浅析卫星导航(GPS)定位在地质勘探的应用

净晓春 王勇 马勇波

卫星导航（GPS）定位系统具有强大功能，在地质勘探工程测量中拥有较大应用价值。基于这种认识，本文在对卫星导航（GPS）定位技术特点展开分析的基础上，对该技术在地质勘探的应用问题进行了探讨，明确技术的应用流程和注意事项，为地质勘探测量工作的开展提供参考。

采用常规测量技术进行地质勘探，容易受通视条件、地形条件等各种条件的限制，测量效率较低，导致地质勘探工作量有所增加。伴随着科学技术发展，卫星导航（GPS）定位技术得以在地质勘探工作中得到了运用，能够摆脱以往工程测量受到的限制，降低工程测量难度，使地质勘探工作高效开展。因此，还应加强卫星导航（GPS）定位在地质勘探的应用分析，从而推动地质勘探水平的进步。

一、卫星导航（GPS）定位技术特点

卫星导航（GPS）定位技术实际就是运用GPS系统定位的一种技术，需要以卫星导航为基础，能够进行实时、连续定位。所谓的GPS系统，其实就是全球定位系统，由地面控制、空间部分和用户部分构成，空间部分是由24颗GPS卫星构成的卫星星座，控制部分是由分散在世界各地的地面跟踪站构成的地面监控系统，用户部分包含用户端设备、GPS信号接收机和数据处理软件等。空间部分卫星包含21颗可导航卫星和3颗运行备用卫星，拥有12个恒星的运动周期，每颗均能进行导航定位卫星信号发送。用户部分可以对GPS工作卫星发射的信号进行接收和处理，从而满足用户导航定位等需求。从技术特点上来看，采用卫星导航（GPS）定位技术无需确保各控制点保持良好通视条件，不需要建立觇标，能够灵活选择点位，节省大量人力、物力。在50km基线上，GPS定位精度可以达到（1～2）×10-6，在基线变长情况下测量精度也将提高。采用卫星导航（GPS）定位技术，可以得到观测站精确平面位置，并且得到精确大地高程数据，为测量工作开展提供三维坐标。通常情况下，GPS接收机不受天气影响，具有防水功能，设备功耗也较低，可以连续开展观测作业。采用快速静态定位技术和实时动态定位技术，仅需要几秒钟就能完成放样测量、地形测量等测量工作，测量效率较高。此外，GPS体积较小，并且实现了高度自动化，测量时只要确定仪器高，然后就可以将仪器打开进行自动测量，操作十分便利。

二、卫星导航（GPS）定位在地质勘探的应用

（一）前期准备

实际在地质勘探中应用卫星导航（GPS）定位技术，需要做好前期准备。因为在地质勘探的野外作业中，需要在野外环境下使用GPS，还要提前考察测量区域，加强高等级平面控制，完成工程相关资料的提前收集。根据具体数据，可以加强控制点坐标分析，合理进行控制点选择，确保能够测量得到精准度较高的数据。在前期准备阶段，需要完成流动站和基准站实时参数及截止频率的合理设定，流动站实时参数为1～2秒，基准站为4～5秒，截止频率可以设定为10度。在实践工作中，常常需要在山区作业，测量效果容易受到各种因素影响。为保证测量值精确度，需要提前确立作业方案。具体来讲，就是需要完成软硬件配置，确保野外作业设备符合国家出台的《全球定位系统GPS测量规范》标准要求。结合要求，可以配备2台双拼GPS接收机、2台电脑、4台单频GPS接收机和1台绘图仪。在软件配置上，可以采用CA337.0软件，并采用配套文字和数据处理软件，实现无约束平差、基线向量等各种数据的规范处理。

（二）控制测量

在地质勘探控制测量阶段，需要按照合同约定进行平面测量，实现点位的网状布置，对测区各级点进行利用，对图根控制点进行严格加密，以便使控制网保持良好安全性能。针对各级GPS网，需要满足相应的技术要求。针对C级，平均距离应当达到4.5km，X≤10mm，Y≤5×10-6，最弱边相对中误差为1/70000；D级平均距离为2km，X≤10mm，Y≤10×10-6，最弱边相对中误差为1/40000；E级平均距离为1km，X≤10mm，Y≤20×10-6，最弱边相对中误差为1/20000。在控制网布置期间，应当保证相邻点间极限最小距离至少达到平均距离1/3，最大距离不超过平均距离3倍。如果GPS网络为一级，边长需要小于200m，边长中误差小于±20mm。利用式（1），可以对各等级控制网相邻点基线精度进行计算，式中σ指的是标准差，α则是固定误差，b是比例误差系数，d是相邻点间距。采用点联和线联方式，能够对GPS控制网进行观测，构成独立观测环构网络，包含若干组三边形或多边形，但边数不能超出技术标准规定范围。不同于传统地质勘查以国际等级控制点为基础进行控制测量，采用GPS定位技术可以根据各控制点高差进行整个测量区域高程控制点合理划分，选择适合拟大地的水准面精化控制点，所以能够使测量中高程拟合精度得到提高。

（三）地形图测量

地质勘查在详查阶段需要完成大比例地形图的绘制，以便为勘探线孔位布设等工作的开展提供数据支撑。按照传统测量方法需要在首级控制点上进行控制点加密，然后布设图根点，利用全站仪完成碎步数据采集。采用GPS技术，能够直接在已知控制点上进行基准站架设，利用流动站完成碎步测量。在流动站充足的情况下，可以同时利用多个流动站开展工作，使测量工作效率得到提高。在实践工作中，需要对所测区域环境进行充分考虑，利用RTK测量技术完成地形图测量。在测区最高点位上，可以进行基准站的设置，然后对现有三个区域控制点坐标进行利用，完成相关参数的求解。凭借其它控制点坐标，可以对求解参数进行检验。确定参数正确后，可以将其输入到移动站中，完成数据收集。在植被茂盛的区域，需要利用RTK对地形图根本点进行加密处理。

（四）工程测量

在工程测量阶段，需要完成勘探基線和测线的布设。采用GPS动态测量技术，可以完成测区勘探线的布设。而勘探时间应尽量在树枝树叶较少的季节，以便加强实时监测。在工程点定位时，如果采用传统的交会法需要保证透视条件较好。对GPS动态测量技术进行运用，可以直接进行首级控制点位测量基准点的利用。求解相关参数时，应注意区域不超过15km。在地质勘探中，需要进行坑道近景点、钻孔等工程点的测量。采用光电测距极坐标法，在野外实地测量后需要进行复杂的内业计算和检核，采用人工方式进行勘探线剖面图、工程布置图等图形的绘制，容易出现测定结果粗差概率高的问题，导致多地质点与地形图出现相矛盾的位置。实际应用GPS定位技术，能够利用卫星定位进行整个区域地质环境信息的准确获取，然后手动输入勘探数据。联合使用基准站和流动站，可以完成信号传递，准确获取地质信息。发现错误数据，可以进行手动删除，使测量误差得到最大限度的降低，从而使基线的精确性得到保证。

（五）注意事项

应用GPS定位技术尽管能够使地质勘探效率和能力得到提高，但在实际操作时需要加强影响测量精度的因素控制。首先，RTK测量获得的每个观测值为独立数据，难以保证可靠性，所以需要提前与已知点位进行比对，确定相关数据准确性，保证卫星数据正常链接。其次，测区有较高精度要求，需要在流动站采用三脚架对准中杆，保证天线稳定，从而使精确值得到提高。再者，为避免测量受外界无线电干扰，一旦发现数据链接不稳需要立即通知基准站，完成新电台的选择，然后使流动站进行新频率接收。此外，测区内反射性强物体过多，将导致数据解算时间长或无法读取，需要采用提高截止高度方法减少干扰，从而使测量精度得到保证。

三、结论

综上所述，凭借数据准确、及时和操作便利等优势，卫星导航（GPS）定位在地质勘探工作中得到了广泛应用。在实践工作中，应用卫星导航（GPS）定位需要做好前期准备工作，然后按照相关标准严格开展控制测量、地形图测量等各项工作。在实际进行地质勘查测量过程中，需要掌握可能对测量值产生影响因素，以便使测量误差得到有效控制，继而使勘探工作有效开展。