试论GPS定位与导航技术在物化探测量中的应用

摘 要：物化探测量在金属矿产勘查工作中发挥着重要作用，它为各种物化探勘查工作提供可靠的测量成果资料。针对传统规则测网布设工作中施工手段落后、施工效率低下等问题，本文重点介绍了采用手持GPS接收机在布设规则测网中的应用，及其在分散流、沟系次生晕测量中的实用性。

关键词：物化探测量；手持GPS接收机； GPS定位

物化探测量是金属矿产物化探勘查工作中的一项重要基础性工作，它为各种物化探勘查工作提供可靠的测量成果资料。由于国家生态林保护、退耕还林等环保政策的实施，传统的物化探测网布设方法因为施工成本高、效率低下、毁坏林木太多，已经不能适应新形势下物化探测量工作的需要。随着GPS导航与定位技术的兴起和定位精度的提高，加上其特有的精度高、速度快、实时性、全天候等优点，并且测站之间无须通视、操作简便高效，已经广泛应用于大地测量、工程测量、地壳运动监测、资源勘查、地球动力学以及交通、电力、农业和城市建设等多个领域，从而给测绘领域带来一场深刻的技术革命，也为物化探测量提供了一种全新的工作方法。

1 仪器准备

1.1 手持GPS接收机参数设置

GPS卫星星历是以WGS84坐标系（经纬度坐标系）为依据而建立的，我国目前应用的地形图却属于1954年北京坐标系或1980年国家大地坐标系；因为不同坐标系之间存在着平移或旋转关系，（WGS84坐标系与我国目前应用的坐标系之间约有80—120米的差值）。所以，如果使用我国1954年北京坐标系，就必须进行坐标转换，转换后定位精度可以大大提高。

1.2 手持GPS接收机一致性检测

如果在一个测区同时使用两台或两台以上手持GPS接收机同时开展工作，则必须对接收机进行一致性检测，各接收机参数设置应互相一致，以免在工作中产生系统误差。检测方法是在应用区域内选择五个以上三角点进行实测，多台接收机实测值进行对比，如果各接收机间总观测均方误差小于正常工作时均方误差的1/2，单台接收机本身的均方误差不大于总观测均方误差的1/3（参照物探仪器一致性检测标准），则认为手持GPS接收机一致性良好，可以同时使用。

2 规则测网布设方法

根据设计书规定的测网位置和测网密度，将测网清绘到同比例尺的地形图上，并标注基点编号和测线编号。

2.1 基线点布设

根据设计书规定的起始点坐标和基线、测线方位，计算出基线上各基线点的坐标。如果设计书没有提供起始点的坐标，也可以从已经绘出测线位置和测线端点（基点）的同比例尺地形图上直接量算端点坐标，然后根据设计书规定的基线、测线方位计算出基线上各基点的坐标。基线点布设采用手持式手持GPS接收机，根据基线点坐标实测定点。在施测过程中，首先利用同比例尺地形图大致确定基点位置，然后用手持GPS接收机在实地进行实测坐标定点。

2.2 测线布设

基线点布设完毕并经质量检查合格后，才可以施测测线。测线布设以每条测线两端的基线点（测线端点）为起止点，采用森林罗盘仪定向，测绳量距定点的方法施测测线；为保证工作质量，在施工过程中采用手持GPS接收机导航功能校正测线长度误差和方向偏差。在测线施工开始前，找到已经布设完毕的一个测线端点（基线点）并以该点为测线起点。在测线开始施测的同时，在该起点启动手持GPS接收机单点导航功能，建立从起点到终点的航线，即理论测线。在手持GPS接收机的导航数据区中可以自动计算出当前距离（起点到终点的水平距离即测线总长）、导航方位（起点到终点的方位角度即测线方位）；据此施工人员可以检验和判别基点布设是否正确。航线建立后，当手持GPS接收机移动到测线中间任何一个测点时，在手持GPS接收机的导航数据区中都可以自动计算出偏航距a（当前测点偏离理论测线的距离）、当前距离b（当前测点到终点的水平距离即测线剩余长度）、导航方位α（当前测点到终点的方位角度）；据此施工人员可以随时随地准确校正测线长度误差和方向偏差，以确保测线施工质量。

2.3 质量检查

为了准确评价测网观测精度，质量检查应及时进行。首先应检查各项野外观测和室内计算资料是否齐全，原始观测数据是否符合质量标准，原始观测数据和起算数据抄录是否正确。质量检查应较均匀分布在测区内，检查的重点应放在矿化和物化探异常部位。

2.3.1 基线点布设质量检查

基线点布设质量检查采用重复观测检查法进行检查，基点重复观测检查量不少于基点总数的3%；检查观测数据与原始观测数据最大误差不大于同比例尺图上的1.25毫米。基线点布设完毕后，质检员采用手持式GPS接收机沿基线方向随机查找基点，实测基点坐标，计算出两次观测的距离偏差。

2.3.2 测线布设质量检查

测线布设质量检查采用横穿测线检查法进行检查，测点检查量不少于测点总数的3%；测线闭合差不大于同比例尺图上的1.25毫米，相邻点距相对中误差不大于相邻点距的12.5%。测线布设完毕后，质检员采用手持式GPS接收机沿横穿测线方向在测线中部1/2至1/3处随机查找测点，实测测点坐标、测点到测线起点的导航方位角和导航距离，计算出测线长度误差、测点方向误差和相邻点距相对中差。

3 标定采样点位

在分散流、沟系次生晕测量等非规则测网化探方法中，传统标定采样点位的方法是采用相同比例尺的地形图，在实地根据地形地物确定采样点位，并标定在相同比例尺的地形图上。这样不仅效率低下，而且由于受人的因素影响，当地形图上特征点较少或所在的位置远离特征点的位置时，使用这种方法标定采样点位，就很容易产生较大的误差，标定采样点位的精度也不高。

为了提高标定采样点位的精度，可以采用GPS定位技术来标定采样点位。相对于传统的采用相同比例尺的地形图和特征点来标定采样点位的方法，采用GPS定位技术来标定采样点位的方法不仅精度高，而且速度快，大大地提高了采样工作效率；如果再结合相同比例尺的地形图、特征点和特征线再次校正采样点位，会进一步提高标定采样点位的精度。

分散流、沟系次生晕测量等非规则网度的化探方法需要样品数量很大，需要标定的采样点位也很多，如果仍然采用单点导航，则需要不断地重复进行单点导航操作，重复输入新的航点，这样会极其繁琐。如果将若干个采样点按一定顺序编制成一条航线，采用航线导航功能，则不需要重复进行单点导航操作，也不需要重复输入新的航点。当到达航线上任一航点时，手持GPS接收机会自动提示到达目的地，并将航点自动导航到下一个航点，非常简便快捷。

4应用实例和结论

槽坑多金属矿区地处于山成矿区中部，青塘～银坑北东向上古生代坳陷盆地南段。银坑矿田是赣南最为重要的银铅锌矿集区，矿田南段已发现柳木坑、老虎头、秀田排、桥子坑等一系列大中小型银铅锌矿床。槽坑矿区位于银坑矿田北东段，是银坑矿田北东向延伸的区段，矿区内矿化断续相连，成矿条件较好。为查明矿区矿化类型，快速圈定找矿靶位，在槽坑多金属矿区开展了1：10000规则测网次生晕测量工作，网度100m×20m。，传统的测网布设方法因为毁坏林木太多无法施工。经请示局地矿处，测区采用手持GPS接收机的导航与定位功能布设化探规则测网，化探规则测网布设完毕后，及时安排了质量检查工作，质量检查结果证实：eTrex Venture GPS（奇遇）接收机最大误差不大于15米，平均误差小于10米，定位精度基本能够满足金属矿产物化探勘查工作的需要。该方法具有简便、高效、经济、快速的优点，并且树木砍伐量极少，完全适应新形势下物化探测量的需要。

总之，GPS导航与定位技术应用物化探测量是近几年刚刚兴起的新方法，本文提出的施工方法和质量检查措施只代表作者个人的经验总结和粗浅认识，其中难免有错误之处，敬请各位领导、专家和同仁批评指正。

参考文献：

1 江在森，马宗晋，牛安福等. GPS技术应用于中国地壳运动的方法及初步成果[J].地学前缘.2003，10（1）：71—79.

2 陈清理. 手持GPS接收机在电法勘探中的应用[J].石油物探.1998，37（4）：128—133.

3 曹幼元. 手持GPS测量在地质勘查中的应用[J].地质与勘探.2002，38（5）：71—73.