关于GPS在地质测绘工作中的应用研究

摘要：GPS技术是一种新兴全球定位技术，在地质测绘行业具有很大的应用空间。如今，在地质勘探和测绘领域，GPS技术在地形坐标、勘探测点、远程放线等取得了成功应用，大大提高了行业工作效率和质量，本文介绍了GPS技术在地质勘察领域中的一些关键应用。

关键词：GPS技术；地质测绘；应用

中图分类号：P2文献标识码： A 文章编号：

前言

这些年来，随着经济发展水平的不断提高和技术的进步，地质测绘事业获得了较大发展，取得了一系列突出成就。同时，地质勘探行业快速发展也对测绘工作寄予了更高的期望，各种高难度测绘需求不断提出，直接对测绘行业工作效率和质量提出了挑战。GPS测量技术具有精度高、受环境因素影响小、投入—产出比高等特点，被测绘单位广泛采用，许多野外勘探测绘工作必须要借助GPS技术才能够顺利完成。在地质勘探方面，工程测量的主要内容包括矿区控制测量、地形测量、布设勘探线剖面测量、工程点测量、勘探坑道测量、地质工程点定位测量、物化探测量等工作，显著改善了野外地质勘探工作测绘水平。

1 地质勘探区GPS控制网的建立

在地质勘探工作中，经常要使用GPS技术来建立控制网，也就是行业内俗称的GPS网。根据网络覆盖范围的大小，可以将针对某一矿区或者地区建立的GPS网称为局部控制网。

1.1 GPS控制网布网原则

对于新发现的矿区来说，在缺乏详细比例地形图的前提下，可以通过建立勘探区控制网来弥补地图资料缺乏的不足，为进一步勘探工作提供地形资料数据。根据采矿工作的需要，可以采用分级布设控制网的方法，结合矿区开采的中长期规划需要，设置不同长度的网络线段，以控制网络的精度和误差，为GPS处理测量数据提供可靠依据。

1.2 精度控制

通常来说，普通矿区测绘要求建立D级GPS网作为首层控制网络。为达到测绘精度要求，要将网络边长控制在平均边长6-8公里范围内，边长数量不少于9条，最弱边相对中误差控制在不高于1/50000，GPS接收机标称精度的固定误差α≤10mm，比例误差系数b≤10×10- 6。

1.3 GPS控制网网形设计

GPS网形设计取决于控制点的分布情况，要提高控制网的工作精度，最合适的方法就是根据控制点的分布来设计GPS网形，这样网形中的点位中误差值可控制在最低程度。

1.3.1 依平面控制点分布

①网状测区：在测区象限内，要均匀分布控制点个数，通常要求三个已知控制点分布在四个象限内即可。如果没有办法全部落入象限内，则要保证象限外侧的已知控制点与其他象限内控制点的距离不大于20公里。

②线状测区：在测区两端和中部，最好状态是能够均匀分布三个以上的已知控制点，两已知点之间距离不超过30公里。

1.3.2 依高程控制点分布

①网状测区：要保证测量精度达到标准，必须要保证至少有四个已知控制点分布在任一10公里×10公里范围内，且分布均匀。如果要提高测量精度，可以选择在测区内增加控制点的方法来实现，且每个控制点之间距离少于5公里。

②线状测区：要保证在两端即中部均匀分布至少四个控制点。如果测量区域较大，可以增加控制点的个数，在任一10公里×10公里 范围内都有控制点存在。

1.4 观测计划

根据GPS卫星的可见预报图和几何图形强度（空间位置因子PDOP），选择最佳观测时段（卫星多于4 颗，且分布均匀，PDOP 值小于6），时段安排最好能避开中午时段观测。

2 野外施测

2.1 测量点位的选取

GPS技术对测站之间没有通视要求，且构图方法灵活多变，因此，可以很方便的选取测量点位，这对于山地地质测量工作来说，具有很大的优点。为了更好的发挥GPS技术的测量优势，可以从以下几方面来改善：

①要避免在湖面、河面周边布点，以降低路径效应造成的测量误差；

②点周边没有任何障碍物，以保证GPS信号能够顺利发送；

③远离点位周边电波源和辐射源，以保证GPS信号不受干扰；

④点位最好选择在地质环境比较稳定的地方，容易查看和维护，受自然环境因素影响较小；

⑤点位确定之后，要进行坐标记录并保存。

2.2 观测

在进行静态观测过程中，GPS测量设备的信号发射天线一直保持静止状态。所有GPS设备都保持正常工作状态，定期收集工作数据并保存。在处理GPS信号数据时，要保证接收天线的位置始终处于一个相对静止状态，以保证能够通过卫星信号来确定待测点的精确坐标。在测量中，GPS静态测量的具体观测模式是多台接收机在不同的测站上进行静止同步观测，时间由40分钟到十几小时不等。

3 数据处理

处理GPS数据主要包括两方面的工作：一个是基线解算；另一个是GPS网平差。其中前者可以将搜集来的测量数据进行初步修正，剔除扰动因素影响，根据计算公式计算出模型参数，以此得出精确的基线向量解。在此基础上，进行GPS网平差，或与地面网联合平差，同时将结果转换为地面网的坐标。数据处理一般由软件来完成。以南方静态数据处理软件4.0 为例：

①新建项目文件，读入观测数据；

②点击“数据输入”，根据提示输入已知点坐标；

③解算基线，求取闭合差；（解算基线的目的是剔除粗差，求得合格的基线向量，并通过求闭合环的闭合差，评定基线的质量）

④网平差及高程拟合：GPS网平差是将基线处理得到的基线向量所组成的基线向量网进行平差计算，消除图形条件的不符值，以求得GPS网点的坐标，同时通过高程拟合，求各网点高程，最后进行精度评定；

⑤成果输出。

4 RTK 技术的应用

在控制网解算完成后，应用测量所得的WGS- 84 坐标和地方坐标，通过点校正建立坐标转换模型，应用RTK 技术在测区内加密控制点，作为地形图测绘的图根控制点。同时选取测区内空旷的地区，用RTK 直接测量地形图，这样不仅地形图精度高，而且大大缩短了外业作业时间。

5 勘探线剖面测量

在基线点上设站，架设仪器，设相邻的基线点方向为零方向。顺时针旋转望远镜90°施测剖面，在勘探线方向点依次运用GPS测定各地形点、工程位置点的坐标及高程；再顺时针旋转望远镜180°方向，依次运用GPS测定各地形点、勘探工程点的坐标及高程。外业测量结束后，经室内资料整理，最后绘制成剖面图。此方法特别适用于通视良好、地势较平坦地区。

6 结束语

GPS技术由于自身强大的技术应用功能，在地质勘测行业牢牢占据了一席之地，并具有巨大的发展潜力和空间。借助GPS技术，能够帮助地质测绘人员提高绘图工作效率和精度，解决许多传统测量工作难以解决的难题，对于促进测绘行业的整体发展具有十分重要的作用。

参考文献

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［2］董在强，刘放等.GPS在地质测量中精度问题处理研究.地质勘探技术，2010（3）.

［3］李晓鸣，章少华.GPS测量与数据处理技术研究[j].武汉:武汉理工大学出版社，2008.