng)，這時(shí)不必進(jìn)行初始化就可以正常測(cè)量。因?yàn)槠鋵?shí)際的初始化已在所選取的當(dāng)前坐標(biāo)格式中已完成，那么這種型號(hào)的GPS接收機(jī)的有關(guān)缺省坐標(biāo)系統(tǒng)就是Lon/Lat。初始化結(jié)束后，相關(guān)負(fù)責(zé)人員還要建構(gòu)自定義相關(guān)坐標(biāo)系統(tǒng)。這種相關(guān)系統(tǒng)可以達(dá)到與Lon/Lat坐標(biāo)進(jìn)行自由轉(zhuǎn)換的目的。在使用GPS技術(shù)進(jìn)行地質(zhì)勘查中一般需要具備至少兩臺(tái)以上的GPS接收機(jī)，一臺(tái)被用作基站，另一臺(tái)主要作為流動(dòng)站。不管是當(dāng)作基站的接收機(jī)還是流動(dòng)站的GPS接收機(jī)在接受相關(guān)信號(hào)都要在數(shù)據(jù)采集結(jié)束后方可進(jìn)行，這樣才能對(duì)數(shù)據(jù)做細(xì)致的分析，并準(zhǔn)確獲得毫米或者厘米級(jí)的相關(guān)測(cè)量坐標(biāo)。因而，地質(zhì)勘探人員在進(jìn)行野外作業(yè)之前，必須對(duì)即將使用的每一臺(tái)GPS接收機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)全面的自定義坐標(biāo)系統(tǒng)與初始化設(shè)置，以實(shí)現(xiàn)同步的目的。（2）野外基站位置的選取。一般情況下，礦產(chǎn)地質(zhì)勘查的工作區(qū)大都處于山區(qū)、密林等地方，條件比較艱苦。因而在選擇野外基站時(shí)，我們必須找到通視條件良好，方便進(jìn)行衛(wèi)星信號(hào)采集的區(qū)域，通常對(duì)山頂以及相對(duì)開闊的地段要求比較高，而且對(duì)基站實(shí)際位置的相關(guān)控制點(diǎn)有著嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，要具有一定的精確度。精度值要求的越高，其差分值的實(shí)際精度要求也會(huì)愈加嚴(yán)格。當(dāng)前，進(jìn)行高精度結(jié)算的主要依托點(diǎn)在于對(duì)移動(dòng)站所進(jìn)行記錄的原始數(shù)據(jù)和基準(zhǔn)站所進(jìn)行的記錄的一些原始坐標(biāo)數(shù)據(jù)。而且關(guān)于這兩組數(shù)據(jù)也有明確的要求，即都要來(lái)自于同一個(gè)記錄時(shí)間點(diǎn)，如果不一致的話很可能對(duì)高精度的相關(guān)解算造成一定的影響。因而在進(jìn)行野外采集數(shù)據(jù)工作時(shí)，無(wú)論是動(dòng)態(tài)測(cè)量亦或是靜態(tài)測(cè)量，建立基站是必不可少的中心環(huán)節(jié)。（3）野外流動(dòng)站數(shù)據(jù)搜集工作。對(duì)PROMARK-X型的 GPS在進(jìn)行高精度的數(shù)據(jù)位置采集時(shí)，其流動(dòng)站的數(shù)據(jù)采集在進(jìn)行差分之后，其實(shí)際的處理結(jié)果的精度好壞直接關(guān)系著其衛(wèi)星高度角、可視衛(wèi)星實(shí)際數(shù)目、衛(wèi)星的相關(guān)幾何分布以及基線的情況。進(jìn)行數(shù)據(jù)搜集的時(shí)候，必須具有充足的衛(wèi)星信號(hào)才可以進(jìn)行采集，而且其觀測(cè)相關(guān)數(shù)據(jù)的具體事件要距離其基站有一定的距離，并且距離不同，其所需要數(shù)據(jù)采集時(shí)間也是有差異的。如果距離基站在1000 m以內(nèi) ，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集則大約 15 min以上；如果距離其基站在5000 m以內(nèi)，則數(shù)據(jù)采集需要30 min以上；當(dāng)距離其基站在10 km以內(nèi)，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集需要45 min以上。當(dāng)距離基站再遠(yuǎn)的話，就不能準(zhǔn)確的測(cè)量其精確度，此種方法也不適用。

3.2地質(zhì)勘查中對(duì)GPS觀測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理

對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)的相關(guān)差分處理指的是首先將GPS在野外所采集的相關(guān)數(shù)據(jù)，運(yùn)用最佳的方式來(lái)進(jìn)行差分，然后將其規(guī)劃到橢球面中，最后將其投影至所篩選的平面上，以取得相關(guān)觀測(cè)點(diǎn)。這一項(xiàng)工作要能順利實(shí)施需要下載采集數(shù)據(jù)以及差分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行解算。相關(guān)數(shù)據(jù)的差分結(jié)算作為整個(gè)相關(guān)工作的中心階段，因而在解算的任一環(huán)節(jié)存在問(wèn)題都會(huì)影響整個(gè)工作的順利開展。所以地質(zhì)勘查人員在進(jìn)行結(jié)算的時(shí)候，應(yīng)該仔細(xì)認(rèn)真，高度重視，將各項(xiàng)相關(guān)參數(shù)的數(shù)據(jù)都要進(jìn)行正確的輸入，并且其控制點(diǎn)的相關(guān)坐標(biāo)保留在小數(shù)點(diǎn)后的四位，從而確保差分之后的精確度。MSTR系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的過(guò)程可分為以下幾步：第一，先正常運(yùn)行MSTR系統(tǒng)，繼而再選取文件菜單，添加新任務(wù)并設(shè)置新任務(wù)的名稱，完成之后點(diǎn)擊確定。第二，選擇差分計(jì)算實(shí)際界面之后再選擇基站，并進(jìn)行添加相關(guān)基站文件。第三，選擇橢球投影的相關(guān)設(shè)置窗口，并將其設(shè)置在2D，接下來(lái)選取其投影的實(shí)際類型記作TM，在選擇中央經(jīng)線上選取為測(cè)區(qū)的相關(guān)中央經(jīng)線，亦或是選取東偏500000.00。第四，要注意在選擇Userdefined之后在選取橢球參數(shù)的相關(guān)設(shè)置界面，并在里面選取橢球的相關(guān)長(zhǎng)半軸為6378245之后點(diǎn)擊確定。第五，點(diǎn)擊Configuration之后選擇控制點(diǎn)，并且輸入坐標(biāo)、點(diǎn)名以及高程。第六，返回Configuration的相關(guān)界面后選取厘米解，完成后點(diǎn)擊Computer，最后求得其實(shí)際的結(jié)算結(jié)果。

4結(jié)束語(yǔ)

總之，在地質(zhì)勘測(cè)中使用GPS技術(shù)具有重要的作用，并且已成為地質(zhì)勘探的主要技術(shù)手段。隨著GPS技術(shù)的不斷發(fā)展，其應(yīng)用前景也變得越來(lái)越廣泛，相關(guān)部門對(duì)此也高度重視。在GPS技術(shù)中，因?yàn)槠渚哂芯珳?zhǔn)性、測(cè)量時(shí)間短、效率高而且可以進(jìn)行全天候的測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)，使其在地質(zhì)勘查的每個(gè)階段都能滿足相關(guān)的技術(shù)要求，一方面可以節(jié)省工程勘查的人力與物力，另一方面還可以最大限度的提高工程勘探的實(shí)效性。此外，還能不斷挖掘地質(zhì)勘探人員自身潛力的發(fā)展，有效促進(jìn)地質(zhì)勘查事業(yè)的大力發(fā)展。所以，在地質(zhì)勘探中，使用GPS技術(shù)進(jìn)行高等級(jí)控制網(wǎng)的測(cè)量，是實(shí)現(xiàn)地質(zhì)勘探工作高效率完成的根本保證，也是實(shí)現(xiàn)其在地質(zhì)勘探領(lǐng)域進(jìn)一步得到廣泛應(yīng)用的有效保證。

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