gps與傳統(tǒng)測量技術在地質勘查中應用比較

1、<p>　　GPS與傳統(tǒng)測量技術在地質勘查中應用比較</p><p>　　[摘 要]本文主要將GPS技術與傳統(tǒng)測量技術在地質勘查中應用進行比較，結果表明GPS技術比傳統(tǒng)測量技術有更強的優(yōu)越性。 </p><p>　　[關鍵詞]GPS 傳統(tǒng)測量技術 地質勘查 控制測量 </p><p>　　中圖分類號：U445.57 文獻標識碼：A 文章編號：1009-91

2、4X（2015）08-0130-02 </p><p><b>　　一、概述 </b></p><p>　　為滿足地質勘查和礦山開采設計等工作，需要對勘探區(qū)進行控制測量、地形測量、勘探網測量、勘探線剖面測量、勘探坑道測量、鉆孔及地質點的定位測量、礦區(qū)勘界測量。所謂的傳統(tǒng)的測量技術是采用經緯儀、水準儀、大平板儀、測距儀、全站儀等測量儀器進行測繪工作，大部分測量隊伍一臺經

3、緯儀（到上世紀 90 年代為全站儀）打天下，直至GPS特別是GPSRTK在測繪工作中的廣泛應用，給測繪的野外工作帶來了質的飛躍。 </p><p>　　二、GPS-RTK 技術的定位精度 </p><p><b>　　（一）準備工作 </b></p><p><b>　　1、工作地點 </b></p><

4、;p>　　選擇了具有代表性的梯田、丘陵地區(qū)，比高在0～300m之間，梯田密集無規(guī)則，地貌較復雜，工作難度介于平原與山區(qū)之間。 </p><p><b>　　2、儀器 </b></p><p>　　TrimbleR8雙頻GPS接收機，標稱精度為：靜態(tài)及快速動態(tài)模式下水平精度為3mm+0.1ppm，垂直精度為3.5mm+0.4ppm；動態(tài)模式下水平精度為10 mm+

5、1 ppm，垂直精度為20mm+1ppm。 </p><p><b>　　3、檢核點情況 </b></p><p>　　在該區(qū)域已知16個E級GPS控制點，高程為四等水準。 </p><p><b>　?。ǘ祿杉?</b></p><p>　　采用 RTK 作業(yè)模式，在地勢較高，利于接收衛(wèi)星信

6、號的地方架設基準站。流動站固定解情況下觀測時間為不少于20s，觀測期間嚴格對中。高程定位精度：分析以上16個點高程的水準值與RTK值發(fā)現最大差值為45mm，最小值為3mm。假定水準連測高程值作為該點正常高的真值，RTK實測高程作為觀測值，則互差Δ是真值與觀測的差值，根據中誤差的定義是RTK實測高程中誤差，這里p為權，因為RTK都是直接實測，故取p值為1，N為總點數16，則RTK 實測高程中誤差為m中=±28.4mm。 <

7、/p><p>　　參考《工程測量規(guī)范（GB 50026-2007）》五等水準每千米高差全中誤差為 =15mm，最弱點相對于高級點的高程中誤差可按式估算，式中 L為路線長度，以千米為單位?！豆こ虦y量規(guī)范（GB50026-2007）》規(guī)定四等水準附合路線長度≤16km，五等水準路線長度沒有具體要求，這里取四、五等水準臨界值16km計，路線最弱點相對于高級點的高程中誤差： </p><p>　　采用

8、16個點求得 RTK 實測高程中誤差為m中=±28.4mm，小于五等水準測量路線最弱點允許高程中誤差±30.0mm，精度達到了五等水準的測量精度。 </p><p>　　平面定位精度：求出RTK 值與靜態(tài)值之間的距離，根據中誤差的定義，式中p為權，這里每一個點都是實測且精度相同，故取p值為1，N為總點數16，求得m中=±35mm。根據《工程測量規(guī)范（GB50026-2007）》圖根控

9、制測量的要求，GPS-RTK圖根控制測量點位較差不應大于圖上的0.1mm，我們求得的m中=±35mm，則較差為70mm，據此可以得出的RTK 的測量精度可以滿足比例尺為1∶1000的圖根控制測量要求。 </p><p>　　三、GPS與傳統(tǒng)測量技術在地質勘查中應用比較 </p><p><b>　?。ㄒ唬┛刂茰y量 </b></p><p&

10、gt;　　傳統(tǒng)的礦區(qū)控制測量一般都是在國家等級控制點的基礎上，采用測角網、測邊網、邊角網、導線網、線型鎖、邊角交會等方法進行，這就要求點位之間必須通視。為了達到這一條件，點位必須布設在地勢高，視野開闊的地方。因此傳統(tǒng)控制測量有耗時長、費用高、精度低等的弊端。 </p><p>　　GPS定位技術具有精度高、全天候、點位無需通視的優(yōu)點，因此在控制測量方面目前已基本取代傳統(tǒng)的測量方法。但需要注意的是，由于礦區(qū)多處山區(qū)

11、，點與點之間高差大，所以在高程控制方面要特別注意，各種實驗表明，高程擬合誤差隨著高差的增加而增大，這就要求我們要盡可能選用分布均勻、能夠控制住整個工作區(qū)的高等級控制點，并選擇合適的似大地水準面進行精化，以提高 GPS擬合高程的精度。 </p><p><b>　?。ǘ┑匦螠y量 </b></p><p>　　地質礦產勘探區(qū)大比例尺地形圖是進行地質勘探和礦山規(guī)劃設計所必

12、需的基礎圖件資料，地質勘探和規(guī)劃設計能否科學順利地進行取決于能否快速準確地獲得高質量的現勢地形圖。用傳統(tǒng)的方法測圖，需要先建立控制網，在控制網基礎上加密控制點，再利用加密的控制點布設圖根點，最后在圖根點上安置儀器進行碎部測量，繪制成大比例尺地形圖。所需儀器多為經緯儀、大平板儀、繪圖板、塔尺等，到后來用于野外數字化采集的全站儀、棱鏡等設備，使用這些設備都擺脫不了對高密度控制點（規(guī)范規(guī)定每平方公里內1∶1000比例尺測圖不少于45點，1∶2

13、000比例尺不a少于14點，1∶5000比例尺不少于5點，并應均勻控制測區(qū)。當利用全站儀進行數字測圖時，圖根點的數量可較上述規(guī)定減少1/2）的依賴，勞動強度大、速度慢、精度低、耗時長，每組至少需要2-3個人。 </p><p>　　采用GPS RTK測量技術，不需要進行加密控制，在首級控制網建好后即可進行碎部測量，基準站可以設置在已知控制點或者設置在接受衛(wèi)星信號和無線電信通訊條件好的未知點上，流動站經已知點進行校

14、準和檢查平面坐標和高程滿足限差要求時就可進行數據采集作業(yè)。一個基站可以支持多個流動站進行作業(yè)，一個流動站只需要 1個人就可以操作，在沿線碎部點上只需停留幾秒鐘，就可以獲得每點平面坐標、高程（固定解）。結合輸入的點特征編碼及屬性信息，構成碎部點的數據庫，通過CASS軟件自動繪制稍加人工修改即可繪成高精度地形圖。一個基準站的輻射半徑可達3km-5km，因此不需要加密圖根控制，控制點之間也不需要通視。所以采用GPS-RTK技術進行全野外數字化

15、地形測量的優(yōu)勢明顯，勞動強度小、速度快、精度高、耗時短，得到測繪同行的認可。 　?。ㄈ┑刭|勘探工程測量 </p><p>　　常規(guī)的地質勘探測量包括勘探網測量、勘探線剖面測量、勘探坑道測量、定位測量、礦區(qū)勘界測量等。在GPS和GPS-RTK技術在測量方面得到應用后，使原來比較復雜的地質勘探工程測量變得簡單，精度大幅度的提高。一個基準站可以支持多個移動站進行放樣或者定位測量，特別是RTK的線放樣功能在勘探網、勘

16、探線剖面的施測中更是游刃有余，徹底擺脫了常規(guī)的勘探線測量中勘探線上障礙物的對測量的影響。RTK靈活的測量方法使得勘探網的布設、勘探線剖面測量以及工程點的定位等測量能夠同時開展。 </p><p>　　采用傳統(tǒng)的測量方法，勘探線端點、工程點、剖控點，由其附近的控制點用光電測距極坐標法、經緯儀視距極坐標法布設于實地。布設后的勘探線端點（即 </p><p>　　剖面線端點） 及剖控點的定側，用

17、光電測距經緯儀極坐標法、側角交會法等施測。作業(yè)程序繁多，精度差，特別是采用經緯儀視距極坐標法進行測量精度無法控制。鉆孔、槽探端點、坑道近井點等工程點的定測一般采用測角交會法、光電測距極坐標法進行定測。野外測量完成后還需要進行復雜的計算、檢核，然后進行手工展繪勘探線剖面圖、實際材料圖、勘探工程布置圖及地形地質圖等。由于地質點大部分采用視距極坐標法測定，誤差大，粗差出現率高，在制作地形地質圖時地質點和地形圖矛盾重重，解決起來非常麻煩。 &l

18、t;/p><p>　　在采用傳統(tǒng)測繪技術的年代進行地質勘探工程測量，一個不足10km2的勘探工作區(qū)，需要3-4個作業(yè)組（一組4人），駐扎勘探區(qū)，野外工作完成后還需長時間整理資料，制作圖件等。工作效率低、勞動強度大、成果成圖質量低，很難保障地質勘查工作的需要。 </p><p><b>　　（四）工程點布設 </b></p><p>　　傳統(tǒng)的工程點

19、的測設方法通過引用RTK 技術，不僅對野外作業(yè)的時間大大的縮短了，還對控制網點的布設精度和作業(yè)效率進行了提高，按照 GPS-RTK 技術布設控制點的步驟為：①按照地質工程項目的一級控制網的基礎，對測量礦區(qū)的控制網點的分布位置進行確定；②將布設網點的測量坐標輸入進 RTK 手簿中；③利用 RTK 的放樣功能對控制點的布設進行實地確定，由于 GPS 的靜態(tài)和后差分測量沒有這項功能，對控制網點的布設無法進行。 </p><

20、p>　?。ㄎ澹┛碧骄€剖面測量 </p><p>　　通常地質鉆孔要設置在勘探線上，所以要對勘探線剖面進行測量，從而為工程布設、儲量計算以及勘探設計和其它的綜合研究提供更加準確的基礎資料。測量勘探線剖面要與相關的規(guī)范要求和礦區(qū)設計要求相符。測量勘探線剖面?zhèn)鹘y(tǒng)的方法是地質人員將剖面的起始點布設出來，測量人員再根據起始點沿著與剖面垂直的方向定線并測設勘探基線，再沿著給定的剖面線方向將剖面的剖控點、測站點、剖面點確

21、定下來。如果采用RTK 技術，則一人就能夠完成整個勘探線剖面的測量。大大地減少了作業(yè)人數，減輕了勞動強度，提高了測量精度。在地質勘察測量中發(fā)揮著特別重要的作用。 </p><p><b>　　四、結語 </b></p><p>　　隨著科學技術的迅速發(fā)展以及不斷研發(fā)國產GPS儀器的背景下，單臺數十萬元的GPS接收機的價格已降至幾萬元，推動著該技術在測繪行業(yè)的進一步普及

22、與實現。GPS測量技術推動測繪工進行著革命性的變化，這點是毋庸置疑。其在作業(yè)速度、勞動強度、成果質量等方面所具備的優(yōu)勢，實時地完成厘米級精度定位，大幅度提升了工作效率，這點對于傳統(tǒng)測量技術而言絕對是無法比擬的。當然事物都具備兩面性，它自身也存在一定程度的缺陷，例如容易遭受衛(wèi)星狀況、天氣狀況、數據鏈傳輸狀況等影響，因此該技術仍舊需要得到進一步的完善。 </p><p><b>　　參考文獻 </b&

23、gt;</p><p>　　[1] 張楨哲.GPS RTK技術在地質測量中的應用[J].西部探礦工程. 2012（9）. </p><p>　　[2] 葉積龍，張維寬.關于GPS RTK技術在地質工程測量中的應用分析[J].價值工程.2012（10）. </p><p>　　[3] 張應學.GPS在礦山測量中的工作原理及應用分析[J].中國新技術新產品.2010（5