GPS與傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)在地質(zhì)勘察中應(yīng)用比較

劉偉

[摘要]隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和地質(zhì)勘察科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，越來(lái)越多先進(jìn)的地質(zhì)勘查技術(shù)在實(shí)際工程勘察工作中發(fā)揮著重要的作用。本文主要介紹了一種新型地質(zhì)勘查技術(shù)即GPS-RTK技術(shù)，以及將該技術(shù)與傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)在地質(zhì)勘察應(yīng)用上進(jìn)行了一定的比較，以突出GPS技術(shù)在地質(zhì)勘察中的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)。

[關(guān)鍵詞]地質(zhì)勘察 GPS-RTK 傳統(tǒng)測(cè)量

[中圖分類號(hào)] TM93[文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)] 1000-405X（2014）-7-177-1

0前言

隨著地質(zhì)勘察技術(shù)的不斷更新，以GPS測(cè)量技術(shù)為主導(dǎo)的地質(zhì)測(cè)量手段已經(jīng)逐漸被廣泛運(yùn)用到地質(zhì)勘察工作中。在地質(zhì)勘查過程中需要對(duì)所勘察區(qū)進(jìn)行控制測(cè)量、地形測(cè)量、地質(zhì)勘探工程測(cè)量等一系列地質(zhì)測(cè)量工作，在應(yīng)用傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)時(shí)往往采用經(jīng)緯儀、平板儀、全站儀等大型測(cè)量設(shè)備來(lái)進(jìn)行相關(guān)的測(cè)量測(cè)繪，其工作量大且勘探工作復(fù)雜、進(jìn)度遲緩，利用GPS技術(shù)可以有效的解決測(cè)繪過程中的一系列問題。

1GPS-RTK技術(shù)的測(cè)量原理

RTK技術(shù)即根據(jù)載波相位觀察值的動(dòng)態(tài)變化來(lái)進(jìn)行實(shí)時(shí)定位技術(shù)，它是以GPS技術(shù)為基礎(chǔ)并進(jìn)行一定的改革創(chuàng)新后所衍生出的一種新型技術(shù)。GPS-RTK技術(shù)是通過衛(wèi)星信號(hào)來(lái)進(jìn)行相關(guān)地質(zhì)勘查工作，該技術(shù)一般利用兩臺(tái)及以上的GPS接收機(jī)來(lái)接收相關(guān)信號(hào)，將一臺(tái)GPS接收機(jī)安置在已知或未知點(diǎn)上，其余的則作為移動(dòng)站?；赗TK作業(yè)模式的基準(zhǔn)站及移動(dòng)站需要至少同時(shí)跟蹤到五顆衛(wèi)星，基準(zhǔn)站主要對(duì)可見衛(wèi)星進(jìn)行不間斷的觀測(cè)并將相關(guān)定位坐標(biāo)數(shù)據(jù)及采集到的GPS觀測(cè)值利用無(wú)線電傳輸設(shè)備傳送到地面觀測(cè)站，通過相關(guān)計(jì)算、處理最終求得三維坐標(biāo)。

2GPS-RTK與傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)在地質(zhì)測(cè)量上的應(yīng)用比較

2.1地形測(cè)量

在地質(zhì)勘探以及礦山規(guī)劃設(shè)計(jì)等地質(zhì)工作中，高質(zhì)量現(xiàn)勢(shì)大比例尺地形圖是其測(cè)繪要點(diǎn)并決定著勘探工作能否順利的進(jìn)行。傳統(tǒng)的測(cè)圖工作量大且繪圖質(zhì)量不高，其具體操作過程是首先要在勘察區(qū)域建立復(fù)雜的控制網(wǎng)絡(luò)，然后在控制網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上繼續(xù)加密控制點(diǎn)，接著按照加密的控制點(diǎn)來(lái)布設(shè)相關(guān)圖根點(diǎn)并安裝相關(guān)設(shè)備進(jìn)行碎部測(cè)量，最后再來(lái)進(jìn)行地形圖繪制工作。期間所利用到的設(shè)備包括：經(jīng)緯儀、平板儀、塔尺、測(cè)距儀、全站儀、棱鏡等，繪圖工作對(duì)這些設(shè)備儀器的要求非常高且都要嚴(yán)重依賴高密度控制點(diǎn)，其勘探工作的勞動(dòng)量大、工期緩慢、精度低而且對(duì)施工人員的數(shù)量也有相當(dāng)大的需求。

采用新型GPS-RTK測(cè)量技術(shù)時(shí)，可以直接跨過“加密控制”這個(gè)步驟而直接進(jìn)行碎步測(cè)量工作，對(duì)于基準(zhǔn)站的設(shè)置方面也有多種選擇，既可以設(shè)置在控制點(diǎn)上還可以設(shè)置在用于接收衛(wèi)星信號(hào)即無(wú)線通訊的未知點(diǎn)上，一個(gè)基準(zhǔn)站可以同時(shí)滿足多個(gè)流動(dòng)站進(jìn)行數(shù)據(jù)采集工作，值得一提的是一個(gè)流動(dòng)站只需要一名工作者，其主要工作是獲取碎部點(diǎn)的平面坐標(biāo)及相關(guān)高程，并且按照所記錄的點(diǎn)的相關(guān)特征編碼和屬性來(lái)建立碎部點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)，最后通過CASS繪圖軟件來(lái)繪制精度高的地形圖。在地質(zhì)測(cè)量方面，GPS-RTK技術(shù)有明顯的數(shù)字化優(yōu)勢(shì)，其工作量大大小于傳統(tǒng)測(cè)量，此外在速度、精準(zhǔn)度、測(cè)量工程用時(shí)等方面也具有明顯優(yōu)勢(shì)。

2.2控制測(cè)量

傳統(tǒng)測(cè)量工作是建立在國(guó)家等級(jí)的控制點(diǎn)基礎(chǔ)上，通過測(cè)角網(wǎng)、測(cè)邊網(wǎng)、導(dǎo)線網(wǎng)、邊角網(wǎng)、側(cè)角交會(huì)等方式來(lái)進(jìn)行。在控制測(cè)量過程中要嚴(yán)格布設(shè)控制點(diǎn)的位置，其必須要達(dá)到所要求的通視條件，整個(gè)測(cè)量過程還會(huì)受到氣象、時(shí)間等自然因素的限制。采用傳統(tǒng)控制測(cè)量需要比較大的經(jīng)費(fèi)投入，然而其耗費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)且精準(zhǔn)度往往達(dá)不到要求。

GPS在高程控制網(wǎng)的建設(shè)方面有明顯的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)具有全天候、高精度等特點(diǎn)，因此在平面控制網(wǎng)建立方面已經(jīng)基本取代了傳統(tǒng)的測(cè)量方式而成為當(dāng)前的主要手段。例如我國(guó)某單位在非洲的一個(gè)地質(zhì)勘探工程中，旱季、雨季分別需要完成非常大的測(cè)量工作量，為此相關(guān)工程技術(shù)人員通過采用12臺(tái)GPS接收機(jī)來(lái)在比較緊張的時(shí)間內(nèi)快速、高質(zhì)量的完成相關(guān)工作并建立起控制網(wǎng)，從而為后來(lái)的地質(zhì)勘探網(wǎng)布設(shè)、地質(zhì)工程測(cè)量等相關(guān)工作的開展提供了可靠依據(jù)，為在規(guī)定時(shí)間內(nèi)順利高質(zhì)量的完成合同約定打下了穩(wěn)固基礎(chǔ)。

2.3地質(zhì)勘察工程測(cè)量

傳統(tǒng)的地質(zhì)勘查測(cè)量主要包括勘探網(wǎng)、勘探線剖面、礦區(qū)勘界等測(cè)量，通過控制點(diǎn)利用光電測(cè)距極坐標(biāo)法和經(jīng)緯視距極坐標(biāo)法來(lái)完成勘探線端點(diǎn)、工程點(diǎn)以及剖空點(diǎn)等的布設(shè)，然后利用側(cè)角交會(huì)方法來(lái)實(shí)施測(cè)量，整個(gè)操作程序繁雜且易出現(xiàn)差錯(cuò)，無(wú)法達(dá)到相應(yīng)的精準(zhǔn)度，最終成果成圖質(zhì)量較低，因而無(wú)法保障地質(zhì)勘查工作的需求。

將GPS-RTK技術(shù)運(yùn)用到工程測(cè)量后可以將復(fù)雜的工程簡(jiǎn)單化，且有效的解決精度低的問題。因?yàn)槭褂肎PS技術(shù)時(shí)，一個(gè)基準(zhǔn)站可以保證多個(gè)移動(dòng)站進(jìn)行相應(yīng)的地位測(cè)量工作，且在RTK技術(shù)的使用上通過利用其線放樣功能來(lái)進(jìn)行勘探網(wǎng)及勘探線剖面的測(cè)量，從而有效的解除了勘探線上障礙物對(duì)測(cè)量工作的影響。例如在上述所述該單位在進(jìn)行地質(zhì)勘查工程測(cè)量中，通過20臺(tái)GPS接收機(jī)在短短幾個(gè)月的旱季中完成了所設(shè)定的控制測(cè)量和地形測(cè)量，總勘探線剖面測(cè)量達(dá)到1580千米、鉆孔定測(cè)達(dá)到4000多個(gè)，其勘探成果在世界地質(zhì)勘探界引起了轟動(dòng)性的效應(yīng)。

3GPS-RTK技術(shù)的技術(shù)特點(diǎn)

通過對(duì)比傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)在地質(zhì)勘察中的實(shí)際應(yīng)用，可以總結(jié)GPS測(cè)量技術(shù)的特點(diǎn)如下：①大大提高了工作效率，解決了傳統(tǒng)測(cè)量中勞動(dòng)量大、工期長(zhǎng)、工程操作復(fù)雜等問題。②精準(zhǔn)度高，GPS技術(shù)采用信號(hào)數(shù)字化處理方式不僅減小了工作量還大大減小了測(cè)量誤差，精確度能夠達(dá)到厘米級(jí)。③操作簡(jiǎn)單、便于管理，在利用該技術(shù)進(jìn)行測(cè)量工作時(shí)采用自動(dòng)化技術(shù)來(lái)進(jìn)行地質(zhì)測(cè)量繪圖工作，通過簡(jiǎn)單的操作來(lái)有效避免了復(fù)雜的繪圖工作。④受環(huán)境因素影響較小，可以全天候、高精度的測(cè)量。

4結(jié)論

在地質(zhì)勘查工作中GPS測(cè)量技術(shù)與傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)相比具有經(jīng)濟(jì)、操作方便、精度高等優(yōu)勢(shì)，然而GPS技術(shù)也存在著一些局限性，例如較容易受到太陽(yáng)黑子、強(qiáng)磁場(chǎng)等因素的干擾，在今后的地質(zhì)勘查工作發(fā)展中要不斷完善GPS技術(shù)，從而全面應(yīng)用GPS技術(shù)來(lái)進(jìn)行高效準(zhǔn)確的地質(zhì)勘查工作。

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