GPS在地質勘探工程測量中的應用分析

張玉柱

亳州市巖土勘測設計院有限公司 安徽 亳州 236000

1 GPS技術基礎概念簡析

GPS技術屬于一種全球定位方案，其在社會各界的多個行業(yè)領域均有所應用，主要由美國提供技術支持與研發(fā)。在正常應用狀態(tài)下，GPS能夠實現連續(xù)性全天候定位支持服務，同時也可以為三維導航需求提供重要信息。其應用系統(tǒng)基礎結構包括三個部分，即地面操作平臺、監(jiān)控應用平臺、衛(wèi)星服務平臺。地面區(qū)域平臺可以傳送與接收服務請求信息，并通過調節(jié)相關設定，使服務任務能夠得到有效完成，如圖1所示。監(jiān)控應用平臺能夠與衛(wèi)星建立連接，并將相關數據輸送至地面操作平臺，利用計算機設備解析三維應用信息[1]。衛(wèi)星服務平臺主要部署在太空環(huán)境內，通過實時接收服務請求與建立連接等方式，為地面主體傳送相關信息，以實現定位與其他任務目標。GPS技術在測量階段，受到環(huán)境條件影響的概率較低，同時可以在高效率條件下開展工作，因此逐漸得到了廣泛部署與應用。

圖1 GPS地面操作平臺

2 地質勘探工程測量應用GPS技術優(yōu)勢探究

2.1 能夠實現測量站點相互通信

在地質勘探工程開展階段，對于測量站點之間的相互通信，一直以來屬于常見問題之一。通過應用GPS技術，可以使工程測量活動的選點限制得到解放，能夠提高部署靈活性，同時也可以提高基礎作業(yè)效率，對于地質勘探工程而言具有正面影響意義，能夠降低基礎成本并加快測量周期。

2.2 有利于提高基礎定位精確度

相對于傳統(tǒng)工程測量應用方式，GPS的定位精確表現更加優(yōu)秀，同時能夠最大限度降低人工誤操作概率，從而保障地質勘探結果的可靠性。常規(guī)條件下，GPS接收裝置主要為雙頻類型，其基礎解析與計算精度能夠達到5mm[2]。經典方案所應用的全站儀精確程度與之相同，但在較長的測量距離條件下，可能會出現一定程度的偏差。因此，采用GPS進行地質勘探測量能夠有效提高基礎定位精度，確保結果可靠性符合理想標準。

2.3 可以縮短測量所需時間

通過將GPS技術應用到地質勘探工程中，能夠充分利用其靜態(tài)高精度條件，完成控制網的布設工作。在基線大于10km的情況下，各個觀測點位的基礎消耗時間通常處于45~60min內。若基線距離相對較短，則可以應用高效率靜態(tài)定位測量方式，進一步縮短實際消耗時間。理想情況下，能夠把時間消耗控制在10min以內。在5km作業(yè)范圍條件下，GPS技術能夠應用動態(tài)化RTK方式，使移動站點能夠及時接收差分信號類型，獲得目標位置的精確性坐標與高程數據，有利于提高工作效率，如圖2所示。因此，地質勘探工程應用GPS技術具有縮短觀測時間消耗的重要作用。

圖2 GPS RTK設備

2.4 具有提供精確三維坐標功能

GPS技術可以在測量服務條件下，針對觀測站點的平面位置狀態(tài)進行精確分析，同時也可以獲得偏差較小的大地高程數據。此類技術方案所提供的定位精確性可以滿足地質勘探標準，同時也能夠進一步拓展高程精確需求。在應用過程中，需要結合三維坐標信息，對測量點位的高程數據進行分析，確保其詳細內容能夠得到充分明確，使GPS技術的三維坐標優(yōu)勢在地質勘探工程中得到充分體現。

2.5 操作便捷性強

GPS應用技術方案相對于傳統(tǒng)地質勘探測量方案，具有較為顯著的簡便性、靈活性特征。在當前信息技術逐漸成熟的背景條件下，集成電路的密集性不斷提升，使GPS裝置的體積也開始顯著縮小。通過應用小型GPS設備，可以在程序化條件下快速展開相關操作流程，有效提高地質勘探工程測量靈活性。相關人員只需要將基站點位對中，并完成整平處理，設置完成后即可接收差分信號，獲取同一坐標系的三維坐標，具有較為顯著的簡潔應用優(yōu)勢。

2.6 可實現全天候運行

通常情況下，GPS技術可以在全天候需求下運行。相對于傳統(tǒng)方式，其人力需求較低，同時可以通過部署相關設備，實現一定程度的自動化效果。因此，GPS在地質勘探測量過程中，能夠實現全天候部署功能，受到時間的影響較小。除此之外，GPS技術受天氣影響的概率較低，能夠在相關條件下實現良好應用目標。因此，具有較為顯著的泛用性優(yōu)勢。

3 GPS地質勘探工程測量主要用途分析

3.1 靜態(tài)控制功能

在GPS應用至地質勘探工程測量活動的過程中，靜態(tài)控制屬于較為常用的功能之一。常規(guī)情況下，若地質勘探活動展開測量流程，同時基礎面積較為龐大或控制點位與三角點位存在較遠的距離，則應當通過靜態(tài)控制方式，完成準確測量任務。距離大于20km，即可通過此類方案進行處理。由于地質勘探對于網絡的要求通常為D級，因此網圖需要至少包括兩個固定測量點位，即已知三角墊。同時，相鄰的觀測用單元需要包含兩個或兩個以上的重復點位。在實踐測量活動中，針對面積過大或距離較遠的區(qū)域，應當充分利用GPS的靜態(tài)控制測量功能，使基礎成本能夠得到降低，并提高工作效率。與常規(guī)方案相對比，高精度GPS方案能夠在短時間內完成測量任務，如24小時內確定7個控制點位等[3]。因此，需要重視其在靜態(tài)控制測量方面的用途，確保其能夠得到科學部署，實現理想應用目標。

3.2 RTK動態(tài)功能

3.2.1 基準線控制點放樣。除靜態(tài)測量外，動態(tài)RTK測量也屬于GPS在地質勘探工程中的用途之一。在地形條件較為復雜的情況下，由于可能存在大量樹木遮擋物或山峰屏障，因此傳統(tǒng)方案往往會受到嚴重限制，無法達到理想測量目標。例如，全站儀或經緯儀需要在移除遮擋物后，才能夠保證測量視野的通暢性。同時，其還需要設置大量站點并進行多次觀測，以確保結果能夠正常應用。在這一環(huán)節(jié)中，可能會產生一些誤差問題，進而導致地質勘探工程測量效果不理想。通過應用GPS動態(tài)RTK技術，可以在三角點位與鄰近控制點位設置基準站點，并利用關鍵參數完成解算處理，即可融合移動站點接收的差分信號，實現RTK實時結算處理目標。

3.2.2 工程點測量。在地質勘探活動開展階段，由于一部分需求限制，團隊可能需要針對工程點位展開測設、復測或定測流程。這些流程往往需要技術支持，同時可能會消耗大量人力成本與物力成本，容易導致不良問題出現。通過將GPS技術應用至地質勘探工程點位活動中，能夠有效實現處理目標，降低條件限制產生的負面影響。例如，在野外環(huán)境條件下，GPS技術不會受到地形條件或遠距離影響，能夠通過實時解算方式，實現放樣或定測效果，同時不存在累計誤差。因此，需要重視相關技術方案的應用價值，確保其能夠得到科學部署。

3.2.3 碎部測量。在地形復雜性較低的位置，GPS技術的收星效果會得到顯著提升，同時基準站點差分信號傳輸距離也會顯著增長。因此，其能夠支撐RTK展開實時碎部測量流程。通過在工程測量活動中，展開碎部測量處理，能夠有效提高基礎工作效率，同時也可以強化實際精度，為后續(xù)地質勘探活動提供重要支持。

4 提高地質勘探測量工程GPS應用質量策略研究

4.1 注重測量時機篩選

為確保地質勘探測量工程能夠合理應用GPS技術，提高其功能部署質量，應當針對測量時機進行精確管控。通常情況下，GPS精度表現與實際操作周期選擇存在密切聯(lián)系。因此，工程團隊需要定期收集氣象條件數據，并與項目人員進行技術溝通，結合實際情況條件，選擇恰當的時機開展測量流程。同時，還需要針對目標區(qū)域狀態(tài)，選擇最佳時機進行測量，確保GPS精確程度能夠得到有效保障，避免地質勘探測量結果出現偏差問題，實現理想應用目標。

4.2 提高控制點布設科學性

控制點布設屬于GPS技術的關鍵影響因素，若布設存在不良問題，便會導致測量結果出現偏差，進而影響地質勘探工程的正常展開。因此，測量團隊需要注重增強高程起算點精確程度，同時確保其他控制點位能夠收集高精度高程數據，避免出現偏差問題。在實踐工作中，技術團隊需要確定合適的測量部署范圍，同時設置符合需求的測量點位數量，強化布設流程的規(guī)范性。通常情況下，控制點位布設應當至少大于六個，同時需要保證基準點分布的均勻性，避免出現過于集中或過于分散的問題，這些因素都會影響高程起算點的實際穩(wěn)定性與精確性。同時，對于GPS地質勘探測量而言，基準站點的設置具有重要影響意義。其需要盡可能遠離強電磁干擾源，包括高壓變電站、傳媒機構、微波站等。

4.3 合理設置RTK技術方案

在GPS技術應用過程中，RTK屬于不可忽視的重要部分之一。通過結合數據鏈通訊并確定相關作業(yè)半徑，可以為地質勘探工程測量提供重要技術支持，有利于保證移動站點維持正常狀態(tài)，實現連續(xù)接收基準站點信號的目標。由于RTK技術本身采用超高頻電臺放送差分信號，其基礎頻率處于470MHz左右，因此其傳輸距離主要由天線、曲率半徑、大氣條件所決定[4]。在地形復雜程度較低的環(huán)境下，RTK傳輸效果較為良好，因此測量精確程度高。若地形過于復雜，則其精確性與工作效率會受到一定程度的影響。

4.4 展開質量檢查流程

為提高GPS技術測量應用質量，地質勘探工程團隊需要展開針對性質量檢查。通過對構造網絡分布合理性進行篩查，能夠確保點位選址符合精確需求，同時能夠滿足長久保存標準。除此之外，還應當針對平差數據進行計算，保證測量數據能夠達到理想精確級別，避免出現過于嚴重的偏差問題。

5 結束語

綜上所述，在地質勘探工程項目中，GPS具有良好的測量應用優(yōu)勢。因此，需要明確相關應用功能，并積極部署質量提升措施，確保GPS測量能夠達到最佳精度級別，為應對地質勘探測量挑戰(zhàn)夯實基礎條件。