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衛星導航(GPS)定位在地質勘探的應用

發布時間:2019-07-24 10:22所屬分類:建筑工程瀏覽:1加入收藏

衛星導航(GPS)定位系統具有強大功能,在地質勘探工程測量中擁有較大應用價值。基于這種認識,本文在對衛星導航(GPS)定位技術特點展開分析的基礎上,

  衛星導航(GPS)定位系統具有強大功能,在地質勘探工程測量中擁有較大應用價值。基于這種認識,本文在對衛星導航(GPS)定位技術特點展開分析的基礎上,對該技術在地質勘探的應用問題進行了探討,明確技術的應用流程和注意事項,為地質勘探測量工作的開展提供參考。

  采用常規測量技術進行地質勘探,容易受通視條件、地形條件等各種條件的限制,測量效率較低,導致地質勘探工作量有所增加。伴隨著科學技術發展,衛星導航(GPS)定位技術得以在地質勘探工作中得到了運用,能夠擺脫以往工程測量受到的限制,降低工程測量難度,使地質勘探工作高效開展。因此,還應加強衛星導航(GPS)定位在地質勘探的應用分析,從而推動地質勘探水平的進步。

地質工程師論文

  一、衛星導航(GPS)定位技術特點

  衛星導航(GPS)定位技術實際就是運用GPS系統定位的一種技術,需要以衛星導航為基礎,能夠進行實時、連續定位。所謂的GPS系統,其實就是全球定位系統,由地面控制、空間部分和用戶部分構成,空間部分是由24顆GPS衛星構成的衛星星座,控制部分是由分散在世界各地的地面跟蹤站構成的地面監控系統,用戶部分包含用戶端設備、GPS信號接收機和數據處理軟件等。空間部分衛星包含21顆可導航衛星和3顆運行備用衛星,擁有12個恒星的運動周期,每顆均能進行導航定位衛星信號發送。用戶部分可以對GPS工作衛星發射的信號進行接收和處理,從而滿足用戶導航定位等需求。從技術特點上來看,采用衛星導航(GPS)定位技術無需確保各控制點保持良好通視條件,不需要建立覘標,能夠靈活選擇點位,節省大量人力、物力。在50km基線上,GPS定位精度可以達到(1~2)×10-6,在基線變長情況下測量精度也將提高。采用衛星導航(GPS)定位技術,可以得到觀測站精確平面位置,并且得到精確大地高程數據,為測量工作開展提供三維坐標。通常情況下,GPS接收機不受天氣影響,具有防水功能,設備功耗也較低,可以連續開展觀測作業。采用快速靜態定位技術和實時動態定位技術,僅需要幾秒鐘就能完成放樣測量、地形測量等測量工作,測量效率較高。此外,GPS體積較小,并且實現了高度自動化,測量時只要確定儀器高,然后就可以將儀器打開進行自動測量,操作十分便利。

  二、衛星導航(GPS)定位在地質勘探的應用

  (一)前期準備

  實際在地質勘探中應用衛星導航(GPS)定位技術,需要做好前期準備。因為在地質勘探的野外作業中,需要在野外環境下使用GPS,還要提前考察測量區域,加強高等級平面控制,完成工程相關資料的提前收集。根據具體數據,可以加強控制點坐標分析,合理進行控制點選擇,確保能夠測量得到精準度較高的數據。在前期準備階段,需要完成流動站和基準站實時參數及截止頻率的合理設定,流動站實時參數為1~2秒,基準站為4~5秒,截止頻率可以設定為10度。在實踐工作中,常常需要在山區作業,測量效果容易受到各種因素影響。為保證測量值精確度,需要提前確立作業方案。具體來講,就是需要完成軟硬件配置,確保野外作業設備符合國家出臺的《全球定位系統GPS測量規范》標準要求。結合要求,可以配備2臺雙拼GPS接收機、2臺電腦、4臺單頻GPS接收機和1臺繪圖儀。在軟件配置上,可以采用CA337.0軟件,并采用配套文字和數據處理軟件,實現無約束平差、基線向量等各種數據的規范處理。

  (二)控制測量

  在地質勘探控制測量階段,需要按照合同約定進行平面測量,實現點位的網狀布置,對測區各級點進行利用,對圖根控制點進行嚴格加密,以便使控制網保持良好安全性能。針對各級GPS網,需要滿足相應的技術要求。針對C級,平均距離應當達到4.5km,X≤10mm,Y≤5×10-6,最弱邊相對中誤差為1/70000;D級平均距離為2km,X≤10mm,Y≤10×10-6,最弱邊相對中誤差為1/40000;E級平均距離為1km,X≤10mm,Y≤20×10-6,最弱邊相對中誤差為1/20000。在控制網布置期間,應當保證相鄰點間極限最小距離至少達到平均距離1/3,最大距離不超過平均距離3倍。如果GPS網絡為一級,邊長需要小于200m,邊長中誤差小于±20mm。利用式(1),可以對各等級控制網相鄰點基線精度進行計算,式中σ指的是標準差,α則是固定誤差,b是比例誤差系數,d是相鄰點間距。采用點聯和線聯方式,能夠對GPS控制網進行觀測,構成獨立觀測環構網絡,包含若干組三邊形或多邊形,但邊數不能超出技術標準規定范圍。不同于傳統地質勘查以國際等級控制點為基礎進行控制測量,采用GPS定位技術可以根據各控制點高差進行整個測量區域高程控制點合理劃分,選擇適合擬大地的水準面精化控制點,所以能夠使測量中高程擬合精度得到提高。

  (三)地形圖測量

  地質勘查在詳查階段需要完成大比例地形圖的繪制,以便為勘探線孔位布設等工作的開展提供數據支撐。按照傳統測量方法需要在首級控制點上進行控制點加密,然后布設圖根點,利用全站儀完成碎步數據采集。采用GPS技術,能夠直接在已知控制點上進行基準站架設,利用流動站完成碎步測量。在流動站充足的情況下,可以同時利用多個流動站開展工作,使測量工作效率得到提高。在實踐工作中,需要對所測區域環境進行充分考慮,利用RTK測量技術完成地形圖測量。在測區最高點位上,可以進行基準站的設置,然后對現有三個區域控制點坐標進行利用,完成相關參數的求解。憑借其它控制點坐標,可以對求解參數進行檢驗。確定參數正確后,可以將其輸入到移動站中,完成數據收集。在植被茂盛的區域,需要利用RTK對地形圖根本點進行加密處理。

  (四)工程測量

  在工程測量階段,需要完成勘探基線和測線的布設。采用GPS動態測量技術,可以完成測區勘探線的布設。而勘探時間應盡量在樹枝樹葉較少的季節,以便加強實時監測。在工程點定位時,如果采用傳統的交會法需要保證透視條件較好。對GPS動態測量技術進行運用,可以直接進行首級控制點位測量基準點的利用。求解相關參數時,應注意區域不超過15km。在地質勘探中,需要進行坑道近景點、鉆孔等工程點的測量。采用光電測距極坐標法,在野外實地測量后需要進行復雜的內業計算和檢核,采用人工方式進行勘探線剖面圖、工程布置圖等圖形的繪制,容易出現測定結果粗差概率高的問題,導致多地質點與地形圖出現相矛盾的位置。實際應用GPS定位技術,能夠利用衛星定位進行整個區域地質環境信息的準確獲取,然后手動輸入勘探數據。聯合使用基準站和流動站,可以完成信號傳遞,準確獲取地質信息。發現錯誤數據,可以進行手動刪除,使測量誤差得到最大限度的降低,從而使基線的精確性得到保證。

  (五)注意事項

  應用GPS定位技術盡管能夠使地質勘探效率和能力得到提高,但在實際操作時需要加強影響測量精度的因素控制。首先,RTK測量獲得的每個觀測值為獨立數據,難以保證可靠性,所以需要提前與已知點位進行比對,確定相關數據準確性,保證衛星數據正常鏈接。其次,測區有較高精度要求,需要在流動站采用三腳架對準中桿,保證天線穩定,從而使精確值得到提高。再者,為避免測量受外界無線電干擾,一旦發現數據鏈接不穩需要立即通知基準站,完成新電臺的選擇,然后使流動站進行新頻率接收。此外,測區內反射性強物體過多,將導致數據解算時間長或無法讀取,需要采用提高截止高度方法減少干擾,從而使測量精度得到保證。

  三、結論

  綜上所述,憑借數據準確、及時和操作便利等優勢,衛星導航(GPS)定位在地質勘探工作中得到了廣泛應用。在實踐工作中,應用衛星導航(GPS)定位需要做好前期準備工作,然后按照相關標準嚴格開展控制測量、地形圖測量等各項工作。在實際進行地質勘查測量過程中,需要掌握可能對測量值產生影響因素,以便使測量誤差得到有效控制,繼而使勘探工作有效開展。

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