浅究GPS技术在地质勘察测绘中应用

浅究GPS技术在地质勘察测绘中应用摘要：地质勘查市场的迅速崛起，对地质测绘工作提出了更高的要求。随着观测技术进步和数据处理的改善，它不仅为社会创造直接经济效益，而且是其他多产业的推动力，并起到辐射作用。对GPSRTK高效利用，将产生积极的影响，使测量技术发展得到质的飞跃。关键词：地质勘察；GPS；测绘；应用Abstract:Thegeologicalprospectingmarketrisesquickly,thesurveyingandmappingofgeologythejobraisedtallerrequirement.Alongwiththetechnicalprogressandtheobservationdataprocessingimprovement,itnotonlyforthecommunitytocreatedirecteconomicbenefits,butmanyotherindustryimpetus,andtohaveradiationeffect.OnGPS,RTKandefficientuse,itwillproducepositiveeffect;makethemeasurementtechnologyhasbeenaqualitativeleap.Keywords:geologicalsurveymapping;application;GPS;中图分类号：P624献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）11-0020-021.概述GPS是导航卫星测时和测距/全球定位系统。它的组成使整个卫星星座原定为24颗卫星，变为有28颗卫星运行。每颗卫星在地面上空约20200km的轨道运行，运行周期略小于12小时，轨道偏心率0.003，以使卫星对全球有最佳覆盖面。每颗卫星上载有一台无线电收发机。收发机从地面监控站接收信息和指令，并发射有关卫星标识、位置、时间等信息。每颗卫星都能用两个不同的频率发射：Ll为l575.42MHz、L2为1227.60MHz。虽然有的人不必关心监控站，却必须知道在采集数据期间可用卫星的位置、几何状态及数目，这些将是影响GPS地质测绘可靠性和精确度的重要因素。1.1GPSAshtechRTK的系统组成、定位原理及技术参数GPS接收机接收并储存从GPS卫星发来的信息。Z-Xtreme是一部12通道防水型较强的双频，它采用卫星电子技术和Ashtech的专利技术Z跟踪可以释放高水平信号，这是接收机的主要功能。接收机内置高敏感性的RF部件，能计算出基准点的坐标连同原始观测数据、可用卫星信息和经由串行端口输出等扩展功能。GPSRTK系统的基本组成包括至少一套基准站和至少一套流动站，在野外才能进行地质测绘工作。基准站实时地质测绘的载波相位观测值、伪距观测值、基准站坐标与高程用无线电传送给流动站。在流动站通过无线电接收基准站发射的信息，将载波相位观测值实时进行差分处理，从而得到基准站和流动站坐标增量计算每个点WGS84坐标，通过坐标转换参数换得出流动站所求点的平面直角坐标，这个过程称GPS定位的过程。GPS系统设备环境由三个主要部分组成：卫星、地面监控站和接收机。GPSZ-Xtreme接收机（内置电池、数据卡）、GPS天线：它能支持内置电池可拔插PC内存卡以及内置电台（可选），MIL.STD810E有防尘、防水规格标准。基准站电台及电台天线：基准站一般使用功率较大（如25w等）的外接电台。掌上电脑（数据采集器）：基准站设置次数少，一般一个基准站在一个基准点上设置一次，可以连续工作一天，所以没有必要为基准站配置电子手簿，而是使用流动站电子手簿首先设置在基准站最好校核邻近的已知GPS等级点再用于流动站（RTK测量），在动态数据采集时，建议选配掌上电脑为操作系统部分。快速RTKZ-Xtreme主要技术指标：快速动态RTK，水平10mm+1ppm；垂直20mm+2ppm；最大工作距离：40km，建议工作距离小于10km范围内处于最佳状态。快速RTK测量时间：2秒为厘米级，20秒为毫米级。1.2概述GPSAshtech快速RTK进行地质测绘的过程观测站之间无需通视，这样就可以减少测量工作的时间与经费，同时也使地质测绘点位的选择变得甚为灵活。定位精度高，空间跨度大。全天候作业，一般不受天气状况的影响，它既能立即得知测量结果、又能实时监视定位精度。操作简便，观测时间短，自动化程度很高。在地质测绘定位中主要的任务是安装并开关仪器，量取仪器高和监视仪器的工作状态而其他观测工作如卫星的捕获，跟踪观测等均由仪器自动完成。RTK系统装备较为昂贵，系统也更为复杂（尤其是GPS接收机之间的通信联系），其测量精度稍逊于后处理方法。常规GPS测量不具备实时性，RTK动态测量弥补了这一缺陷。尽管九十年代中期出现了GPSAshtech快速RTK测量模式，但GPS后处理测量仍以其精确可靠，在等级测量中得到广泛应用。2.详述GPSAshtech快速RTK进行地质测绘的实施过程2.1野外数据采集在实际测量工作应用中，我们主要应用了GPS的两大功能：静态功能和动态功能。静态功能是通过接收到的卫星信息，确定地面所需点的三维坐标；动态功能是通过卫星系统，把已知的三维坐标点位，实地放样地面上。一个GPS测量系统至少应由两台GPS接收机组成。所有接收机同时采集数据，以便定接收机之间的相对位置关系。这种相对位置关系以向量的形式来表示，即设站点之间的坐标增量（AX，y，Z或N，E，H）形式，向量是用全部GPS接收机的观测数据经处理而生成的。这是一种三维关系，类似于传统的观测定位三要素（水平角，垂直角，斜距）。切记住GPS观测的结果是设站点之间的向量关系，也就是说，GPS观测与解算的结果是基线向量，而不是测点的点位坐标。要确定观测点的坐标，首先必须提供一个点的已知坐标作起算数据。根据该已知点的坐标和相对于测点的GPS基线向量，再推算出测点的坐标（流动站的记录间隔应与基准站要保持一致）。与传统的导线测量方法相类似，起算坐标根据要求可以是已知控制点，也可以采用假定坐标点，在后处理GPS、数据采集。2.1.1RTK野外操作流程：连机建立新项目参数设置编辑控制点设置基准站设置流动站计算坐标转换参数采点。以上步骤均在手持计算机中的SurveyPro软件上操作完成。2.1.2静态数据采集GPS静态测量主要由三个过程来完成即测前工作、实施测量、数据处理。其中静态数据采集，具有“静”的特性。各GPS接收机置于站点保持相对静止状态，同步采集一段时间（时段）的可见卫星的原始数据。数据采集持续进行，时间长短取决于接收机之间的距离、卫星几何状况和站点被遮挡（譬如，遮挡部分天空的树木或建筑物）状况。当结束一个同步时段的数据收集之后，将GPS接收机移到另一组新的测站点，开始下一时段的静态数据采集工作。时段之间保持有一个衔