論當前水工環(huán)地質勘察中的技術及應用范圍

李世民

摘 要：近年來，隨著科技水平的不斷提升，先進的技術手段不僅縱向發(fā)展，而且也正在朝著多個領域橫向延伸，比如水工環(huán)地質勘察過程中逐漸引用了一些現(xiàn)代科技手段和方法。本文將對水工環(huán)地質勘察過程中應用的現(xiàn)代技術手段進行分析，并在此基礎上就這些先進勘察技術的應用范圍，談一下個人的觀點和認識，以供參考。

關鍵詞：水工環(huán)；地質勘察；技術；應用

中圖分類號：P624 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）08-0135-01

人們生產生活中的能源需求量不斷增大，全球范圍內出現(xiàn)了空間的能源危機現(xiàn)象，這對地質學領域尤其是地質勘探工作提出了更高的要求。在水工環(huán)地質勘察過程中，采用了很多先進的技術手段和方法，比如GPS技術、RTK技術以及TEM技術和GPR技術等，具體分析如下：

1 水工環(huán)地質勘察過程中的先進技術應用實踐

1.1 GPS技術

對于GPS技術而言，實際上就是一種衛(wèi)星定位技術，即將傳統(tǒng)的地面無線電信號發(fā)射臺，布設在衛(wèi)星上，并且利用衛(wèi)星運動，構建一套高效的衛(wèi)星定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)在地面上構建至少三個控制站，基于無線電測距交會機理，能夠清楚、準確的確定高空具體位置。

同理可知，只要利用三顆以上數(shù)量的衛(wèi)星及相關設施，即可利用已知空間，將地面上接收機的準確位置交會出來。接收機在實際應用過程中，某一特定的時間內，能夠同時接受多顆衛(wèi)星發(fā)射的信號，并且能夠準確的測量出接收機天線中心與衛(wèi)星之間的距離，而且可以準確計算出該時間點衛(wèi)星在高空位置的坐標，這樣即可利用交會法對測站點的位置進行準確計算。實踐中，利用GPS技術進行實時的動態(tài)測量，主要可采用以下方法[1]。即在基準站位置上布設一臺接收機，令接收機持續(xù)觀察可見衛(wèi)星，并且將觀測所得數(shù)據(jù)信息實時的向觀測站發(fā)送；觀察站上一旦接受到來自GPS的信號，就能夠通過無線電接收裝置，將基準站傳送的數(shù)據(jù)信息以及參數(shù)等準確接收和保存，同時基于GPS相對定位機理，將相對基準站基線的向量坐標計算出來；然后經已預先設定的坐標以及地方坐標系，實現(xiàn)參數(shù)的有效轉換，這樣即可精確以及實時顯示出急需的坐標。

以某地煤田開發(fā)勘查為例，采用了GPS技術進行控制測量。第一，資料收集與踏勘，選點與埋石。此次測量收集10個三角點和6個水準點，并且找到了保存較好的3個三角點和兩個水準點。第二，測網聯(lián)測。對基座嚴格檢查，使其光學對中器中誤差不超過2mm；利用合格的HD-V8 GPS接收機（4臺），基于GPS靜態(tài)定位測量法應用，按GPS E級網以邊連接和點連接相結合聯(lián)測；第三，測量高程控制點。高程擬合起算點為四等及以上精度點，而且起算點聯(lián)測嚴格按照四等水準精度操作。水準路線測量過程中，采用自動化安平水準儀，做平差后的高程誤差要求為0.6cm，高程閉合差-0.013cm。第四，數(shù)據(jù)處理。在進行數(shù)據(jù)處理時，采用的是全網平差方式，并且進行整體擬合。將接收機采集到的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)處理軟件包傳到計算機上，批處理以后，基線基本上符合要求；同時，結合同步以及異步環(huán)閉合差、基線指標進行綜合分析，對不合理者采用人工方式進行優(yōu)化處理。該種技術手段，在現(xiàn)代水工環(huán)地質勘察過程中的應用較為廣泛，而且取得了很好的應用效果。

1.2 RTK技術

RTK采用的是相位、偽距以及位置三種差分方式，由基準站進行數(shù)據(jù)的傳輸與改正，當流動站接受到改正的數(shù)以后，在改正測量結果，這樣即可精確的進行定位。在基準站上放置一臺RTK接收機，并且在流動站中布設另一臺、多臺接收機，從而實現(xiàn)流動站與基準站之間的同時接受GPS信號之目的。在此過程中，基準站將獲取的位置信息和數(shù)值信息進行對比，即可指導GPS差分的改正值；利用無線電數(shù)據(jù)，把GPS差分改正值傳送到流動站，以此來使其位置更加的精確。流動站工作過程中，可以使運動狀態(tài)，也可以是靜止狀態(tài)。傳統(tǒng)模式下的GPS，采用的是單點采集方式，然后GPS又進行了創(chuàng)新和改進，即為連續(xù)采集方式[2]。在目前很多水工環(huán)地質勘察工作中，該技術應用效果都非常的好，利用三維軟件包包路線偏移、噪聲濾波以及背景清除和頻率顫動等，有效的提高了水工環(huán)地質勘察工作水平。

1.3 TEM技術

該種技術，又稱為瞬變電磁法，早期應用于航空探物，目前國內引進和應用該技術手段的時間較短，很多精密技術有待進一步成熟。從應用實踐來看，這一技術手段在現(xiàn)代金屬礦地質勘測過程中應用較為廣泛，而且逐漸延伸到災害、工程以及環(huán)境勘測等領域。TEM技術利用了一系列的電磁設備和裝置，將脈沖電磁波借助回線造成的影響直接傳至地下，并且利用發(fā)送時間差，對二次渦流場等進行測算。比如，如果有異常二次場火災渦流場，則基本上斷定在這地區(qū)地下存在不均勻帶電地質體。值得一提的是，在TEM技術應用過程中，一定要注意地下介質對電磁場造成的影響，通過延長電磁波時間，讓其向深處擴散，并在此基礎上形成一個煙圈效應；與此同時，工作人員通過分析該效應，即可把握瞬變場的基本規(guī)律，為后續(xù)地質勘測工作提供依據(jù)。水工環(huán)地質勘察過程中的TEM技術應用，主要集中在兩個方面，即垂直磁偶源以及電偶源方法的應用，其中前者在實踐中的應用更為廣泛?；赥EM技術的分辨率高、陡峭地質敏感度強以及觀測精度高和地形限制性影響小等特點，在當前國內水工環(huán)地質勘察過程中得以廣范的應用。

1.4 GPR技術

地質雷達技術，即GPR技術，其可在10-1000MHz寬度范圍內的高頻時域電磁脈沖波協(xié)助下，對地質情況進行勘察和測量。在此過程中，地質雷達基于地面發(fā)射天線的效用，將電磁波發(fā)送至地下部分，然后經地下目標體再將其反射至地面上的接收天線，同時深入分析電磁波，即可對水工環(huán)地質形態(tài)進行準確分析。從應用實踐和效果來看，該種勘察技術具有短距離探測分辨率非常高等特點，在現(xiàn)代水工環(huán)地質測量過程中也得到了有效的應用和推廣。

對于地質雷達技術而言，其可實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的自動化處理，形成清晰的圖像，很容易識別出來，加之自身分辨率特別高、方便施工操作，所以廣泛應用在基巖面覆蓋層厚度以及起伏狀況和隱伏斷層勘察過程中。水工環(huán)地質勘察過程中，地質雷達應用效果顯著[3]。從GPR技術的應用實踐來看，該技術主要應用在短距離探測作業(yè)中，這有利于體現(xiàn)其應用優(yōu)勢。

2 水工環(huán)地質勘察過程中的技術應用小結

近年來，隨著城市化建設進程的加快，水工環(huán)地質勘察工作任務加重、工作難度增大，迫切要求提供水工環(huán)地質勘察技術水平。就目前應用效果較好的上述四種技術而言，TEM技術對異常地質體非常的敏感，而且橫向分辨率也比較高，其可應用在深度目標勘察過程中，特別是懸空勘察作業(yè)更適合；GPS技術，在解決社會問題以及城建問題方面，優(yōu)勢比較明顯，尤其在環(huán)境污染、土地利用以及地質災害和生產生活垃圾處理等領域，該技術展現(xiàn)出其優(yōu)勢。RTK技術，多應用在環(huán)境污染的檢測與防治、各種地質災害的調查工作中，GPR技術，在水工環(huán)地質勘察過程中的應用，主要應用在水庫壩體、防滲墻結構以及地下邊坡孤石和地下管道布設探測過程中，應用效果很好。

3 結語

總而言之，隨著信息技術的快速發(fā)展和水工環(huán)地質勘察工作水平的不斷提升，可采用的技術手段逐漸增加，而且各種技術手段和勘察方法都有其自身的應用優(yōu)勢。為此，筆者建議相關部門應當不斷優(yōu)化和升級信息技術，改進當前的水工環(huán)地質探測技術。實踐中可以結合利用多種技術手段，共同為水工環(huán)地質勘察工作服務，這有利于提高勘察質量和效率。

參考文獻

[1]李楠，趙丹，宋曉雨.當前水工環(huán)地質勘察中的技術及應用初探[J].黑龍江科技信息，2015，04（29）：17.

[2]劉在乾.水工環(huán)地質勘察中的技術及應用范圍淺析[J].低碳世界，2014，（21）：172-173.

[3]喬建偉.芻議水工環(huán)地質勘察中的技術和應用范圍[J].河南科技，2014，（09）：43.