淺析地質(zhì)測繪中GPS技術(shù)的運(yùn)用

■嚴(yán)勇哲

（西安地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)院 陜西西安710000）

淺析地質(zhì)測繪中GPS技術(shù)的運(yùn)用

■嚴(yán)勇哲

（西安地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)院 陜西西安710000）

GPS技術(shù)這是一種較為常見的衛(wèi)星定位系統(tǒng)，被較廣泛的應(yīng)用于地質(zhì)工程測繪中，測繪的結(jié)果具有相對較高的準(zhǔn)確性與全面性，有效的提高了我國地質(zhì)測繪水平，減少了相關(guān)工作人員的工作量，為我國地質(zhì)測繪事業(yè)帶來了福音。本文闡述了GPS技術(shù)的內(nèi)涵與特點(diǎn)，針對GPS具體應(yīng)用當(dāng)中相關(guān)的技術(shù)問題進(jìn)行了簡單的探討，為地質(zhì)工作人員提高了技術(shù)參考。

GPS技術(shù)地質(zhì)測繪工作應(yīng)用參考

1　引言

地質(zhì)測繪是一項(xiàng)綜合性的地質(zhì)工作，我國地勢復(fù)雜，地質(zhì)勘測的條件比較艱苦，地質(zhì)測量難度較大，近年來我國一直在對相關(guān)的地質(zhì)測繪技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，新測繪技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用提高了地質(zhì)測量的精度，加快了地質(zhì)工程測量向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的進(jìn)程。當(dāng)前，國家對地質(zhì)測繪工作日益重視起來，我國地質(zhì)災(zāi)害時常發(fā)生，也面臨著資源短缺的現(xiàn)狀，GPS技術(shù)的普及有利于提高測繪作業(yè)的效率，提高了地質(zhì)測繪的精準(zhǔn)度，也減少了人力與物資的成本，利用GPS技術(shù)可以快速獲得相關(guān)數(shù)據(jù)與分析結(jié)果，提高了數(shù)據(jù)的再次利用效率[1]。

2　 GPS技術(shù)概述

2.1GPS技術(shù)概述與原理

GPS技術(shù)是由美國國防部研發(fā)的，利用定位衛(wèi)星進(jìn)行全球定位、導(dǎo)航的系統(tǒng)，稱為全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)。功能的實(shí)現(xiàn)必須借助終端、傳輸網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控平臺三個方面，它能實(shí)現(xiàn)三位導(dǎo)航的功能。目前廣泛的運(yùn)用于大地測量、航空攝影測量、海洋測繪等方面，降低了工程測繪的強(qiáng)度及生產(chǎn)成本。

GPS技術(shù)是利用衛(wèi)星導(dǎo)航進(jìn)行距離和時間測量的過程，利用衛(wèi)星瞬間位置對已有數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，利用空間距離的基本原理進(jìn)行測量地點(diǎn)的確定，實(shí)現(xiàn)定位。當(dāng)?shù)孛娴挠脩羰褂玫慕邮諜C(jī)在四顆以上的衛(wèi)星控制下，可以通過載波與距離相互交接的計算進(jìn)行地點(diǎn)的三維坐標(biāo)定位。

2.2GPS技術(shù)的特點(diǎn)

GPS技術(shù)具有高精度的特點(diǎn)，能對測量進(jìn)行全天候的數(shù)據(jù)監(jiān)控，通過遙感影像圖和矢量圖的加載進(jìn)行準(zhǔn)確定位。GPS在300-1500m工程精密定位中，其平面位置誤差小于1mm，與ME-5000電磁波測距儀測定得邊長比較，其邊長較差最大為0.5mm，較差中誤差為0.3mm。

GPS技術(shù)在使用技術(shù)操作簡單，對人員的專業(yè)性技術(shù)要求不高，GPS接收機(jī)的體積也日益變小，使測量過程更為簡便；觀測時間較短，隨著科技的不斷發(fā)展與技術(shù)的改進(jìn)，目前GPS技術(shù)觀測所用的時間更加縮短，對于一般的定位只需要幾秒鐘；利用GPS技術(shù)進(jìn)行測量，沒有要求要每個觀測站互相之間實(shí)現(xiàn)通視的功能，只要根據(jù)數(shù)據(jù)測量來確定測量點(diǎn)位置，有效的減少了設(shè)立觀測站過程中所需的費(fèi)用，有利于測量工作的順利進(jìn)行，也不需要考慮觀測站的密集程度與分布情況，將選點(diǎn)的周期變短，三維坐標(biāo)定點(diǎn)方式也很大程度上提高了數(shù)據(jù)測繪的效率。

3　 GPS技術(shù)在地質(zhì)測繪工作中的具體應(yīng)用

3.1測定大地控制網(wǎng)點(diǎn)

地質(zhì)測繪工作中，一般對于沒有大比例尺寸的地區(qū)，需要建立起一個勘探區(qū)域控制網(wǎng)絡(luò)，這個網(wǎng)絡(luò)是由基線和勘探線組成的，作為基本空股指網(wǎng)絡(luò)[2]。利用分級布設(shè)的方式實(shí)現(xiàn)對GPS網(wǎng)絡(luò)的控制與調(diào)配，能有效的保證測量區(qū)域內(nèi)測量點(diǎn)的參考基礎(chǔ)，能夠?qū)Σ荚O(shè)的測量網(wǎng)絡(luò)中的結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制，形成長短邊結(jié)合的有力模式。這種方式的采用可以有效的減少邊緣誤差，提高數(shù)據(jù)處理結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3.2在水下地形測繪中的應(yīng)用

對于水下地質(zhì)測量過程，測量時要根據(jù)具體的水深與位置標(biāo)識，利用網(wǎng)絡(luò)與計算機(jī)進(jìn)行水下工作。傳統(tǒng)水下繪制過程利用的是經(jīng)緯儀等儀器，操作比較復(fù)雜，自動化程度低，不利于大范圍的地形測繪。而GPS技術(shù)不僅能夠引航測量船到需要的斷面航線上，還可控制終端的運(yùn)行與協(xié)調(diào)，完成測量點(diǎn)三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)的測量，并繪出水下地形圖。

3.3野外觀測的應(yīng)用

3.3.1選點(diǎn)

GPS技術(shù)對觀測站的通視沒有具體要求，也不需要考慮觀測站的密集程度與分布情況，在結(jié)果圖像的設(shè)置中沒有限制，具有較高的靈活性。尤其是在山區(qū)地質(zhì)勘測過程中，不必考慮測量布控，縮短了選點(diǎn)周期，節(jié)省了人力物力資源。因?yàn)镚PS技術(shù)的特殊性，在選點(diǎn)時候應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：(1)要控制與保持點(diǎn)位與水面的距離，避免多路徑效應(yīng)的發(fā)生對觀測產(chǎn)生影響；(2)選點(diǎn)應(yīng)盡量選在周圍的高度角15度以上，避免障礙物對觀測視角與結(jié)果造成一定的影響；(3)點(diǎn)位應(yīng)遠(yuǎn)離大功率、高壓設(shè)施，避免設(shè)備產(chǎn)生的電磁場對觀測信號進(jìn)行干擾與影響；(4)選點(diǎn)的位置要保證視野開闊，避免外界事物對觀測視野的影響。

3.3.2觀測

GPS測量過程中的GPS接收機(jī)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況在不同時段開啟，并對測量現(xiàn)場的經(jīng)緯度以及天氣實(shí)時狀態(tài)進(jìn)行及時的記錄，再通過詳細(xì)的計算得到測量數(shù)據(jù)與結(jié)果。在觀測站進(jìn)行觀測時間與間隔可以根據(jù)實(shí)際的測量情況而定，一般控制在幾個小時之間。

3.4數(shù)據(jù)處理

3.4.1觀測數(shù)據(jù)的預(yù)處理

GPS技術(shù)對觀測數(shù)據(jù)處理步驟分為預(yù)處理與詳細(xì)計算，預(yù)處理指的是對觀測結(jié)果與數(shù)據(jù)進(jìn)行初次的編輯與整理，為數(shù)據(jù)具體的分析與處理奠定了基礎(chǔ)。通過GPS技術(shù)對地質(zhì)進(jìn)行觀測的過程中，首先需要對原始收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到整體的數(shù)據(jù)范圍與概況，再通過基線向量等各種計算與預(yù)處理結(jié)果進(jìn)行比對與分析，最終得到精準(zhǔn)的測量結(jié)果。

3.4.2測量數(shù)據(jù)的處理

將預(yù)處理的結(jié)果作為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)與依據(jù)，利用觀測數(shù)據(jù)平差的計算來進(jìn)行觀測數(shù)據(jù)的最終計算。數(shù)據(jù)處理過程中首先由獨(dú)立的基線構(gòu)成閉合圖形，再通過方差的計算進(jìn)行觀測信息的計算與整理，GPS三維平差計算是建立在有效觀測量的前提下。我們可以采用定位定點(diǎn)的方式建立坐標(biāo)系，以基礎(chǔ)點(diǎn)的數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)與標(biāo)準(zhǔn)，對測量區(qū)域其他的高程進(jìn)行差值的計算，如果其他點(diǎn)的平均高程超過一定值，那么我們可以通過這個平均值來建立投影坐標(biāo)，當(dāng)測量區(qū)域距離子午線較遠(yuǎn)的時候，必須采用子午線作為坐標(biāo)系的中央子午線。

4　結(jié)束語

GPS技術(shù)在地質(zhì)測繪工作中的不斷普及的應(yīng)用，不僅提高了地質(zhì)測繪工作的效率，還加速了我國地質(zhì)測繪事業(yè)的發(fā)展。現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步也相應(yīng)的促進(jìn)了GPS技術(shù)功能的不斷提高，在地質(zhì)測繪作業(yè)中的優(yōu)越性也得到了更多的體現(xiàn)，GPS技術(shù)的不斷更新與發(fā)展為地質(zhì)測繪工作提供了高效、便利的途徑，為我國地質(zhì)事業(yè)的發(fā)展做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。

[1]郭嘉琨,張寧,鄭月.探討現(xiàn)代測繪技術(shù)在地質(zhì)測繪中的運(yùn)用問題及對策 [J].門窗, 2014,09:370-371.

[2] 趙宏亮. GPS 技術(shù)在地質(zhì)測繪中的應(yīng)用研究[J] . 科技風(fēng),2013,10:110.

F407.1[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-2-237-1