GPS技术在地质勘查工作中的应用

摘　要：近年来，在GPS高精度定位技术的方面有了两种新的定位法，它们分别是网络TRK技术以及精密单点定位技术。随着这两种技术的不断完善，应用范围在逐渐扩大，将改变原有的很多GPS的工作模式，很大幅度的提高了GPS测量的效率和定位的精度。在野外地质勘查找矿方面，GPS技术能适应地质勘查中矿区预查、普查阶段各类勘察工程放样、测图的技术要求，大幅度地提高了野外工作效率。

关键词：GPS技术；地质；勘查；测绘；优越性

0　引言

全球定位系统（GPS）是“卫星授时测距导航/全球定位系统”的简称，具有高的定位精度，为全球大地测量提供强有力的工具。它在测地中的应用包括：建立和测定大地控制网点；地图测绘；建立地理信息系统；公路、铁路及其他大型工程建设的测量；研究地球动力学现象，包括测量地球外壳畸变、火山隆起、地震预测、大地板块结构及地球旋转等。目前GPS接收机能进行动态、准动态、快速静态等多种测量工作方式，使定位精度达到（3mm十1×10-7.D）　（D为测量距离），观测时间由原几小时缩短到几分钟，扩拓了它在大地测量中的应用。本文主要阐述了地质勘查中使用GPS技术的优越性。

1　地质勘探区GPS控制网的建立

通常将应用GPS技术建立的控制网称为GPS网，在城市或矿区或其它工程中建立的一般为局部GPS控制网。

1．1布网原则

对于一个新的地质勘探矿区，在没有大比例尺地形图的情况下，首先应建立一个勘探区控制网，作为地质勘探工程最基本的控制网。勘探区GPS控制网一般采用分级布设，这种布网方式不仅有利于根据测区的近期需要和远期发展分阶段布设，还可以使全网形成长短边相结合的结构，减少网的边缘误差的累积，同时也便于GPS网数据处理和成果检核分段进行。

1．2精度要求

根据工程需要和测区实际要求，选择D级GPS网作为测区首级控制网。各项精度要满足GPS测量规范，要求平均边长5km～lOkm，边数要求大于8条，最弱边相对中误差小于1／45000，GPS接收机标称精度的固定误差a≤10mm，比例误差系数b≤10×10-6　。

1．3网形设计

GPS网形设计与控制点分布有关，为使整个网形的点位中误差值能够均匀，最好使网形依控制点的分布来设计。

1．3．1依平面控制点分布

①网状测区：最好有至少3个已知控制点分布在测区的四个象限，若已知三角点（控制点）位于测区外面，则测区外缘与该已知点之距离最好不超过20km。

②线状测区：最好有至少3个已知控制点分布在测区之两端及中央，且每隔30km左右最好有1个已知控制点。

1．3．2依高程控制点分布

①网状测区：一般而言，在每10km×10km范围内需有4个已知水平点做为控制点，且分布于测区周围。若欲得较高之高程精度时，可在测区内加密水平高程控制点，通常待测点与已知水平点相距最好不超过5km。

②线状测区：最好有至少4个已知控制点分布在测区之两端及中央。当线状测区区域较大时，在每lOkm×10km范围内需有已知水平点作为控制点。

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（卫星多余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选点

由于GPS测站之间不要求一定通视，并且图形结构也比较灵活，因此，点位选择比较方便，尤其适合山区中的地质勘探工作。但考虑到GPS测量的特殊性，并顾及后续测量，选点时应着重考虑如下几个方面因素。

①点位远离大面积水面，以避免多路径效应；

②点周围高度角150以上不要有障碍物，以免信号被遮挡或吸收；

③点位要远离大功率无线电发射源、高压电线等，以免电磁场对信号的干扰；

④点位应选在视野开阔、交通方便、有利扩展、易于保存的地方，以便日后观测和使用；

⑤选点结束后，填写点之记。

2．2观测

进行GPS静态测量时，GPS接收机的天线在整个观测过程中的位置是静止的。每台机应同时开机。每时间段开始和结束前各记录一次观测卫星号、天气状况、实时定位经纬度和大地高PDOP值等。记录每台机仪器高。在数据处理时，将接收机天线的位置作为一个不随时间的改变而改变的量，通过接收到的卫星数据的变化来求得待定点的坐标。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

GPS测量数据处理主要包括基线解算和GPS网平差。通过基线解算，将外业采集的数据文件进行整理分析检验，剔除粗差，检测和修复整周跳变，修复整周模糊度参数，对观测值进行各种模型改正，解算出合格的基线向量解。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，读人观测数据；

②点击“数据输人”，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CPS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一84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9O°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技术以其独特而强大的功能与优点充分显示了它在地质勘查领域发展的优越性，以及更大、更广阔的发展空间。将GPS技术用于矿区各类勘查工程的测图和放样，能很好地解决矿区以往勘查工程布设精度低、效率差的缺点，大幅度提高了野外工作效率。并在很大程度上节省了人力、物力、财力。

参考文献：

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