GPS测量技术在地质勘探中的应用探讨

过去的地矿测量工作都是采用常规测量技术，但是由于受到矿区地形和通视条件的限制，地矿的测量难度非常大，广大地矿测量人员的工作强度也是非常大的。随着科技的发展，出现了GPS全球定位测量技术，由于GPS不受地形和通视条件限制，操作也比较简便，所以这项技术也被广泛的应用于地矿测量工作中，并且大大的提高了地矿测量人员的工作难度和劳动强度。 1　GPS测量技术简述 GPS就是全球定位系统，可以准确的进行快速定位勘察并获得测量数据。卫星系统、监控系统以及地面操作系统是整个GPS系统的主要组成部分，可以利用监控系统接受卫星数据，传输到操作系统，用户通过计算机软件，迅速分析接收信息，以三维的信息方式，传输到相关界面。该项技术具有全天候、连续性、实时性的精准三维导航功能。GPS测量技术应用于地矿测量中时，不需要建造坐标，点位无需选择在制高点上，可快速测量个级控制点坐标，并且大大避免了常规导线测量和三角测量的耗时耗力、精准度低、工作人员劳动强度大等不足。 2　GPS技术在地质测量中的应用前景分析 由于GPS技术具有对坐标系中的每个观测点进行全天候的三维定位功能，数据精准度可以达到厘米级别并且可以同步传输，另外可以有效降低地质勘探测量人员在野外的工作量和工作强度，所以GPS的测量效率是毋庸置疑的，因此，GPS测量技术在未来的地质测量勘探工作中一定会有很大的发展空间。不仅可以实现地质剖面测量、钻孔测设等相对简单的地质测量工作，甚至还可以实现地质灾害预测和矿产能源管理工作。将GPS技术用于灾害预测管理主要是借助GPS全球覆盖和全天候三维导航的功能检测地球各区域的板块活动，这样可以及时发现板块异动而引起的诸如地震、海啸等地震灾害。将GPS技术用于矿产管理工作主要是应用GPS技术对矿产能源的分布进行定位，测算出矿产能源的种类、分布面积和合理开发范围等，以便防止开采越界的发生，同时最大限度的保护地质环境。 3　GPS测量技术在地质勘探中的应用步骤 GPS测量技术在地质勘探中应用首先要进行GPS控制网的勘探点放样布设工作，然后是针对不同的地质环境进行GPS测量作业，最后是进行GPS测量数据处理工作，以便为矿山的开采提供最终的数据支持。 （1）布设GPS控制网 利用GPS技术进行地质勘探时要依据矿区情况选择合适的网型，并且在矿区内布设不少于3个高级控制点，这3个控制点最好选择在视野比较开阔的区域以便于测量工作的开展。一般测量工作采用双频或者单频GPS接收机来完成测量工作都可以，另外，卫星截止高度角应不低于15°，有效观测卫星数应不低于4个。 （2）煤田地质勘探点放样 煤田地质勘探点放样工作根据具体情况一般有以下两种措施。 ①GPS技术结合全站仪测量法。布设钻探点时可以采用GPS技术结合全站仪测量法，勘探点布设密度及方向要结合工程项目的实际施工面积以及地质特征进行确定。一般需在勘探点周围布设两个以上的GPS控制点，等到布设结束后施工人员就可把全站仪分别布设到每个勘探控制点上面，以便及时计算出钻探点和已知点二者之间的距离和方位角度，然后采用极坐标法进行放样，并把实际点位数据测量出来。对于勘探点高程一般需要采用全站仪三角高程开展测量工作。 ②GPS实时动态测量放样法。GPS实时动态测量放样法（又叫做RTK）适合分布规律和密度都比较大的勘探点测量，然后对煤田地质勘探点进行放样。具体操作步骤是先把一台GPS接收机安放到已知勘探点上面，并将其作为基准站；随后将基准站高程、坐标以及坐标转换参数等多项数据输入到GPS控制手簿里，并在上面至少设置一台GPS接收机来做流动站。基准站与流动站需同步接收卫星信号，并且流动站会先接收住基准站发出来的数据，然后再把数据传送至控制手薄，实施实时差分和平差处理，从而获取本站坐标、高程和它实测精度。 （3）GPS作业 GPS野外作业最少需要用到3台以上的GPS接收机，并借助以边连接大概点的连接方式实施同步观测。测量过程中还需要建立相应的子环路所构成的闭合式大概网环路的GPS网。当数据采集错误时，还可以在测量区域内进行补测。测量时间大概一小时左右，如果在已知的高等级控制点之间开展观测工作，其测量时间将会有所延长。 （4）GPS测量数据处理工作 GPS的数据处理分为以下五个主要步骤： ①数据采集。当所有的设备安装调试完毕后，GPS接收机正式启动会采集相关数据到数据储存设备中。 ②数据传输。当GPS系统采集到的各种数据存储到数据存在设备后，会分流各种数据，并且发送给相应的工作人员。 ③数据预处理。当工作人员接到GPS数据后，就是数据预处理过程，这个过程就是对各种原始数据进行解码和分类，并将多余的和没用的信息排除，以便生成各种操作性强的数据文件。等到文件生成之后，还要确保数据文件格式的统一性。数据预处理的目的是就是为了进一步净化观测值，使得观测值精度得以提高。 ④基线结算。解算基线数据时，就需采用删时间、删卫星并借助不同误差改正模型等措施人工干预基线的解算工作。 ⑤GPS网平差。当基线解算工作完成后，可直接步入平差程序，也就可以迅速得出结果。GPS网平差的目的就是为了消除由于观测量和已知条件中所存在的误差而引起的GPS网在几何上的不一致，通过网平差得出一系列精度指标，结合这些指标可以设法确定质量不佳的观测值，并对其进行相应的处理。经过网平差后测量精度最高可达数万分之一，这极大的满足了煤田地质勘探精准度高的要求。 4　GPS技术在地质勘探中的具体应用 ①GPS技术在控制测量中的应用。控制测量关系到地质勘探的整体，包括各类工程点，如：定位、放样等。而GPS技术是为控制测量提供约束环境，将控制测量的误差减小到最低。 ②GPS技术在水准高程中应用。在部分规模比较小的地质勘探项目中，勘探人员利用常规的测量方式，往往比较忽略水准高程的价值，致使水准高程的测量不符合标准，进而准确性降低。所以此时可以借助GPS技术联合高程网，提高测量的准确程度。GPS在水准高程中测量时，在定位方面表现出动态性，利用动态设置的方法，确保测量点的相对静止。为尽量降低水准高程中的误差，可以手动删除错误数据，获取准确的基线结果，提高勘探能力。 ③GPS技术在虚拟技术的应用。过去传统的测量方法和人工参与都会产生一定的测量数据误差，误差或大或小，但是由于误差导致的矿山开采安全事故却都是很大的，因此，我们应该尽量避免这种误差。虚拟技术是GPS测量技术的一种省级表现，可以通过模拟现实的地质环境，让计算机对可能发生操作危险的地段进行测量，计算机网络能够将三维的测量图准确、清晰的反应出来，测绘操作人员只需要通过电脑就能够完成测绘工作，大大提升了测绘人员的工作的安全性。 ④GPS技术在细微信号环境中的应用。由于部分地区的地质地形环境较为复杂，传统的地质勘探技术在这种特殊情况下无法接受反射或折射信号，或信号强度非常弱，不能得出精准的数据测量结果。因此，当前地质测量人员考虑到可以在细微信号环境中使用GPS技术动态测量技术进行勘探测绘工作。通过卫星定位地质勘探点，准确了解所测量的地质环境，手动输入相关的勘探数据，将GPS接收机作为基准站，同时根据地质勘探的实际环境，设置流动站，在基准站与流动站的参与下，准确传递卫星信号，实时获取地质信息。通常在细微信号环境中为了提高信号获取强度，使用GPS技术进行地质勘探时一般会布设多台流动站，以便提高信号强度和准确性。 5　结语 总之，GPS测量技术因其较高的测量精度和便捷快速的操作程序都让它在地矿勘探工程中具有无可替代的作用，因此，我们必须加紧学习和掌握先进的GPS测量技术，以便进一步提升我国的地矿勘探水平。

文章来源：《地矿测绘》 网址: http://www.dkchzz.cn/qikandaodu/2020/0821/384.html