对地质勘察上测量技术之见

摘 要：地质测量可以为地勘工作带来极大的方便，以GPS在地质工程测量中的应用为研究对象，探讨GPS 在地质工程测量中的应用方向，相信对从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义，进而促进地勘工作的发展。

关键词：GPS； 地质勘查；3 6带坐标°；测量

1、 地质测量概述

目前，我部采用的（奇遇）手持GPS 的水平定位精度3 m（GMS）这个精度指标可＜3 m GMS。以满足中小比例尺地质勘查项目的工作要求由于。GPS 具有定位测距导航等多种功能，在地勘行业、被广泛应用，同时为地质工作带来许多便利。GPS测量与传统测量技术有很大不同，采用的坐标系统与我国所用的国家大地坐54、80、2000坐标系统不同，如果使用时不进行坐标换算，容易造成错误，在无检核条件情况下，错误又不容易被发现，给工程造成损失 如何正确使用手持进行地勘。GPS工作是讨论的重点下面先了解的坐标。GPS ―――WGS84 坐标。

2 、GPS RTK测量技术

GPSRTK即实时动态卫星全球定位技术的简称，它是通过一台基准站和若干台移动站组成的测量系统，基准站和移动站之间使用无线数据链进行连接。移动站以基准站的已知数据获得改正参数，基准站和移动站同时接收卫星信号得到测量数据，基准站同时又把测量修正参数通过无线数据链传送给移动站，使移动站测量数据得到改正而获得所需要的测量成果，这样移动站就可以实时、方便、快捷的进行各种测量工作。GPS RTK数据处理实际上是基准站和流动站之间的单基线处理过程。RTK测量技术的主要特点是:(1)一个以上已知控制点即可工作，这在矿区周围已知控制点破坏严重、资料不好收集的情况下不致影响工作；(2)直观快捷，可以实时观测、记录、使用测量数据，无须再进行复杂的平差计算；(3)精度高，其测量成果远远高于导航型手持机的测量精度、 可以达到厘米级，完全可以达到除高等级控制测量外的所有测量工作的需要；(4)目前该技术还具有一定的局限性.受无线通讯技术的限制，目前市场出售的多数品牌的GPS RTK数据链连接最大可达到二、三十公里，一般只在10公里左右，山区根据地形情况则作用距离更近。随着移动通信技术、卫星差分(星链)、网络RTK等新技术在GPS RTK测量工作中的应用，GPS TK将拥有更广的发展前景。

2．1GPS 转换参数

在使用 时 在不同地区需要进行参数调整GPS 的原因：我国地面大地控制网采用逐级控制，地面网点坐标的累积误差较大，无论采用何种坐标转换模型，均不可避免地带来误差，小则分米级，大则数十米级。所以我们通常利用公共点将坐标系。WGS 84转换到坐标系的坐标转换仅适合局部地区。

3、参数设置及坐标转换

3.1 参数计算设置

手持GPS参数一般可由当地测绘部门提供如WGS84不能从测绘部门获得，可以直接利用坐标X、Y、Z A、F系的及值，减去我国坐标系的对应值，5 DX、DY、DZ、得出实现坐标系统转换的个参数，即[3]DA、DF。DA、DF其中的值在我国大部分地区基本GPS。相同，有的手持使用说明书也会提供不同坐标系三维直角坐标值的计算公式如下：

X=（N+H）cosB・cosL

Y=（N+H） cosB ・sinL

Z=[N（1-e）+H]・ sinB

其中，N为该点的卯酉圈曲率半径，N=A/（1- esin2B）1/2； B 、L 、H 分别为大地坐标系中的大地纬度经度及高度；A 为大地坐标系对应椭球之长半轴；e2为大地坐标系对应椭球第一偏心率；F为对应椭球之扁率

[4]举例说明 3 °分带第 40°号带中央子午线（E120°00′ 00″）附近 ――某某地质煤矿参数为例

用户坐标：中央子午线 E120 00.00

投影比例 +1.0000000m

东西偏差 +500 000.0 m

南北偏差 0.0 m

用户数据：DX -7.0m

D -121.0m

DZ -48.0m

DA -108.0m

DF +0.00000050m

3．2GPS 参数具有区域性

跨带参数改正手持 GPS 参数具有区域性，某一地域内的参数不一定适合该区以外的区域，当测量精度达不到要求时要进行跨带参数改正当跨带时首先根据新区经度跨度，计算并修改其所处的 3°带或 6°带中央子午线，再对其他参数进行修改，并用已知点验证新参数，经验证后正确的参数才可使用。

3．36°带和3°带坐标转换

以某某地区地质煤矿为例，说明用 GPS 进行6°带和 3°带坐标转换的方法：玉城山已知 6°带理论坐标值为X：4109720.868 Y：21340289.693 ；3°带理论坐标值为 X：4108887.73Y：40606971.731 该点经度为： E121°12 ′21.70 ″，所以该点 3°带中央子午线为 E120°00′00″ ，6 °带中央子午线为 E123 00 00 将中央子午线设为E123 00 00 ，测得该点 BJ54 坐 标 平 均 值 为 X：4109722Y340292，给 Y 值加上该点 6°带带号 21，即该点 6°带坐标观测平均值为X：4109722 Y：21340292 将中央子午线设为 E120′00′00″，测得该点 BJ54 坐标平均值为 X：4108889 Y：606974，给Y值加上该点3°带带号 40，即该点 3 °带坐标观测平均值为 X：4108889 Y：40606974 和理论值对比误差均小于3 m 因此得出结论，当某点的3°带和6°带中央子午线不重合时，只要改变中央子午线便可用GPS进行换带；当某点的3°带和 6°带中央子午线重合时，只需区分相应的3°带和 6°带带号，便可进行换带。

4、手持 GPS 在地勘中的应用

4．1探槽平面位置测量通常情况下，比例尺大于或等于11万时，地图采用 3°或 1.5°带；比例尺小于11万时，地图采用 6°带用手持GPS定位时，可根据某测区的经度来确定该区 3°带或 6°带中央子午线，在所选坐标系转换参数设置正确的情况下， 可直接将GPS水平放置在所测槽坑井位置，用切换键将 GPS 切换到卫星画面数分钟，当捕捉到 4 颗以上卫星，且信号最强时，显示的坐标即为该位置的三维坐标 信号强时也预示此时观测误差小。

4．2地化剖面测量和物化探测线布设地质勘探工作中的地化剖面测量是指在近似一条直线上每隔几十米采集一个化学样本[5]利用手GPS 的导航测距功能进行地化剖面测量的方法如下：将地化剖面线两端坐标值输入到GPS（或到实地测量存入 GPS），从剖面线一端作起点，用另一端作为导航目的地（如图 1 左上点名 800/10），事先应将GPS 左下或右下角设置显示为偏航距（如图 1 偏航距为 2.0 m），指标比例为最小（如图 1 电子罗盘右上0.25 km）导航时 GPS 会显示两端点间的距离（如图1 右上500 m），沿剖面线前进每当距离减少规定数（如50 m）便定点，直至终点 行进中注意偏航距要控制在3 m 以内，重新导航时应在起点和终点的连线上。

该方法定向时比罗盘精度高，测距中当勘测线穿越障碍物水库密林时绝对定位精度相对测绳要好，误差不累计，但其缺点是相对误差较大地化剖面测量和物化探测线布设注意事项：

（1）因手持GPS的水平定位精度3 m（GMS），故进行地化剖面测量和物化探测线布设时应选择小比例尺地图 间距较大的勘测线。

（2）GPS开机时应等待几分钟直到捕获到4颗以上卫星，准备导航估计误差优于5 m，特殊情况下不超过10 m才开始定位导航。

（3）应将 GPS 水平置于胸前平端，切勿任意翻转或遮住机内天线。

（4）前进中应匀速慢行，切勿忽快忽慢，当信号中断时，应等待信号恢复并在稳定后才开始导航。

（5）布点中到达定位点附近时，如果当前距离显示数据呈连续增加或减少时说明GPS尚不稳定，需延长观测时间直到当前距离变化小于3m，稳定后成果才有效。

5、测量技术在地质上的应用

(1)设置好基准站。

基准站应设置在地势较高通讯条件较好的地点上，根据测区的自然地理条件和工作范围，在基准站与流动站之间数据链连接最好的点位上设置基准站，在国家已知控制点不能满足工作需要时，可用RTK单点定位方法发展已知点，其精度完全可以满足工作需要。

(2)移动基准站应注意以下几点:

一是基准站和移动站的各项参数设置必须保持一致；二是移动站要始终保持与基准站的数据链连接；三是移动站设置时必须注意对中整平和输入数据的准确性；四是线放样时线上偏移距不能过大，遇复杂地形偏移过大时应做好标志以保证地质工作人员准确找到点位标志，只有这样才能保证测量的精度。

(3)使用GPS技术进行地质工程勘察

地质测量是测量工作的一大进步，他从根本上改变了测量工作的传统作业方式。总之，与传统的经纬仪视距、全站仪光电测距相比，使用GPS RTK测量系统提高了地质工程测量精度。在测网和剖面布设时基本消除了网线偏移和网闭合差，只存在很小的个点的离差，在地质工程点定位测量时，由于直接在高等级控制点下工作，大大降低了测量点位的累积误差，提高了劳动生产率。在林区作业时，基本避免了砍伐树木，减少了与林业部门的行业纠纷和毁林赔偿，同时也缩短了测量工作进程；降低了测量工作者的劳动强度，缩短了作业时间。 为我们今后的地质工程测量工作和其他测量工作提供了十分有力的条件；促进了找矿工作的顺利进行。GPS测量大大提高了工作效率及测量成果的质量。特别是在地形条件复杂的地方避免了手工计算和常规测量中的一些偶然误差和其他误差。实施常规的水准测量有困难，GPS高程测量确是一种精确的技术。

6 结束语：

使用GPS 可以提高地质勘测工作的效率，方便且较为精确。但由于不同地区的GPS参数不同需要跨带改正，这也为地质工作带来诸多不便。如何正确准确地使用GPS，最好是由专业技术员来设置和验证GPS 参数，才能保证测量结果精确可靠为保证测量精度，望我的分析之见能为地质系统带来好的意见。

该方法定向时比罗盘精度高，测距中当勘测线穿越障碍物水库密林时绝对定位精度相对测绳要好，误差不累计，但其缺点是相对误差较大地化剖面测量和物化探测线布设注意事项：

（1）因手持GPS的水平定位精度3 m（GMS），故进行地化剖面测量和物化探测线布设时应选择小比例尺地图 间距较大的勘测线。

（2）GPS开机时应等待几分钟直到捕获到4颗以上卫星，准备导航估计误差优于5 m，特殊情况下不超过10 m才开始定位导航。

（3）应将 GPS 水平置于胸前平端，切勿任意翻转或遮住机内天线。

（4）前进中应匀速慢行，切勿忽快忽慢，当信号中断时，应等待信号恢复并在稳定后才开始导航。

（5）布点中到达定位点附近时，如果当前距离显示数据呈连续增加或减少时说明GPS尚不稳定，需延长观测时间直到当前距离变化小于3m，稳定后成果才有效。

5、测量技术在地质上的应用

(1)设置好基准站。

基准站应设置在地势较高通讯条件较好的地点上，根据测区的自然地理条件和工作范围，在基准站与流动站之间数据链连接最好的点位上设置基准站，在国家已知控制点不能满足工作需要时，可用RTK单点定位方法发展已知点，其精度完全可以满足工作需要。

(2)移动基准站应注意以下几点:

一是基准站和移动站的各项参数设置必须保持一致；二是移动站要始终保持与基准站的数据链连接；三是移动站设置时必须注意对中整平和输入数据的准确性；四是线放样时线上偏移距不能过大，遇复杂地形偏移过大时应做好标志以保证地质工作人员准确找到点位标志，只有这样才能保证测量的精度。

(3)使用GPS技术进行地质工程勘察

地质测量是测量工作的一大进步，他从根本上改变了测量工作的传统作业方式。总之，与传统的经纬仪视距、全站仪光电测距相比，使用GPS RTK测量系统提高了地质工程测量精度。在测网和剖面布设时基本消除了网线偏移和网闭合差，只存在很小的个点的离差，在地质工程点定位测量时，由于直接在高等级控制点下工作，大大降低了测量点位的累积误差，提高了劳动生产率。在林区作业时，基本避免了砍伐树木，减少了与林业部门的行业纠纷和毁林赔偿，同时也缩短了测量工作进程；降低了测量工作者的劳动强度，缩短了作业时间。 为我们今后的地质工程测量工作和其他测量工作提供了十分有力的条件；促进了找矿工作的顺利进行。GPS测量大大提高了工作效率及测量成果的质量。特别是在地形条件复杂的地方避免了手工计算和常规测量中的一些偶然误差和其他误差。实施常规的水准测量有困难，GPS高程测量确是一种精确的技术。

6 结束语：

使用GPS 可以提高地质勘测工作的效率，方便且较为精确。但由于不同地区的GPS参数不同需要跨带改正，这也为地质工作带来诸多不便。如何正确准确地使用GPS，最好是由专业技术员来设置和验证GPS 参数，才能保证测量结果精确可靠为保证测量精度，望我的分析之见能为地质系统带来好的意见。

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