GPS技术在地质测量中的应用分析

冯军利

（中国有色矿业集团有限公司，北京 100029）

地质测量工作对于我国社会经济以及各行各业的发展有着非常重要的作用。在地质测量的过程中，借助先进的技术能够有效提升地质测量的整体效果。在众多的现代化测量测绘技术中，GPS具有非常明显的优势，能够进行全数字化的野外数据的采集，且数据具有较高的真实性与可靠性，便于后期的计算处理。因此，加强GPS技术在地质测量中的应用有着非常重要的现实意义[1]。

1 GPS技术及其应用的优势

GPS技术是当前较为先进的测量技术之一，该技术通过人造卫星发射无线信号的方式来对地质情况进行观测、测量等，通过卫星系统、软件解算系统、数据传输系统等来对信息数据进行处理，实现全过程的自动化处理（如图1所示）。在使用GPS技术的时候，卫星不间断发送星历参数、时间信息，用户接收到信息之后经过计算求出三维位置、三维方向、运动速度、时间信息等。

图1 GPS卫星系统组成

GPS技术相较于传统的测量技术来说具有非常明显的优势，其主要表现在：第一，全球范围内连续覆盖，保证全天候连续进行三维定位。第二，该技术可以实时确定运动物体的三维坐标、速度矢量等，实现实时定位。第三，该技术能够得到动态目标的高精度坐标、速度以及时间信息，在大空间尺度上对静态目标进行精准定位，获得精度极高的位置信息。第四，该技术在使用的过程中依靠各种先进的技术，人为参与度极低，系统功能较为多元化且操作十分简便[2,3]。

2 GPS技术在地质测量中的应用

某工程为某市的矿区，整个测量区域的面积约为3500km2，长度约为70km，宽度约为50km。该矿区主要为山地，最高处海拔约为824m，最低处海拔约为160m，高程差为664m。该工程所处地区为低纬度地区，气候温暖且湿润，雨量较为充足。在对该地区进行测量的过程中，使用GPS技术使得测量工作极为方便。

2.1 测量控制点

在该工程中使用GPS技术展开测量的过程中，需要先选取最佳测绘控制点，才能够保证所获得的各项数据信息的准确性。通过对该区域内的气候条件、自然环境等进行综合考虑，选取了3个合适的控制点，并在其中一个控制点上布设GPS基准站，然后通过自动化计算来推测出各个点的坐标，并与地质测量规范进行比较，无论是测量方法还是结果都符合相关规定。需要注意的是，在选择控制点的过程中，为保证结果的准确性，要选择障碍物较少的位置，一旦出现面积较大的高层建筑、水域等，所选的控制点要尽量与其保持一定的距离，降低这些障碍物对反射信号的干扰和影响。与此同时，由于GPS设备在测量的过程中会受到高压电线磁场的干扰而出现信号不稳定的情况，所以选取的控制点也要远离高压电线，有效提升观测的整体精度。

2.2 地质信息勘察

在本工程中，相关地质信息测量的过程中，测量的主要内容包括地质先测量点、巷道、钻井、槽探端点等。相关测量单位要测量准确的地质信息并多次进行测量验证，并保证同一个测量点能够进行反复测量，取每次测量的平均值作为最终的结果。在对巷道进行测量的过程中，应当要遵循基本原则展开测量工作，按照设计的坐标展开相关测量工作，在巷道口设置至少两个点，并在每个点上安装相应的测量设备，从而获得更加精准的信息数据。

2.3 测量精准度分析

在使用GPS技术展开地质测量的过程中，精准度是其重要的保障。使用该技术的过程中，为了保证数据的精准度，通常会先在选取的点上安装相应的移动设备，借助移动设备来对信息数据进行采集，将采集到的信息数据与实际情况作对比，根据被测区域内物质的分布情况，选择合适的特征测量点，在不同的时间内展开多次测量，并根据测量的结果来确定特征点的实际情况。最后利用全站仪来进行辅助测量，保证相关精度符合实际要求[4]。

3 测量质量的控制方法

在使用GPS技术的过程中，由于技术应用的过程中会受到天气以及其他外界自然因素的影响，导致测量的结果会存在一定的偏差。因此，需要采用适当的方法来对测绘的质量进行合理控制。在通常情况下，测量质量的控制方法主要包括以下几种。

3.1 直接观测法

在GPS技术应用的过程中，使用直接观测法是较为常见的方法之一。通过直观观测法能够对未知的数据进行计算，并借助自动计算功能大大缩短计算的时间。对于那些干扰源不多的地区来说，在对其进行测量的时候，可以使用适当数量的卫星来展开测量，并在短时间内判断其测量值是否满足精度的基本要求。例如：如果可以在5s内测量出小于2cm的收敛值，那么可以将其作为最终的结果。如果不能测量出上述收敛值，则表示测量的精准度过低，与测量工作的相关规定和要求不相符，需要重新进行测量与相关计算，一直到可以测量和计算出上述收敛值范围，满足测量精度的基本要求。这种方法的应用较为简单，可以通过直接观察的方式来判定测量的精度，并未后续的工作提供指导与参考。

3.2 对比法

在使用该方法进行测量及其质量控制工作的过程中，要先确定控制点的合理性，并将这些控制点所采集到的数据进行整理与分析，从中找到数据的差一点、相同点等，通过相同点来构建高级的控制网。通过GPS技术采集到相关数据之后，通过计算机以及互联网等先进的技术直接将数据导入系统中，系统会自动对数据进行分析与对比，通过对比的结果来确定测绘结果的准确性。这种方法的应用可以通过实时、动态化的数据对比的方式来对测量结果的准确性进行精准把控，所得出的测量结果准确度较高。

3.3 重复测量法

为了能够提高GPS测量结果的精准度，重复测量法的应用有着非常重要的作用。该方法主要是指在对同一个点进行测量的时候使用相同的测量手段来对其进行反复测量，并将测量的结果进行平均值计算，将计算出的结果作为测量的最终数据。该方法所得到的结果具有较高的可信度的主要原因是：在使用反复测量方法的时候，测量结果的反应时间的长短并不一致，反应的时间越长其所计算出的收敛值偏差的范围也就会越大，而当测量的次数增加的时候，其所偏离的数值会减小到一定的范围内，然后通过计算平均值的方式来将误差进行适当的校正处理，有效提升测量结果的准确度。

4 GPS技术在地质测量应用中需要注意的问题

GPS技术虽然具有较多的优点，但是在使用该技术进行地质测量的过程中需要注意一些问题，为提高GPS技术的整体效果奠定良好基础。

4.1 消除或减弱定位误差

在实际情况中，GPS技术也会存在着一定的误差，其误差源主要与卫星、信号传播以及接收机等环节有关。面对卫星以及接收机等误差源的时候，可以考虑使用求差法来减弱或是消除误差。例如：可以通过使用多台接收机来展开同步观测，利用不同接收机来接收相同的卫星信号，然后再接收机数据间进行求差可以有效减弱或是消除误差。此外，也可以考虑使用同一台接收机来对多颗卫星进行同步观测，也能够有效减弱或消除误差。

4.2 提高GPS测量精准度

GPS技术在发展和使用的过程中得到了跨越性的发展，为了提高GPS技术的测量精度，GPS-RTK技术（载波相位差分技术）被发明且在地质测量工作中发挥了十分重要的作用。与以往的静态、快速静态以及动态测量都需要时候进行解算的方式相比较，RTK技术能够实时获得精确到厘米级的定位精度，利用载波相位动态实时差分方法，为地质测量工作提供了新的方法，有效提高了作业的效率。在实际情况中，由于RTK技术能够有效提升测量的精度、优化作业效率和质量，因此，相关测量人员必须要对其理论和操作方法进行深入了解，保证该技术应用的科学可靠，提高测量的整体精准度[5,6]。

5 结语

综上所述，地质测量工作对我国社会经济的发展有着非常重要的作用。为了有效提高测量的整体效果和精度，要加强先进技术的进一步应用，特别是技术较为成熟的GPS技术。在使用该技术的过程中要通过各种手段控制好测量的质量，充分发挥出GPS技术的优势，提高测量的精度，为地质工程测绘奠定良好的数据基础。