GPS技术在地质测量中应用科技

摘要：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。在地质工作中，这项技术得到了很大的重视，特别是进行地质测绘时，运用这项技术可以提高工作的准确度和工作效率。文章重点论述了GPS静态定位以及GPS RTK的基本原理以及新兴的GPS快速静态测量法的基本原理。
关键词：GPS技术；地质测量

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

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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，就有了此方法的局限性。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。

二、 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。

三、误差分析

在GPS-RTK 定位过程中, 存在着3部分误差:第1部分是每一个用户接收机所公有的。例如, 卫星钟误差、星历误差、电离层误差、对流层误差、传播延迟误差等; 第2部分误差为各用户接收设备所周有的。例如内部噪声、通道延迟轨道误差、天线相位中心变化、接收机位置误差、信号干扰、多路径效应、天线姿态误差、气象因素等。第3部分为基准转换误差。例如已知控制点的误差、坐标系统转换误差、大地水准面差距的内插误差等。第1部分误差中卫星钟误差、星历误差通过差分机数可以完全消除, 电离层误差、对流层误差、传播延迟误差可以大部分消除, 但其残余误差会随着流动站至基准站距离的增大而加大; 第2部分误差中天线相位中心变化可以消除, 其余部分要采用专门措施加以削弱, 其残余误差又是对RTK 影响非常严重。第3部分误差要采取严密的转换模型和高质量的起算数据, 运用检核的办法验证其精度。

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

1. GPS 技术在野外施测中的具体应用

1.1 可以用于选点

GPS技术使用起来比较灵活，不要求各个测试站间必须有通视，它还有比较灵活的图形结构。所以，很容易进行选点工作。很适合在山林地区进行地质的勘探工作。但是GPS技术还有其自身的特点，为了使后续工作能够更好地进行，在野外的选点工作中，还要注意对一下几个因素的考察。
（1） 再选点时，尽可能的远离大面积的水面，因为大面积的水面会产生多路径相应，不利于探测工作的准确性。
（2） 在选点时还要注意，探测点的周围高度角在十五度以上的范围之内不能存在障碍物，如果存在障碍物，会使信号被遮挡或者是被吸收，不利于考察工作的进行。
（3） 选点时，要尽量时探测点远离高压线、无线电发射源等高磁场的设备。这样就可以减少电磁场对测量信号的干扰了。
（4） 测点最好是选在交通便利、视野比较开阔的地方，这些地方的测点能够很好的保存，而且扩展也比较容易，对今后的长期观测有很大的好处。

2.可以应用于观测

如果采用GPS技术进行静态的测量工作时，必须要求在观测的整个过程中和接收机天线的位置是相对静止的。此外，要同时开启多台机器。另外，要在每一次测量的开始之前还有测量工作结束以后都要对观测的卫星信号、还有当时的天气情况、经纬度等问题进行详细的记载。与此同时，如果各个机器的位置存在差异，还要分别对它们的位高进行记录。数据处理过程中，接收机的天线位置要作为一个不变量来处理，这样，待定点的坐标就可以通过接收到的数据的变化来求得。GPS的静态测量，有很多优点，这种测量方式不仅仅可以获得有效合理的数据，使工作效率大大的提高。这种方式还可以充分的挖掘专业人士从事地质测绘工作的智能潜力，这样就可以推动地质勘探事业的进一步发展。

3.在竣工测量中的应用

常规的竣工测量方法（如经纬仪、测距仪等)通常是布设控制网点后进行测量。这种方法要求点间通视,且测量精度不均匀,在外业中不能实时获得测量成果。竣工测量一般时间要求紧迫, 而且测绘的内容比普通测图要求更为详尽, 因此选择GPS进行竣工测量成为一项重要内容。利用GPS进行竣工测量要注意以下几点:
（1） 在丘陵地区GPS的作用距离不应超过4米，否则其观测精度无法得到保障。
（2）丘陵地区在高程方面，采用一个观测条件最好且距离测区较近的控制点进行投影解算，其结果是最可信的，不宜采用两点或两点以上控制点进行高程投影解算。
（3） 在城镇规划竣工测量中，由于楼房密度较大，而GPS接收机观测条件有一定限制, 所以在竣工细部测量中可以使用全站仪与GPS相结合的方式。
参考文献
王青松. 浅谈GPS在工程测量中的应用[J]. 科技咨询导报. 2006(20)
陈光霞. 浅议GPS在土地测量中的应用[J]. 科学咨询(决策管理). 2008(10)
[3] 蒋铁军,东海宇,董钦伟. GPS-RTK在地质测量中的应用[J]. 甘肃冶金. 2011(03)