gps與傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)在地質(zhì)勘查中應(yīng)用比較

1、<p>　　GPS與傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)在地質(zhì)勘查中應(yīng)用比較</p><p>　　[摘 要]本文主要將GPS技術(shù)與傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)在地質(zhì)勘查中應(yīng)用進(jìn)行比較，結(jié)果表明GPS技術(shù)比傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)有更強(qiáng)的優(yōu)越性。 </p><p>　　[關(guān)鍵詞]GPS 傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù) 地質(zhì)勘查 控制測(cè)量 </p><p>　　中圖分類號(hào)：U445.57 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-91

2、4X（2015）08-0130-02 </p><p><b>　　一、概述 </b></p><p>　　為滿足地質(zhì)勘查和礦山開采設(shè)計(jì)等工作，需要對(duì)勘探區(qū)進(jìn)行控制測(cè)量、地形測(cè)量、勘探網(wǎng)測(cè)量、勘探線剖面測(cè)量、勘探坑道測(cè)量、鉆孔及地質(zhì)點(diǎn)的定位測(cè)量、礦區(qū)勘界測(cè)量。所謂的傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)是采用經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、大平板儀、測(cè)距儀、全站儀等測(cè)量?jī)x器進(jìn)行測(cè)繪工作，大部分測(cè)量隊(duì)伍一臺(tái)經(jīng)

3、緯儀（到上世紀(jì) 90 年代為全站儀）打天下，直至GPS特別是GPSRTK在測(cè)繪工作中的廣泛應(yīng)用，給測(cè)繪的野外工作帶來了質(zhì)的飛躍。 </p><p>　　二、GPS-RTK 技術(shù)的定位精度 </p><p><b>　　（一）準(zhǔn)備工作 </b></p><p><b>　　1、工作地點(diǎn) </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(fù)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(jī)，標(biāo)稱精度為：靜態(tài)及快速動(dòng)態(tài)模式下水平精度為3mm+0.1ppm，垂直精度為3.5mm+0.4ppm；動(dòng)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(diǎn)情況 </b></p><p>　　在該區(qū)域已知16個(gè)E級(jí)GPS控制點(diǎn)，高程為四等水準(zhǔn)。 </p><p><b>　?。ǘ?shù)據(jù)采集 </b></p><p>　　采用 RTK 作業(yè)模式，在地勢(shì)較高，利于接收衛(wèi)星信

6、號(hào)的地方架設(shè)基準(zhǔn)站。流動(dòng)站固定解情況下觀測(cè)時(shí)間為不少于20s，觀測(cè)期間嚴(yán)格對(duì)中。高程定位精度：分析以上16個(gè)點(diǎn)高程的水準(zhǔn)值與RTK值發(fā)現(xiàn)最大差值為45mm，最小值為3mm。假定水準(zhǔn)連測(cè)高程值作為該點(diǎn)正常高的真值，RTK實(shí)測(cè)高程作為觀測(cè)值，則互差Δ是真值與觀測(cè)的差值，根據(jù)中誤差的定義是RTK實(shí)測(cè)高程中誤差，這里p為權(quán)，因?yàn)镽TK都是直接實(shí)測(cè)，故取p值為1，N為總點(diǎn)數(shù)16，則RTK 實(shí)測(cè)高程中誤差為m中=±28.4mm。 <

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

8、16個(gè)點(diǎn)求得 RTK 實(shí)測(cè)高程中誤差為m中=±28.4mm，小于五等水準(zhǔn)測(cè)量路線最弱點(diǎn)允許高程中誤差±30.0mm，精度達(dá)到了五等水準(zhǔn)的測(cè)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(jù)中誤差的定義，式中p為權(quán)，這里每一個(gè)點(diǎn)都是實(shí)測(cè)且精度相同，故取p值為1，N為總點(diǎn)數(shù)16，求得m中=±35mm。根據(jù)《工程測(cè)量規(guī)范（GB50026-2007）》圖根控

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

10、gt;　　傳統(tǒng)的礦區(qū)控制測(cè)量一般都是在國(guó)家等級(jí)控制點(diǎn)的基礎(chǔ)上，采用測(cè)角網(wǎng)、測(cè)邊網(wǎng)、邊角網(wǎng)、導(dǎo)線網(wǎng)、線型鎖、邊角交會(huì)等方法進(jìn)行，這就要求點(diǎn)位之間必須通視。為了達(dá)到這一條件，點(diǎn)位必須布設(shè)在地勢(shì)高，視野開闊的地方。因此傳統(tǒng)控制測(cè)量有耗時(shí)長(zhǎng)、費(fèi)用高、精度低等的弊端。 </p><p>　　GPS定位技術(shù)具有精度高、全天候、點(diǎn)位無需通視的優(yōu)點(diǎn)，因此在控制測(cè)量方面目前已基本取代傳統(tǒng)的測(cè)量方法。但需要注意的是，由于礦區(qū)多處山區(qū)

11、，點(diǎn)與點(diǎn)之間高差大，所以在高程控制方面要特別注意，各種實(shí)驗(yàn)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(gè)工作區(qū)的高等級(jí)控制點(diǎn)，并選擇合適的似大地水準(zhǔn)面進(jìn)行精化，以提高 GPS擬合高程的精度。 </p><p><b>　?。ǘ┑匦螠y(cè)量 </b></p><p>　　地質(zhì)礦產(chǎn)勘探區(qū)大比例尺地形圖是進(jìn)行地質(zhì)勘探和礦山規(guī)劃設(shè)計(jì)所必

12、需的基礎(chǔ)圖件資料，地質(zhì)勘探和規(guī)劃設(shè)計(jì)能否科學(xué)順利地進(jìn)行取決于能否快速準(zhǔn)確地獲得高質(zhì)量的現(xiàn)勢(shì)地形圖。用傳統(tǒng)的方法測(cè)圖，需要先建立控制網(wǎng)，在控制網(wǎng)基礎(chǔ)上加密控制點(diǎn)，再利用加密的控制點(diǎn)布設(shè)圖根點(diǎn)，最后在圖根點(diǎn)上安置儀器進(jìn)行碎部測(cè)量，繪制成大比例尺地形圖。所需儀器多為經(jīng)緯儀、大平板儀、繪圖板、塔尺等，到后來用于野外數(shù)字化采集的全站儀、棱鏡等設(shè)備，使用這些設(shè)備都擺脫不了對(duì)高密度控制點(diǎn)（規(guī)范規(guī)定每平方公里內(nèi)1∶1000比例尺測(cè)圖不少于45點(diǎn)，1∶2

13、000比例尺不a少于14點(diǎn)，1∶5000比例尺不少于5點(diǎn)，并應(yīng)均勻控制測(cè)區(qū)。當(dāng)利用全站儀進(jìn)行數(shù)字測(cè)圖時(shí)，圖根點(diǎn)的數(shù)量可較上述規(guī)定減少1/2）的依賴，勞動(dòng)強(qiáng)度大、速度慢、精度低、耗時(shí)長(zhǎng)，每組至少需要2-3個(gè)人。 </p><p>　　采用GPS RTK測(cè)量技術(shù)，不需要進(jìn)行加密控制，在首級(jí)控制網(wǎng)建好后即可進(jìn)行碎部測(cè)量，基準(zhǔn)站可以設(shè)置在已知控制點(diǎn)或者設(shè)置在接受衛(wèi)星信號(hào)和無線電信通訊條件好的未知點(diǎn)上，流動(dòng)站經(jīng)已知點(diǎn)進(jìn)行校

14、準(zhǔn)和檢查平面坐標(biāo)和高程滿足限差要求時(shí)就可進(jìn)行數(shù)據(jù)采集作業(yè)。一個(gè)基站可以支持多個(gè)流動(dòng)站進(jìn)行作業(yè)，一個(gè)流動(dòng)站只需要 1個(gè)人就可以操作，在沿線碎部點(diǎn)上只需停留幾秒鐘，就可以獲得每點(diǎn)平面坐標(biāo)、高程（固定解）。結(jié)合輸入的點(diǎn)特征編碼及屬性信息，構(gòu)成碎部點(diǎn)的數(shù)據(jù)庫(kù)，通過CASS軟件自動(dòng)繪制稍加人工修改即可繪成高精度地形圖。一個(gè)基準(zhǔn)站的輻射半徑可達(dá)3km-5km，因此不需要加密圖根控制，控制點(diǎn)之間也不需要通視。所以采用GPS-RTK技術(shù)進(jìn)行全野外數(shù)字化

15、地形測(cè)量的優(yōu)勢(shì)明顯，勞動(dòng)強(qiáng)度小、速度快、精度高、耗時(shí)短，得到測(cè)繪同行的認(rèn)可。 　　（三）地質(zhì)勘探工程測(cè)量 </p><p>　　常規(guī)的地質(zhì)勘探測(cè)量包括勘探網(wǎng)測(cè)量、勘探線剖面測(cè)量、勘探坑道測(cè)量、定位測(cè)量、礦區(qū)勘界測(cè)量等。在GPS和GPS-RTK技術(shù)在測(cè)量方面得到應(yīng)用后，使原來比較復(fù)雜的地質(zhì)勘探工程測(cè)量變得簡(jiǎn)單，精度大幅度的提高。一個(gè)基準(zhǔn)站可以支持多個(gè)移動(dòng)站進(jìn)行放樣或者定位測(cè)量，特別是RTK的線放樣功能在勘探網(wǎng)、勘

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

17、光電測(cè)距經(jīng)緯儀極坐標(biāo)法、側(cè)角交會(huì)法等施測(cè)。作業(yè)程序繁多，精度差，特別是采用經(jīng)緯儀視距極坐標(biāo)法進(jìn)行測(cè)量精度無法控制。鉆孔、槽探端點(diǎn)、坑道近井點(diǎn)等工程點(diǎn)的定測(cè)一般采用測(cè)角交會(huì)法、光電測(cè)距極坐標(biāo)法進(jìn)行定測(cè)。野外測(cè)量完成后還需要進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算、檢核，然后進(jìn)行手工展繪勘探線剖面圖、實(shí)際材料圖、勘探工程布置圖及地形地質(zhì)圖等。由于地質(zhì)點(diǎn)大部分采用視距極坐標(biāo)法測(cè)定，誤差大，粗差出現(xiàn)率高，在制作地形地質(zhì)圖時(shí)地質(zhì)點(diǎn)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(cè)繪技術(shù)的年代進(jìn)行地質(zhì)勘探工程測(cè)量，一個(gè)不足10km2的勘探工作區(qū)，需要3-4個(gè)作業(yè)組（一組4人），駐扎勘探區(qū)，野外工作完成后還需長(zhǎng)時(shí)間整理資料，制作圖件等。工作效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、成果成圖質(zhì)量低，很難保障地質(zhì)勘查工作的需要。 </p><p><b>　　（四）工程點(diǎn)布設(shè) </b></p><p>　　傳統(tǒng)的工程點(diǎn)

19、的測(cè)設(shè)方法通過引用RTK 技術(shù)，不僅對(duì)野外作業(yè)的時(shí)間大大的縮短了，還對(duì)控制網(wǎng)點(diǎn)的布設(shè)精度和作業(yè)效率進(jìn)行了提高，按照 GPS-RTK 技術(shù)布設(shè)控制點(diǎn)的步驟為：①按照地質(zhì)工程項(xiàng)目的一級(jí)控制網(wǎng)的基礎(chǔ)，對(duì)測(cè)量礦區(qū)的控制網(wǎng)點(diǎn)的分布位置進(jìn)行確定；②將布設(shè)網(wǎng)點(diǎn)的測(cè)量坐標(biāo)輸入進(jìn) RTK 手簿中；③利用 RTK 的放樣功能對(duì)控制點(diǎn)的布設(shè)進(jìn)行實(shí)地確定，由于 GPS 的靜態(tài)和后差分測(cè)量沒有這項(xiàng)功能，對(duì)控制網(wǎng)點(diǎn)的布設(shè)無法進(jìn)行。 </p><

20、p>　　（五）勘探線剖面測(cè)量 </p><p>　　通常地質(zhì)鉆孔要設(shè)置在勘探線上，所以要對(duì)勘探線剖面進(jìn)行測(cè)量，從而為工程布設(shè)、儲(chǔ)量計(jì)算以及勘探設(shè)計(jì)和其它的綜合研究提供更加準(zhǔn)確的基礎(chǔ)資料。測(cè)量勘探線剖面要與相關(guān)的規(guī)范要求和礦區(qū)設(shè)計(jì)要求相符。測(cè)量勘探線剖面?zhèn)鹘y(tǒng)的方法是地質(zhì)人員將剖面的起始點(diǎn)布設(shè)出來，測(cè)量人員再根據(jù)起始點(diǎn)沿著與剖面垂直的方向定線并測(cè)設(shè)勘探基線，再沿著給定的剖面線方向?qū)⑵拭娴钠士攸c(diǎn)、測(cè)站點(diǎn)、剖面點(diǎn)確

21、定下來。如果采用RTK 技術(shù)，則一人就能夠完成整個(gè)勘探線剖面的測(cè)量。大大地減少了作業(yè)人數(shù)，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了測(cè)量精度。在地質(zhì)勘察測(cè)量中發(fā)揮著特別重要的作用。 </p><p><b>　　四、結(jié)語(yǔ) </b></p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展以及不斷研發(fā)國(guó)產(chǎn)GPS儀器的背景下，單臺(tái)數(shù)十萬元的GPS接收機(jī)的價(jià)格已降至幾萬元，推動(dòng)著該技術(shù)在測(cè)繪行業(yè)的進(jìn)一步普及

22、與實(shí)現(xiàn)。GPS測(cè)量技術(shù)推動(dòng)測(cè)繪工進(jìn)行著革命性的變化，這點(diǎn)是毋庸置疑。其在作業(yè)速度、勞動(dòng)強(qiáng)度、成果質(zhì)量等方面所具備的優(yōu)勢(shì)，實(shí)時(shí)地完成厘米級(jí)精度定位，大幅度提升了工作效率，這點(diǎn)對(duì)于傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)而言絕對(duì)是無法比擬的。當(dāng)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(shù)據(jù)鏈傳輸狀況等影響，因此該技術(shù)仍舊需要得到進(jìn)一步的完善。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b&

23、gt;</p><p>　　[1] 張楨哲.GPS RTK技術(shù)在地質(zhì)測(cè)量中的應(yīng)用[J].西部探礦工程. 2012（9）. </p><p>　　[2] 葉積龍，張維寬.關(guān)于GPS RTK技術(shù)在地質(zhì)工程測(cè)量中的應(yīng)用分析[J].價(jià)值工程.2012（10）. </p><p>　　[3] 張應(yīng)學(xué).GPS在礦山測(cè)量中的工作原理及應(yīng)用分析[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品.2010（5