靜態(tài)GPS定位在地質(zhì)勘探中的應(yīng)用研究

摘 要:GPS技術(shù)誕生后其應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，伴隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展及信息化程度的不斷提高，我國在地質(zhì)勘探領(lǐng)域引入GPS定位技術(shù)之后極大程度地提高了測繪的準(zhǔn)確性以及地質(zhì)勘探工作的效率，尤其在地質(zhì)勘探鉆孔定位中的應(yīng)用。自引入靜態(tài)GPS以后，勘探工作中測繪技術(shù)可謂是進(jìn)入了一個(gè)新的時(shí)代。本文介紹了靜態(tài)GPS在礦山地質(zhì)勘探中的主要優(yōu)點(diǎn)，討論了靜態(tài)GPS發(fā)展的趨勢，簡單說明了靜態(tài)GPS定位技術(shù)在地質(zhì)勘探中應(yīng)用的必要性。

關(guān)鍵詞:靜態(tài)GPS 地質(zhì)勘探 應(yīng)用

中圖分類號(hào):P228文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2012)03(a)-0086-01

1 靜態(tài)GPS的應(yīng)用背景及發(fā)展前景

GPS 是英文Global Positioning System(全球定位系統(tǒng))的簡稱，中文簡稱“球位系”，它是由美國水陸空聯(lián)合研制的新一代的衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)，于1994年全面建成。GPS系統(tǒng)的組成是由GPS星座、地面監(jiān)控站和用戶接收器，操作簡單，精度高，作業(yè)時(shí)間短，受到影響的因素較少。

2 靜態(tài)GPS定位對(duì)礦山地質(zhì)勘探的重要意義

(1)定位是礦山勘探或礦井地質(zhì)勘探整個(gè)工作重要一環(huán)，地表及井下布置鉆孔，井下礦體(層)位置、構(gòu)造位置以及其它地質(zhì)信息位置的確定在整個(gè)地質(zhì)勘探等工作中都需要精確的定位。

布置鉆孔力求最短的距離，最好的時(shí)間，最佳的地質(zhì)效果。無論地表或是井下(地下)，由于地形、地貌多變，礦體(層)及地質(zhì)構(gòu)造等地質(zhì)因素變化也是無規(guī)律的，地質(zhì)勘探定位工作量大，測試點(diǎn)多，定位工作力求準(zhǔn)確。

(2)通過靜態(tài)GPS定位系統(tǒng)對(duì)開采礦山的勘測，可以優(yōu)化采區(qū)范圍，操作比傳統(tǒng)技術(shù)更簡單、迅速，節(jié)省時(shí)間和人力的投入并減少工程施工的盲目性。利用先進(jìn)的靜態(tài)GPS定位技術(shù)能夠快速準(zhǔn)確的查明采區(qū)地質(zhì)構(gòu)造的發(fā)育情況，獲得地質(zhì)情況的全部信息，包括更加詳細(xì)的礦體地質(zhì)資料。在井下開采過程中，地應(yīng)力在礦體(層)中不斷匯聚，同一應(yīng)力場中各部分的應(yīng)力不均衡，不規(guī)范的采掘會(huì)破壞的原來的應(yīng)力平衡，使記憶形成的參與應(yīng)力突然釋放，進(jìn)而引起坍塌、帽頂?shù)犬惓?，給采掘生產(chǎn)帶來極大的安全威脅，而先進(jìn)的靜態(tài)GPS定位技術(shù)可以利用三維地震勘探技術(shù)控制小構(gòu)造的發(fā)育情況，可以起到預(yù)測作用，防治隱患，三維地震勘探技術(shù)可以有效的減少突發(fā)事件的發(fā)生，提高了礦井勘探工作的安全性。

3 靜態(tài)GPS在礦井地質(zhì)勘探鉆孔定位及復(fù)測中的應(yīng)用

靜態(tài)GPS技術(shù)在礦井地質(zhì)勘探鉆孔定位時(shí)，通過偽距法定位，避免了過去復(fù)雜的操作流程，通過載波相位測量等數(shù)據(jù)處理準(zhǔn)確的定位，偽距法定位的結(jié)果精準(zhǔn)可靠，是目前定位操作中最先進(jìn)、最優(yōu)越的技術(shù)。

靜態(tài)GPS技術(shù)在礦井地質(zhì)勘探時(shí)復(fù)測速度很高，復(fù)測的速度主要由初始化所需時(shí)間決定，而初始化所需時(shí)間是指開始測試時(shí)GPS整個(gè)數(shù)據(jù)處理工作，正式進(jìn)入測量工作中所需要的時(shí)間，其影響因素由接收機(jī)的性能及接收衛(wèi)星的數(shù)量和質(zhì)量等決定，在最短時(shí)間內(nèi)進(jìn)入測量工作中通常初始化所需時(shí)間20s一2ndn，工作衛(wèi)星的數(shù)量通常是3顆到7顆。

靜態(tài)GPS技術(shù)在礦井地質(zhì)勘探鉆孔定位復(fù)測應(yīng)用情況。

3.1 作業(yè)效率高

靜態(tài)GPS技術(shù)復(fù)測時(shí)，礦山工作網(wǎng)絡(luò)需要與國家控制網(wǎng)連接的礦區(qū)三角控制網(wǎng)連接，其工作半徑平均變長為4km左右，最長的邊長也在10km內(nèi)，靜態(tài)GPS工作半徑是在20km左右，滿足了靜態(tài)GPS工作半徑在數(shù)據(jù)處理時(shí)速度高和準(zhǔn)確。有3臺(tái)套儀器，每站1人來完成儀器操作、搬運(yùn)，每站工作40rain以上，基本可求得該站三維值，作業(yè)效率高。

3.2 定位精度高

靜態(tài)GPS技術(shù)應(yīng)用在礦區(qū)的工作范圍很廣，如用于地形測量、工程(點(diǎn))測量，又如用于礦體(層)界線、構(gòu)造位置、地質(zhì)觀測點(diǎn)、以及采樣點(diǎn)定位等。靜態(tài)GPS定位技術(shù)的應(yīng)用可避免由于工作范圍不夠所造成的數(shù)據(jù)誤差，其工作范圍達(dá)到2-5km，應(yīng)用靜態(tài)GPS技術(shù)在規(guī)程要求時(shí)間內(nèi)工作，得出平面高程精度在5mm內(nèi)，而且不存在誤差積累，應(yīng)用GPS觀測的精度要明顯高于一般的常規(guī)測量手段，GPS基線向量的相對(duì)精度一般在0.00001～0.000000001之間，這是GPS技術(shù)的優(yōu)越性，是普通測量方法難以達(dá)到的。

3.3 全天侯作業(yè)

靜態(tài)GPS技術(shù)的工作受限因素很少，它只需要滿足電磁波通視和對(duì)空間通視的要求，不受光線云層等環(huán)境因素的影響，不需要滿足光學(xué)通歸，因此在夜晚和多云的天氣也基本可以正常工作，提高了工作效率，和傳統(tǒng)測量相比，靜態(tài)GPS技術(shù)作業(yè)有著不可比擬的優(yōu)勢，幾乎可以實(shí)現(xiàn)全天侯作業(yè)。

3.4 內(nèi)業(yè)解算

靜態(tài)GPS內(nèi)業(yè)解算通常按照解算程序進(jìn)行4—6rain解算一組，方法簡單，數(shù)據(jù)清晰準(zhǔn)確。

3.5 選點(diǎn)靈活、不需要造標(biāo)、費(fèi)用低

靜態(tài)GPS測量，不要求測站間相互通視，選擇工作點(diǎn)空間大、靈活多變，不需造標(biāo)，節(jié)省了資金投入，有效的降低了布網(wǎng)所需要的費(fèi)用，應(yīng)用最先進(jìn)的技術(shù)而卻不需要過多的作業(yè)費(fèi)用。

4 靜態(tài)GPS定位技術(shù)在地質(zhì)勘測中的不足及改進(jìn)

4.1 傳播區(qū)域的誤差

靜態(tài)GPS測量是應(yīng)用電磁波的傳播，關(guān)鍵是在于對(duì)衛(wèi)星和接收機(jī)之間距離的準(zhǔn)確計(jì)算，距離是根據(jù)傳播時(shí)間和電磁波傳播的速度而定，而在時(shí)間確定之后，電磁波的傳播速度是不唯一的，電磁波在增空中和在大氣層中的傳播是不一樣的，在大氣層中信號(hào)要受到電離層和對(duì)流層的重重干擾，GPS系統(tǒng)只能對(duì)速度進(jìn)行平均計(jì)算，在某些具體區(qū)域GPS技術(shù)測量出來的結(jié)果肯定存在誤差。

4.2 GPS測量中選擇控制點(diǎn)位置的變化會(huì)直接影響到觀測點(diǎn)的精度

GPS測量數(shù)據(jù)是通過接受衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)經(jīng)過處理而得到點(diǎn)位坐標(biāo)，一般靜態(tài)GPS測量觀測點(diǎn)位置不變，選擇的控制點(diǎn)位置有可能在不同區(qū)域而變化，會(huì)有很多影響信號(hào)接受的因素出現(xiàn)并干擾信息的采集，這樣測定的坐標(biāo)點(diǎn)就可能出現(xiàn)誤差。

4.3 在地貌復(fù)雜的山區(qū)、林區(qū)工作時(shí)會(huì)出現(xiàn)誤差

GPS測量對(duì)信號(hào)的固定性要求很高，它的測量最適用于通視條件好、平穩(wěn)開闊的地方，若是在山區(qū)、林區(qū)以及地貌環(huán)境復(fù)雜的礦山中工作，過多障礙物如茂密的樹木、突兀的山峰的阻擋會(huì)影響信號(hào)的接收;深溝因懸崖、峭壁等阻擋容易接收不到信號(hào)或者接收到不可靠、不固定的信號(hào)，對(duì)數(shù)據(jù)產(chǎn)生誤差。

5 結(jié)語

靜態(tài)GPS定位在地質(zhì)勘探中的應(yīng)用擁有重要地位，已經(jīng)被很多勘探單位以及礦山所采用，其技術(shù)先進(jìn)，操作方法簡單，測量精度高、速度較快，可以滿足對(duì)礦山乃至礦井地質(zhì)勘探鉆孔定位的要求，與過去的測量技術(shù)相比，它的應(yīng)用使地質(zhì)勘探勘測技術(shù)上了一個(gè)臺(tái)階，提高了工作效率和數(shù)據(jù)的可靠性，為勘探礦山的高效、礦井的高產(chǎn)奠定了有力基礎(chǔ)。

①作者簡介:辛兆水，男。1967.12，青海西寧人，地質(zhì)工程師，常年從事野外地質(zhì)勘探及礦山地質(zhì)工作。