地質(zhì)勘探中的靜態(tài)GPS定位應(yīng)用研究

陳靜　秦向紅　朱永泰

摘 要：過去礦井地質(zhì)勘探鉆孔定位與復(fù)測需要利用測距儀、經(jīng)緯儀對邊角導(dǎo)線進(jìn)行測量，得到準(zhǔn)確的鉆孔位置，近年來隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，靜態(tài)GPS定位技術(shù)成為礦井勘探鉆孔及復(fù)測工作中一種新方法，憑借其工作強(qiáng)度小、投入人員少、不受地物限制等優(yōu)勢得到了廣泛應(yīng)用，當(dāng)前礦井地質(zhì)勘探鉆孔測定工作效率已經(jīng)提升了數(shù)倍?；诖耍恼聫牟煌嵌柔槍o態(tài)GPS定位技術(shù)在地質(zhì)勘探中的應(yīng)用展開了一系列分析。

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

GPS技術(shù)從開始誕生以后其應(yīng)用領(lǐng)域便一直在不斷擴(kuò)展，隨著近年來科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展以及當(dāng)前信息化程度的提升，我國地質(zhì)勘探工作中也開始引入了GPS定位技術(shù)，很大程度的提升了測繪工作的準(zhǔn)確性，同時地質(zhì)勘探工程的效率也得到了明顯提升，特別是在地質(zhì)勘探鉆孔定位中，引入靜態(tài)GPS以后，勘探測繪開始進(jìn)入到一個全新的領(lǐng)域，下面我們就地質(zhì)勘探中靜態(tài)GPS定位的應(yīng)用展開進(jìn)一步分析。

1 靜態(tài)GPS在地質(zhì)勘探鉆孔定位中應(yīng)用的背景

從靜態(tài)GPS出現(xiàn)一直到應(yīng)用只用了二十幾年的時間，進(jìn)一步普及用了十幾年的時間，雖然時間非常短，但是卻發(fā)揮出了非常大的潛力，全球定位系統(tǒng)是由美國研制的一種人造衛(wèi)星定位系統(tǒng)，主要由地面監(jiān)控站、GPS系統(tǒng)及用戶接收機(jī)所組成，大量實踐經(jīng)驗證明，GPS系統(tǒng)在工作中具有作業(yè)時間短、精度高、全天候作業(yè)等一系列優(yōu)點[ 1 ]。當(dāng)前GPS已經(jīng)在三維控制網(wǎng)、地形測量、道路測量等多領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。靜態(tài)GPS在勘探鉆孔定位中也具有明顯的優(yōu)越性，憑借其自身獨特的功能解決了很多測量工作中的難題，其靈活性非常強(qiáng)，不會受到地物、地形等方面因素的限制。

2 靜態(tài)GPS定位對礦山地質(zhì)勘探的意義

在礦山勘探工作中，定位是非常重要的一環(huán)，不管是布置鉆孔還是構(gòu)造位置的確定，都需要進(jìn)行精確的定位。布置鉆孔要求做到最短的距離、時間以及地質(zhì)效果。不管是地表還是地下，因為受到地貌條件、地形條件的影響都會體現(xiàn)出勘探定位工作量大、測試點多等問題。利用靜態(tài)GPS定位系統(tǒng)針對礦山進(jìn)行勘測，可以使采區(qū)范圍得到優(yōu)化[ 2 ]，與傳統(tǒng)技術(shù)相比顯得更加快速、簡單，還能節(jié)省人力和時間，減少工程施工過程中的盲目性，以獲得有關(guān)地質(zhì)情況的所有信息，其中包括非常詳細(xì)的礦體地質(zhì)資料。在開采過程中，地應(yīng)力會在礦層中不斷匯聚到一起，在同一應(yīng)力場中很多應(yīng)力可能并不均衡，不規(guī)范的采掘活動會使原來的應(yīng)力平衡受到破壞，進(jìn)而使參與應(yīng)力突然間釋放出來，這種情況下很容易會出現(xiàn)冒頂、坍塌等相關(guān)問題，為采掘工作帶來巨大的安全威脅，而利用靜態(tài)GPS定位技術(shù)中的三維地震勘探技術(shù)，可以對小構(gòu)造的發(fā)育情況進(jìn)行勘探，針對地質(zhì)情況進(jìn)行提前預(yù)測，可以有效減少突發(fā)事故的出現(xiàn)，大大提升了礦井勘探工作的有效性及安全性。

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

靜態(tài)GPS技術(shù)由初始化時間決定測量速度，而初始化時間又由接收機(jī)性能及接受衛(wèi)星數(shù)量及質(zhì)量決定，盡量在最短時間以內(nèi)展開測量工作，通常情況下初始化的時間為20s～2min，因此，在礦井地質(zhì)勘探過程中，靜態(tài)GPS技術(shù)的測量速度是非常高的。

3.1 作業(yè)效率高

利用靜態(tài)GPS技術(shù)展開復(fù)測時，需要將礦山工作網(wǎng)絡(luò)和礦區(qū)三角控制網(wǎng)相連接，其平均工作半徑大約為4km，同時靜態(tài)GPS工作半徑為20km，最長邊長約為10km[ 3 ]，靜態(tài)GPS工作半徑在處理數(shù)據(jù)時對精確性和速度的要求得到了充分的滿足。在實際工作中會用到3臺套儀器，每站設(shè)置1人進(jìn)行儀器的操作和搬運工作，每站工作會超過40rain，基本上可以得到該站的三維值，作業(yè)效率非常高。

3.2 定位精度較高

在礦區(qū)工作中靜態(tài)GPS技術(shù)的應(yīng)用范圍非常廣，例如工程測量、地形測量等工作中都可以用到靜態(tài)GPS技術(shù)。靜態(tài)GPS定位技術(shù)應(yīng)用以后，可以有效避免因為工作范圍不足而造成的數(shù)據(jù)誤差，大量工程實踐證明，其工作范圍可以達(dá)到2～5km，在規(guī)程要求的時間內(nèi)工作，利用靜態(tài)GPS技術(shù)得到的平面高程精度通常在5mm內(nèi)，且沒有誤差積累的現(xiàn)象存在，很明顯，利用GPS觀測的精度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般測量手段。此外，GPS基線向量相對精度在0.00001～0.000000001的范圍內(nèi)，這充分體現(xiàn)出了GPS在技術(shù)上的優(yōu)越性，這是一般測量技術(shù)不能達(dá)到的。

3.3 全天候作業(yè)

靜態(tài)GPS技術(shù)在工作過程中存在的受限因素非常少，通常情況下只要滿足空間通視、電磁波通視的要求即可，不會受到云層、光線等因素的影響，也不會考慮光學(xué)通歸的影響，所以在多云天氣或者夜晚也是可以正常工作的，不僅可以有效提升工作效率，同時和傳統(tǒng)測量技術(shù)相比，靜態(tài)GPS技術(shù)還存在很多不能比擬的優(yōu)勢，全天候作業(yè)也可以得到順利實現(xiàn)。

3.4 選點靈活、造價低

利用靜態(tài)GPS技術(shù)進(jìn)行測量，不需要滿足測站之間通視的要求，可選工作點的空間更大，具有靈活多變的特點，同時也不需要造標(biāo)，節(jié)省了大量的資金投資，布網(wǎng)的費用也得到了有效降低，雖然應(yīng)用了最先進(jìn)的技術(shù)，但是并不需要花費過多的費用。

3.5 內(nèi)業(yè)解算

利用靜態(tài)GPS技術(shù)進(jìn)行內(nèi)業(yè)解算，通常情況下需要按照解算程序?qū)?～6rain解算作為一組，其方法非常簡單，同時數(shù)據(jù)也非常準(zhǔn)確、清晰。

4 結(jié)語

綜上所述，在礦井地質(zhì)勘探鉆孔定位及復(fù)測工作中應(yīng)用靜態(tài)GPS技術(shù)，可以使工作效率提升幾倍。值得一提的是，在一些大面積勘探區(qū)，最好可以在勘探區(qū)中建設(shè)多個點（GPS），以滿足勘探區(qū)對控制精度的需要?？傊?，這種靜態(tài)GPS定位技術(shù)非常先進(jìn)，其操作方法也比較簡單，具有速度快、精度高等一系列特點，可以充分滿足當(dāng)前我國礦井地質(zhì)勘探鉆孔定位及復(fù)測工作的實際需求，值得進(jìn)行廣泛的推廣和應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

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[3] 屈國林，代慶禮，梁德玉.GPS全站儀在礦區(qū)地質(zhì)勘探工程測量中的控制應(yīng)用分析[J].電子測試，2013（8）：114-115.