GPS在矿产勘查中的应用

周超波

摘 要：随着科学技术的发展，GPS定位技术得到广泛应用，其具有高效率、成本低、操作简便、定位精确的特点，主要由GPS卫星及其星座、GPS信号接收机、导航电文存储器、微处理机等部分组成，具有良好的发展前景，深受广大测量工作者的青睐。因此，将GPS定位技术应用在矿产勘查控制测量与工程测量中，将会收到良好的效果，该文则对GPS在矿产勘查控制测量与工程测量中的应用进行探讨，分析GPS技术的测量原理，结合新的技术手段进行勘查测量，使GPS技术在矿产勘查中发挥重要作用。

关键词：GPS 矿产勘查 控制测量 工程测量 应用

中图分类号：P2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）10（c）-0029-01

全球定位系统（Global Positioning System）简称GPS，由于其定位精度高，在矿产勘查控制测量与工程测量中，GPS定位技术受到地质找矿工作者的青睐，其主要由GPS卫星、地面监控站、GPS信号接收机及微处理器组成，在测站之间不需要通视，可以自动完成测量操作。

1 GPS在控制测量中的应用

1.1 GPS控制测量

根据GPS控制测量的性质划分，可以分为外业工作（选点埋石、野外观测、成果检测等）和内业工作（技术设计、测量后的数据处理、测量技术总结等）两部分。分析GPS测量的工作程序，在作业方法上，应联测至少3个已知平面高等级点；选用的GPS接收机应经过检校，仪器精度满足相应等级GPS控制测量要求；在作业要求上，由于GPS控制测量可以构成多种图形的控制网，布网灵活，可靠度、精确度比较高，比较适用于国家大地控制网、隧道测量、勘查测量及工程点测量，由于GPS测量的技术较复杂，工作要求也比较高，这就要求在满足用户的情况下应对测量各个阶段的工作进行精心设计。

1.2 工程概述

针对某地区的铜多金属矿产普查，受某省国土资源厅的委托，某地质队承担了该地区铜多金属矿产普查的任务。资料表明，该工程测绘工作量有首级控制点测量为56个，工程点测量80个；工作区与外界交通也较为方便；在地形地貌上，呈现北低南高、东低西高等地势，标高为30～150 m左右，中部地区地势则较为平坦；工作区属于典型亚热带气候；测区总面积约56 km2。

1.3 测量工作技术依据和技术要求

以《全球定位系统（GPS）测量规范》和《地质矿产勘查测量规范》为技术依据，在技术要求上，平面坐标系统采用1980西安坐标系，3度带高斯投影，投影面测区平均高程面；高程基准采用1985国家高程基准。

1.4 控制测量布网方案

在控制测量布网方案中，第一，选用D级GPS网作为测量工作区的首级平面控制，选用双频GPS接收机，在控制网布设过程中，采用环形网（混连式）布设的形式，确保布设的几何结构强，具有一定的约束力；第二，由于GPS测量比较灵活，在选点工作上比较灵活，但是，对于点位的选择，应根据收集到的相关地理资料来合理选择适宜的点位，一般点位需设置在便于安装接收设备、视野开阔的较高点上，确保点位地面基础的稳定性，视场周围15以上不应有障碍物，减少GPS信号的干扰，以保证测量结果的可靠性；第三，观测，GPS接收机在点位上通过捕获GPS卫星信号来获得所需要的定位信息和观测数据；第四，观测记录，选择单频GPS静态接收机对该工作区进行观测，在观测过程中，其观测的卫星个数应超过5个以上，时段长度必须大于45 min，采样间隔应为5 s，从三个方位进行测量天线高，最终取平均值。

1.5 GPS数据处理

GPS数据处理，主要包括GPS接收机采集记录、数据传输、预处理、基线解算、GPS网平差等流程，在整个处理处理过程中，其基线向量的解算是一个复杂的平差计算过程，基线处理完成后应对观测值残差分析，基线长度的精度，基线向量环闭合差的计算分析和检核。

1.6 高程控制测量的精度

GPS观测过程中，联测了部分水准点（部分已知C级GPS点高程等级为III等），将起点数据与布设的点位进行高程拟合可以计算出D级控制点GPS的高程，通过水准测量验证，拟合高程符合四等水准测量精度的要求。

2 RTK在工程测量中的应用

2.1 RTK的原理

RTK主要由GPS信号接收、实时数据传输及实时数据处理等三部分组成，其是根据实时差分信号，采用以载波相位测量的方式进行GPS测量，从而实时提供观测点的三维定位结果。RTK测量的工作原理是根据GPS定位理论对基准站及移动站进行信号的同步采集，然而，在进行信号接收机载波相位测量工作的同时，基准站数据链会将测量出的观测值及坐标点信息传输给移动站，通过移动站对接收到的数据进行实时处理后，并分析比较实测精度与预设精度，若测得的精度满足相关标准，工作人员则将会记录该点的精度及三维坐标。

2.2 RTK的特点

RTK的特点主要体现在误差、整周模糊度、数据链、坐标系统等方面。其中，在RTK误差方面，主要分为同测站相关的误差、同距离相关的误差两类。

2.3 RTK测量的技术关键

第一，坐标转换参数的计算，实时测量待测点的坐标系，这就要求需要采用GPS控制器内部设置的实时处理软件进行计算，包括控制点精度、密度、分布状况等转换参数的求解；第二，基准站的布设，GPS卫星运行于距地表2 km×104 km的高空，对于RTK数据链的选择，采用超高频电磁波来提高信号接收的质量，然而，在基准站测量中，应避免电磁的干扰，减少多路径效应的影响，从而提高数传电台的传输距离。

2.4 RTK工程测量成果

该工程测量共实施了工程点80个，为了提高工程点观测的精度，当RTK测量完成后，采用全站仪对平面和高程进行实地检查，通过对工程点的点位和高程中误差进行检查，经检查发现，RTK的实测精度符合预设精度标准。

3 工程质量控制

在工程质量控制中，应明确岗位职责，做好检查及验收工作，建立质量管理控制体系，确保外业检查及内业检查到位，从而进行全过程的质量控制工序管理。

4 结论

在工程测量中，充分利用GPS定位技术的优势，选用合理的GPS高程拟合模型计算机工程点的实测精度，使实测精度达到预设精度指标。

参考文献

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