馮軍利
(中國有色礦業(yè)集團(tuán)有限公司,北京 100029)
地質(zhì)測量工作對于我國社會經(jīng)濟(jì)以及各行各業(yè)的發(fā)展有著非常重要的作用。在地質(zhì)測量的過程中,借助先進(jìn)的技術(shù)能夠有效提升地質(zhì)測量的整體效果。在眾多的現(xiàn)代化測量測繪技術(shù)中,GPS具有非常明顯的優(yōu)勢,能夠進(jìn)行全數(shù)字化的野外數(shù)據(jù)的采集,且數(shù)據(jù)具有較高的真實性與可靠性,便于后期的計算處理。因此,加強(qiáng)GPS技術(shù)在地質(zhì)測量中的應(yīng)用有著非常重要的現(xiàn)實意義[1]。
GPS技術(shù)是當(dāng)前較為先進(jìn)的測量技術(shù)之一,該技術(shù)通過人造衛(wèi)星發(fā)射無線信號的方式來對地質(zhì)情況進(jìn)行觀測、測量等,通過衛(wèi)星系統(tǒng)、軟件解算系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)等來對信息數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,實現(xiàn)全過程的自動化處理(如圖1所示)。在使用GPS技術(shù)的時候,衛(wèi)星不間斷發(fā)送星歷參數(shù)、時間信息,用戶接收到信息之后經(jīng)過計算求出三維位置、三維方向、運(yùn)動速度、時間信息等。
圖1 GPS衛(wèi)星系統(tǒng)組成
GPS技術(shù)相較于傳統(tǒng)的測量技術(shù)來說具有非常明顯的優(yōu)勢,其主要表現(xiàn)在:第一,全球范圍內(nèi)連續(xù)覆蓋,保證全天候連續(xù)進(jìn)行三維定位。第二,該技術(shù)可以實時確定運(yùn)動物體的三維坐標(biāo)、速度矢量等,實現(xiàn)實時定位。第三,該技術(shù)能夠得到動態(tài)目標(biāo)的高精度坐標(biāo)、速度以及時間信息,在大空間尺度上對靜態(tài)目標(biāo)進(jìn)行精準(zhǔn)定位,獲得精度極高的位置信息。第四,該技術(shù)在使用的過程中依靠各種先進(jìn)的技術(shù),人為參與度極低,系統(tǒng)功能較為多元化且操作十分簡便[2,3]。
某工程為某市的礦區(qū),整個測量區(qū)域的面積約為3500km2,長度約為70km,寬度約為50km。該礦區(qū)主要為山地,最高處海拔約為824m,最低處海拔約為160m,高程差為664m。該工程所處地區(qū)為低緯度地區(qū),氣候溫暖且濕潤,雨量較為充足。在對該地區(qū)進(jìn)行測量的過程中,使用GPS技術(shù)使得測量工作極為方便。
在該工程中使用GPS技術(shù)展開測量的過程中,需要先選取最佳測繪控制點(diǎn),才能夠保證所獲得的各項數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性。通過對該區(qū)域內(nèi)的氣候條件、自然環(huán)境等進(jìn)行綜合考慮,選取了3個合適的控制點(diǎn),并在其中一個控制點(diǎn)上布設(shè)GPS基準(zhǔn)站,然后通過自動化計算來推測出各個點(diǎn)的坐標(biāo),并與地質(zhì)測量規(guī)范進(jìn)行比較,無論是測量方法還是結(jié)果都符合相關(guān)規(guī)定。需要注意的是,在選擇控制點(diǎn)的過程中,為保證結(jié)果的準(zhǔn)確性,要選擇障礙物較少的位置,一旦出現(xiàn)面積較大的高層建筑、水域等,所選的控制點(diǎn)要盡量與其保持一定的距離,降低這些障礙物對反射信號的干擾和影響。與此同時,由于GPS設(shè)備在測量的過程中會受到高壓電線磁場的干擾而出現(xiàn)信號不穩(wěn)定的情況,所以選取的控制點(diǎn)也要遠(yuǎn)離高壓電線,有效提升觀測的整體精度。
在本工程中,相關(guān)地質(zhì)信息測量的過程中,測量的主要內(nèi)容包括地質(zhì)先測量點(diǎn)、巷道、鉆井、槽探端點(diǎn)等。相關(guān)測量單位要測量準(zhǔn)確的地質(zhì)信息并多次進(jìn)行測量驗證,并保證同一個測量點(diǎn)能夠進(jìn)行反復(fù)測量,取每次測量的平均值作為最終的結(jié)果。在對巷道進(jìn)行測量的過程中,應(yīng)當(dāng)要遵循基本原則展開測量工作,按照設(shè)計的坐標(biāo)展開相關(guān)測量工作,在巷道口設(shè)置至少兩個點(diǎn),并在每個點(diǎn)上安裝相應(yīng)的測量設(shè)備,從而獲得更加精準(zhǔn)的信息數(shù)據(jù)。
在使用GPS技術(shù)展開地質(zhì)測量的過程中,精準(zhǔn)度是其重要的保障。使用該技術(shù)的過程中,為了保證數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度,通常會先在選取的點(diǎn)上安裝相應(yīng)的移動設(shè)備,借助移動設(shè)備來對信息數(shù)據(jù)進(jìn)行采集,將采集到的信息數(shù)據(jù)與實際情況作對比,根據(jù)被測區(qū)域內(nèi)物質(zhì)的分布情況,選擇合適的特征測量點(diǎn),在不同的時間內(nèi)展開多次測量,并根據(jù)測量的結(jié)果來確定特征點(diǎn)的實際情況。最后利用全站儀來進(jìn)行輔助測量,保證相關(guān)精度符合實際要求[4]。
在使用GPS技術(shù)的過程中,由于技術(shù)應(yīng)用的過程中會受到天氣以及其他外界自然因素的影響,導(dǎo)致測量的結(jié)果會存在一定的偏差。因此,需要采用適當(dāng)?shù)姆椒▉韺y繪的質(zhì)量進(jìn)行合理控制。在通常情況下,測量質(zhì)量的控制方法主要包括以下幾種。
在GPS技術(shù)應(yīng)用的過程中,使用直接觀測法是較為常見的方法之一。通過直觀觀測法能夠?qū)ξ粗臄?shù)據(jù)進(jìn)行計算,并借助自動計算功能大大縮短計算的時間。對于那些干擾源不多的地區(qū)來說,在對其進(jìn)行測量的時候,可以使用適當(dāng)數(shù)量的衛(wèi)星來展開測量,并在短時間內(nèi)判斷其測量值是否滿足精度的基本要求。例如:如果可以在5s內(nèi)測量出小于2cm的收斂值,那么可以將其作為最終的結(jié)果。如果不能測量出上述收斂值,則表示測量的精準(zhǔn)度過低,與測量工作的相關(guān)規(guī)定和要求不相符,需要重新進(jìn)行測量與相關(guān)計算,一直到可以測量和計算出上述收斂值范圍,滿足測量精度的基本要求。這種方法的應(yīng)用較為簡單,可以通過直接觀察的方式來判定測量的精度,并未后續(xù)的工作提供指導(dǎo)與參考。
在使用該方法進(jìn)行測量及其質(zhì)量控制工作的過程中,要先確定控制點(diǎn)的合理性,并將這些控制點(diǎn)所采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理與分析,從中找到數(shù)據(jù)的差一點(diǎn)、相同點(diǎn)等,通過相同點(diǎn)來構(gòu)建高級的控制網(wǎng)。通過GPS技術(shù)采集到相關(guān)數(shù)據(jù)之后,通過計算機(jī)以及互聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)的技術(shù)直接將數(shù)據(jù)導(dǎo)入系統(tǒng)中,系統(tǒng)會自動對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與對比,通過對比的結(jié)果來確定測繪結(jié)果的準(zhǔn)確性。這種方法的應(yīng)用可以通過實時、動態(tài)化的數(shù)據(jù)對比的方式來對測量結(jié)果的準(zhǔn)確性進(jìn)行精準(zhǔn)把控,所得出的測量結(jié)果準(zhǔn)確度較高。
為了能夠提高GPS測量結(jié)果的精準(zhǔn)度,重復(fù)測量法的應(yīng)用有著非常重要的作用。該方法主要是指在對同一個點(diǎn)進(jìn)行測量的時候使用相同的測量手段來對其進(jìn)行反復(fù)測量,并將測量的結(jié)果進(jìn)行平均值計算,將計算出的結(jié)果作為測量的最終數(shù)據(jù)。該方法所得到的結(jié)果具有較高的可信度的主要原因是:在使用反復(fù)測量方法的時候,測量結(jié)果的反應(yīng)時間的長短并不一致,反應(yīng)的時間越長其所計算出的收斂值偏差的范圍也就會越大,而當(dāng)測量的次數(shù)增加的時候,其所偏離的數(shù)值會減小到一定的范圍內(nèi),然后通過計算平均值的方式來將誤差進(jìn)行適當(dāng)?shù)男U幚?,有效提升測量結(jié)果的準(zhǔn)確度。
GPS技術(shù)雖然具有較多的優(yōu)點(diǎn),但是在使用該技術(shù)進(jìn)行地質(zhì)測量的過程中需要注意一些問題,為提高GPS技術(shù)的整體效果奠定良好基礎(chǔ)。
在實際情況中,GPS技術(shù)也會存在著一定的誤差,其誤差源主要與衛(wèi)星、信號傳播以及接收機(jī)等環(huán)節(jié)有關(guān)。面對衛(wèi)星以及接收機(jī)等誤差源的時候,可以考慮使用求差法來減弱或是消除誤差。例如:可以通過使用多臺接收機(jī)來展開同步觀測,利用不同接收機(jī)來接收相同的衛(wèi)星信號,然后再接收機(jī)數(shù)據(jù)間進(jìn)行求差可以有效減弱或是消除誤差。此外,也可以考慮使用同一臺接收機(jī)來對多顆衛(wèi)星進(jìn)行同步觀測,也能夠有效減弱或消除誤差。
GPS技術(shù)在發(fā)展和使用的過程中得到了跨越性的發(fā)展,為了提高GPS技術(shù)的測量精度,GPS-RTK技術(shù)(載波相位差分技術(shù))被發(fā)明且在地質(zhì)測量工作中發(fā)揮了十分重要的作用。與以往的靜態(tài)、快速靜態(tài)以及動態(tài)測量都需要時候進(jìn)行解算的方式相比較,RTK技術(shù)能夠?qū)崟r獲得精確到厘米級的定位精度,利用載波相位動態(tài)實時差分方法,為地質(zhì)測量工作提供了新的方法,有效提高了作業(yè)的效率。在實際情況中,由于RTK技術(shù)能夠有效提升測量的精度、優(yōu)化作業(yè)效率和質(zhì)量,因此,相關(guān)測量人員必須要對其理論和操作方法進(jìn)行深入了解,保證該技術(shù)應(yīng)用的科學(xué)可靠,提高測量的整體精準(zhǔn)度[5,6]。
綜上所述,地質(zhì)測量工作對我國社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著非常重要的作用。為了有效提高測量的整體效果和精度,要加強(qiáng)先進(jìn)技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用,特別是技術(shù)較為成熟的GPS技術(shù)。在使用該技術(shù)的過程中要通過各種手段控制好測量的質(zhì)量,充分發(fā)揮出GPS技術(shù)的優(yōu)勢,提高測量的精度,為地質(zhì)工程測繪奠定良好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。