探讨GPS技术在地质测量中的运用

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摘要：近些年来，我国的科学技术在不断地进步，那么由于科学技术的不断发展及进步，使得地质在测量方面由最初的目测以及人工量取进步到了现在利用卫星定位系统GPS进行非常准确、精确的测量，另外在制作图纸的过程中也由很原始的绘画演变成了现在的GPS测量后电脑直接出图。本文主要探讨了gps静态定位、GPS RTK的基本原理及新兴的GPS快速静态测量法的基本原理。

关键词：GPS技术；地质；测量；静态；原理

中图分类号：F407.1文献标识码：A 文章编号：

0引言

GPS 是指全球定位系统。其是美国上世纪的重要成果之一，那么当时因为我国还处于发展中国家，就必须要依靠自己的资源来吸取外资，从而实现带动我国经济增长的目的。GPS 通过卫星导航实时定位，是现代科学技术发展的产物，如今GPS 卫星定位已运用到航天、航海、汽车、地质测量等多个领域。GPS 卫星定位测量是指通过 GPS 卫星定位来勘测地质地貌，涉及的诸多应用技术、也越来越成熟。测量技术的科技含量越来越高，到现在地质测量领域的应用也越来越广泛。但是，随着近半个世纪的开采，我国的矿产等资源的形式已经开始变得严峻，由此衍生的地质勘察行业开始变得火爆，而在现代的勘探中，利用GPS测量为主的测量手段已经被越来越多的勘探者所应用，基本处于主导地位。

一、GPS RTK的基本原理

RTK是Real Time Kinematic的缩写，翻译成中文为实时动态测量技术，GPS- RTK测量技术是GPS测量技术和GPS数据传输技术的组合技术，它是以载波相位观测为根据的实时差分的一种GPS技术，基本的工作原理一般都是首先找一个点安置一台参考的GPS 双频接收机, 对所有能搜索到的GPS卫星进行不间断的监测，并将监测到的信息和自身的识别信息通过无线电设备实时传送出去，同时，还要设置一个流动的GPS接收机，此接收机除了接收GPS卫星信号外，还要接收来自基准站的一些数据信息，然后，通过仪器实时的算出此流动GPS接收机的三维坐标和精度信息，由于此方法需要GPS卫星的实时支持，因此，就有了此法的局限性。美国的GPS卫星并不是在我国的所有位置都有信号，在一些偏远的山区就没有卫星的信号，如果需要测量那里时，此方法便不适用了。

1GPS RTK 技术在工程测量中的应用

1.1地质工程测量由于作业环境限制，有着强度大，效率低，周期长的特点，因此需要先进设备仪器辅助作业。传统的辅助仪器以电子全站仪应用最为广泛，但是仍然不能满足地质工程测量的强度需要，科技含量更高的设备仪器和技术需求迫在眉睫。而 GPS 在地质测量行业的运用，大大缓解了这一问题。GPS 定位技术不受地质测量作业环境的影响，无严格的控制测量等级之分，无需造标，不必考虑测点间横向通视问题，且更为重要的是误差小。相对于传统的测量方法，GPS 是革新技术，对数据处理和控制误差是阶梯性提升。

1.2 RTK 技术就是为了迎合测量工程新需要而开发使用的新技术产品。实时动态（RTK）定位技术的工作原理是，通过基站上的GPS接收机接收数据，同时将此数据通过无线电设备实时传送到用户站，根据相对定位原理，对两个数据进行整合来控制其精确度。RTK定位技术是GPS测量技术发展的一个新突破，可实时显示出用户站的三维坐标及精确度。通过实时计算的定位结果，便可监测基准站与用户站观测成果的质量和解算的收敛情况，从而可实时地判定解算结果是否成功，以减少冗余观测，缩短观测时间，提高工作效率。

三、GPS快速静态测量法

在一些GPS- RTK测量法不适用的山区，我们无法使用它，因此，只能继续探索，采取一些传统的方法，例如GPS静态测量法，但是，由于此方法效率太低（进行等级控制时，要对每个测站点至少观测60分钟以上），由此变衍生了GPS快速静态测量法，因为快速测量法只需要对每个观测点观测10到20分钟左右，甚至更短的时间，就能得出结果。而关于工程对测量精度的要求，GPS快速静态测量法的测量精度完全可以保证工程要求的精度，误差很小。在做了相关研究后发现，GPS快速静态测量法很实用，而且相对比较精确。GPS快速静态测量法一般都分为两种方法，一种为设置一个固定的参考站，另一种为设置两个参考站，设置一个参考站只需要两台仪器就可以进行测量，虽然测量速度会很快，但是比较容易出现较大误差，造成结果不精确；而设置两个参考基站，至少需要三台仪器才能进行测量，虽然测量的速度要比一个基站的速度慢一点，但是测量结果很精确，最后的数据有保障，所以推荐采用设置两个基站的方法进行测量。

四、利用GPS作地质测量

在做GPS地质测量中，首先要放置一台参考的基准站在室内，并且与电脑或者无线设备连接，便于记录设备测量所得的数据，还可以通过网络进行远程的数据管理。在运动的基站开始测量之前，一定要先检查参考的基准站是否工作正常。在进行GPS测量时可以选择的配置方案有很多，但是方案都是用于GIS数据采集的，根据实际作业的要求，来选择测量所用的仪器，对其精度等做出准确选择；运动的基站一定要架设在参考的标准基站作用范围内，运动的基站的数量可以根据作业的数据采集的进度而进行适量的增加；采集的数据要用一些软件计算，而得出所要的结果，最高的精度可以达到厘米级别。

五、GPS技术在地质测量中的具体应用

在勘探地质中具体的矿物质时，要先对该地区进行全面的地质矿产资料的了解，大致的了解该地区的地质结构和基本的相关矿质资料，拿相关的资料进行对比分析，初步查看是否有相同类型的矿床；对于沉积型的铝土矿应该更加侧重于地质信息，对于堆积型的铝土矿，应该具体的了解该地区的第四纪的地理信息，并经过资料和地质测量的结果对比，如果初步发现了矿物质地层，应该通知有关的勘探部门进行井探工程勘探。

另外，在一般的地形下进行地质测量时，正常的GPS- RTK测量法一次就可以完成测量，可以较大的减少测量仪器的搬运，而且只需要一个人就可以完成测量，具有速度快，工作强度低，节省时间，提高效率等特点，而且此方法的精度很高，精确度一般都能达到厘米的级别，而且RTK技术不需测量两点之间可见，只要电磁波可以传播就可以，因此，可以避开传统测量法的一些缺点。而且在测量之后，RTK的自动化、集成化很高，可以很简单快速的计算出测绘的结果，减少人为计算或操作的误差。但由于此方法需要GPS卫星的实时信号支持，所以在一些信号不好或者根本就没有信号的地方，此方法就不能正常工作甚至不实用，此外，由于此法利用电磁波进行通讯，所以受空气等环境影响也较大，这也需要注意。

而在GPS快速静态测量法中，由于测量的距离可以达到80千米之远，而且在测量精度上可以控制得很精确，通过合理的使用，该方法可以避免很多GPS- RTK法的不足和局限性，同时，也弥补了一些传统测量方法的不足，提高了实际测量时的效率，所以在实际的测量中可以尽量采用GPS快速静态测量法，以便得到一个更加精确的结果。

六、结束语

综上所述，GPS 技术使传统的地质勘测技术与成果均发生了根本上的变化，它不仅仅是降低了地质勘测工作的作业时间，同时也降低了劳动难度及积累误差，提高了作业的精确度和效率，为测量数据的可靠性、精确度和高效率提供了保障。相信随着科学技术的不断发展，GPS 技术的稳定性、数据传输能力会越来越高，再加上辅助软件机能的提升，其应用前景将更加广阔。

参考文献：

[1]吴天秋.GPS在地质工程测量中的应用浅析[J].甘肃冶金，2011，（04）.

[2] 宋秉红，杨明光．RTK 技术在城市测量中的应用[J]. 测绘通报，2009, 3.

［3］ 徐绍銓等，GPS 测量原理及应用 ［M］． 武汉大学出版社，2001．

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。