GPS 測(cè)量技術(shù)在地質(zhì)找礦中的應(yīng)用分析

李芬

（黑河市愛(ài)輝區(qū)礦產(chǎn)資源項(xiàng)目服務(wù)中心，黑龍江 黑河 164300）

一、GPS 系統(tǒng)的概述

（一）GPS 的基本原理

GPS 定位的基本原理是根據(jù)高速運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星瞬間位置作為已知的起算數(shù)據(jù)，根據(jù)測(cè)量中的距離交會(huì)定點(diǎn)原理，來(lái)確定待測(cè)點(diǎn)的位置。GPS 起始于1958 年美國(guó)軍方的一個(gè)項(xiàng)目，1964 年投入使用。到1994 年，全球覆蓋率高達(dá)98%的24 顆GPS 衛(wèi)星星座己布設(shè)完成。

（二）GPS 的組成成分

1.GPS 地面監(jiān)控站。地面監(jiān)控站由一個(gè)主控站、三個(gè)注入站和五個(gè)監(jiān)測(cè)站組成，它的主要功能是進(jìn)行數(shù)據(jù)觀測(cè)然后將得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行導(dǎo)航傳送到相應(yīng)衛(wèi)星存儲(chǔ)器中，主控站將在監(jiān)控站得到的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，可以得到軌道參數(shù)和鐘差參數(shù)并將之轉(zhuǎn)換成導(dǎo)航電文，然后這些數(shù)據(jù)被傳送到注入站，在這里進(jìn)行數(shù)據(jù)的注入，接著導(dǎo)航電文就被傳送到相應(yīng)的存儲(chǔ)器中。

2.GPS 用戶設(shè)備。用戶設(shè)備由GPS 接收機(jī)、數(shù)據(jù)處理軟件和終端設(shè)備（如計(jì)算機(jī)）組成，它的主要功能是捕獲信號(hào)然后進(jìn)行信號(hào)的交換、放大和處理并將信號(hào)釋放，其中GPS接收機(jī)其主導(dǎo)作用，如GPS 接收機(jī)可捕獲到按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測(cè)衛(wèi)星的信號(hào)，然后將信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)處理軟件處理過(guò)后再通過(guò)終端設(shè)備將GPS 接收機(jī)中心的三維坐標(biāo)求出來(lái)。

（三）GPS 的信息采集過(guò)程

GPS 是以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無(wú)線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)，具有多種功能，包括全能性（如陸地、海洋、天空和航天等方面）、全天候、全球性、實(shí)時(shí)性和連續(xù)性的導(dǎo)航、定位和定時(shí)的功能。GPS 感應(yīng)系統(tǒng)最大的特點(diǎn)是精確，整個(gè)感應(yīng)系統(tǒng)由多個(gè)部分組成，空間導(dǎo)航星座、地面控制站、GPS 用戶定位設(shè)備和地面通信網(wǎng)等都屬于GPS 感應(yīng)系統(tǒng)。GPS 的用戶設(shè)備的核心部分是GPS 接收機(jī)，因此GPS 用戶設(shè)備又叫GPS 接收機(jī)，它由天線、接收機(jī)、信號(hào)處理器和顯示器四部分組成。其具體數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過(guò)程可以分為三個(gè)過(guò)程：傳感器采集并進(jìn)行信號(hào)的放大；放大的信號(hào)經(jīng)信號(hào)電纜傳輸?shù)降叵聰?shù)據(jù)交換中心；然后信號(hào)由計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)感應(yīng)，對(duì)各個(gè)感應(yīng)點(diǎn)位移情況分析。

二、GPS 測(cè)量技術(shù)在地質(zhì)找礦中應(yīng)用的特點(diǎn)

GPS全球定位網(wǎng)已完全投入運(yùn)行，其定位功能依賴于人造衛(wèi)星的發(fā)射成功和面積覆蓋，只要在地球上任何地方、任何時(shí)間同時(shí)接收到4 顆以上衛(wèi)星的信號(hào)就可以進(jìn)行定位工作。近年來(lái)，因GPS 定位技術(shù)具有很多優(yōu)點(diǎn)，如精度高、全天候、成本低、效率高等，GPS 已經(jīng)廣泛應(yīng)用于大地測(cè)量、工程測(cè)量、地殼形變監(jiān)測(cè)等各種測(cè)量工程中。GPS 是進(jìn)行定位的一個(gè)良好的工具，它綜合應(yīng)用現(xiàn)代遙感技術(shù)研究地質(zhì)規(guī)律，通過(guò)對(duì)不同礦物、巖石特征進(jìn)行圖像處理和信息提取，從宏觀的角度識(shí)別不同的地質(zhì)體。此外，在GPS 定位的基礎(chǔ)上結(jié)合其他地質(zhì)資料進(jìn)行綜合分析，能夠?qū)Φ乇淼刭|(zhì)體的幾何特征進(jìn)行全面、客觀地記錄，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)一定地區(qū)內(nèi)的地質(zhì)情況進(jìn)行判斷，正是因?yàn)镚PS 感應(yīng)系統(tǒng)的這些優(yōu)點(diǎn)，在進(jìn)行地質(zhì)找礦方面得到許多一線技術(shù)人員的選擇和青睞。

三、GPS 測(cè)量技術(shù)在地質(zhì)找礦中的應(yīng)用

（一）地質(zhì)工程測(cè)量

地質(zhì)工程測(cè)量，第一步就是地形測(cè)繪。這樣就是為了給礦區(qū)提供地形圖，而地形圖的比例尺不盡相同，依據(jù)這些圖紙，來(lái)對(duì)各工程點(diǎn)的位置，比如井探、槽探等等來(lái)進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)定。在以往的比較傳統(tǒng)的測(cè)圖方法中，較為突出的有經(jīng)緯儀和測(cè)距儀等等，這種方法常分為三個(gè)步驟：（1）布設(shè)控制網(wǎng)點(diǎn)（2）加密次級(jí)控制網(wǎng)點(diǎn)（3）依據(jù)加密的控制點(diǎn)和圖根控制點(diǎn)。這些常見(jiàn)的傳統(tǒng)做法，有其存在的價(jià)值和優(yōu)勢(shì)，然而時(shí)代在發(fā)展，科技在進(jìn)步，很大程度上舊方法已經(jīng)不能滿足了，應(yīng)用新興技術(shù)是大趨勢(shì)。對(duì)此，GPS 技術(shù)強(qiáng)大的優(yōu)秀特性：高速度、高精度、便捷操作以及低廉的費(fèi)用等等?，F(xiàn)在已經(jīng)在測(cè)定各級(jí)控制點(diǎn)坐標(biāo)以及其它地質(zhì)工程測(cè)量上有廣泛的應(yīng)用。

（二）GPS 網(wǎng)的建立

如果面對(duì)一個(gè)剛發(fā)現(xiàn)的礦區(qū)，卻沒(méi)有詳細(xì)的大比例的地形圖，這個(gè)時(shí)候就是GPS網(wǎng)的用武之地了。GPS 網(wǎng)，也即勘探網(wǎng)，是各種地質(zhì)勘探工程最基本的控制網(wǎng)，所以面對(duì)上述情況首先就應(yīng)該在礦區(qū)建立這樣一個(gè)GPS 網(wǎng)。在礦區(qū)，讓地質(zhì)技術(shù)人員制作一個(gè)簡(jiǎn)易的GPS 控制網(wǎng)，由此來(lái)確定起始基線點(diǎn)的坐標(biāo)，然后才能進(jìn)行測(cè)設(shè)基線的工作，這樣才能進(jìn)行地質(zhì)工作。想要完成其它地質(zhì)工程測(cè)量的任務(wù)，就首先要建立好礦區(qū)的GPS 控制網(wǎng)，只有這樣，才能為地質(zhì)工作省下不必要的開(kāi)支和時(shí)間上的消耗，從而帶來(lái)更大的效益，不管是經(jīng)濟(jì)上還是時(shí)間、人力上，這都是地質(zhì)工作最愿意看到的結(jié)果。

（三）勘探線剖面測(cè)量

在確定好基線點(diǎn)之后，就要在基線點(diǎn)設(shè)站和架設(shè)儀器，進(jìn)行測(cè)量工作的主線。將相鄰的基線點(diǎn)作為零方向，再按順時(shí)針?lè)较?，就可以?duì)勘探線方向進(jìn)行施測(cè)剖面。運(yùn)用GPS，在勘探方向點(diǎn)依次測(cè)定各個(gè)勘探工程點(diǎn)、地形點(diǎn)的坐標(biāo)，當(dāng)把這些工作都完成之后，整理資料，便可繪制出礦區(qū)的剖面圖。

（四）GPS 測(cè)量數(shù)據(jù)的處理

GPS 測(cè)量的數(shù)據(jù)，要從最原始的觀測(cè)值出發(fā)，經(jīng)過(guò)處理，最終才可以定位成功。數(shù)據(jù)處理一般有兩個(gè)階段，分別是GPS 網(wǎng)平差階段，GPS 基線向量解算階段，運(yùn)用的數(shù)據(jù)處理軟件都是隨機(jī)軟件。經(jīng)基線解算和高程擬合后，再由質(zhì)量檢核，網(wǎng)平差和外業(yè)重測(cè)，最終得到GPS 控制點(diǎn)的三維坐標(biāo)。根據(jù)情況解算后的相對(duì)精度會(huì)滿足地質(zhì)工作的要求水準(zhǔn)。這里僅是方法上的介紹，具體數(shù)據(jù)應(yīng)以實(shí)際的礦區(qū)測(cè)量為準(zhǔn)。

（五）GPS 在其他地質(zhì)工作上的應(yīng)用

除了地質(zhì)找礦工作，GPS 在其他地質(zhì)工作上也有廣泛的應(yīng)用。例如在野外化探掃面即水系沉積的測(cè)量采樣工作中，就需要用到GPS 技術(shù)，并且在這里更是凸顯其強(qiáng)大的功能。由于GPS 的高精度定位，并且獲取坐標(biāo)信息的時(shí)間非常之快，速度達(dá)到每一秒鐘就可獲取一次，利用航跡監(jiān)控，更加確保能夠獲得精確的位置信息，并且可信度足夠高，從而也就保證了采樣的質(zhì)量，對(duì)地質(zhì)工作給予相當(dāng)大的幫助。

結(jié)束語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，近年來(lái)，GPS 已經(jīng)廣泛應(yīng)用于大地測(cè)量、工程測(cè)量、地殼形變監(jiān)測(cè)等各種測(cè)量工程中。其定位精度大幅度提高。GPS 技術(shù)是一種高科技先進(jìn)手段，在GPS 定位的基礎(chǔ)上結(jié)合其他地質(zhì)資料進(jìn)行綜合分析，能夠?qū)Φ乇淼刭|(zhì)體的幾何特征進(jìn)行全面、客觀地記錄，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)一定地區(qū)內(nèi)的地質(zhì)情況進(jìn)行判斷。因此，在進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查和礦產(chǎn)資源勘查時(shí)GPS 成為眾多人的選擇。