浅议GPS技术在地质勘查中应用

1、浅议gps技术在地质勘查中应用【摘 要】gps技术在地质勘查中的应用促进了中国地质 事业的高精度和高效益、使地质勘查工业更加自动化和网络 化。gps改变了地质勘查传统落后的状态，使地质勘查领域 步入一个崭新的时代。本文分析了目前地质勘查测量作业的 特点，探讨了 gps水准测量在地质勘查中的应用。【关键词】gps技术；地质勘查；水准仪；测距仪引言全球定位系统(gps)是英文缩写词navstar/gps的简 称，即“授时与测距导航系统/全球定位系统”。全球定位系统gps于1973年由美国政府组织研制，耗 费巨资，历经约20年，于1993年全部建成。该系统是伴随 现代科学技术的迅速发展而建立起来的新

2、一代精密卫星导 航和定位系统，不仅具有全球性、全天候、连续的三维测速、 导航、定位与授时能力，而且具有良好的干扰性和保密性。 该系统的研制成功已成为美国导航技术现代化的重要标志， 被视为本世纪阿波罗登月计划和航天飞机计划之后的又一 重大科技成就。随着gps系统步入试验和实用阶段，其定位技术的高度 自动化及所达到的高精度和巨大的潜力，引起了各国政府的 普遍关注，同时引起了广大地质工作者的极大兴趣。特别是 近几年来，gps定位技术在应用基础的研究、新应用领域的 开拓、软硬件的开发等方面都取得了迅速发展。目前，gps 精密定位技术已经广泛地渗透到了经济建设和科学技术的 许多领域，尤其是在大地测量学及

3、相关学科领域，如地球动 力学、海洋大地测量学、地球物理和资源勘探等方面的广泛 应用，充分显示了这一卫星定位技术的高精度和高效益。这 预示地质勘查界将面临着一场意义深远的变革，从而使地质 勘查领域步入一个崭新的时代。1在测量中常用的高程系统及相互关系(1) 大地高系统：大地高系统是以参考椭球面为基准 面的高程系统。某点的大地高是该点到通过该点的参考椭球 的法线与参考椭球面的交点间的距离。大地高一般用符号h 表示。大地高是一个纯几何量，不具有物理意义，同一个点, 在不同的基准下，具有不同的大地高。(2) 正高系统：正高系统是以大地水准面为基准面的 高程系统。某点的正高是该点到通过该点的铅垂线与大地

4、水 准面的交点之间的距离，正高用符号血表示。(3) 正常高系统：正常高系统是以似大地水准面为基 准的高程系统。某点的正常高是该点到通过该点的铅垂线与 似大地水准面的交点之间的距离，正常高用hr表示。(4) 高程系统之间的转换关系大地水准面到参考椭球面的距离，称为大地水准面差 距，记为hg。似大地水准面到参考椭球面的距离，称为高程异常，记 为g o大地高与正高之间的关系可以表示为：h=hg+hg大地高与正常高之间的关系可以表示为：h=hr +2 gps水准高程方法由于gps水准测量得到的是地面点的大地高，而我国的 国家高程系统为正常高系统，它是与正高系统非常接近， 在实际中又能严格和精确求定的，

5、因此，为了得到某点的正 常高，须知道该点的大地高h和高程异常乙。(1) 等值线图法从高程异常图查出各点的高程异常©，然后采用下式可 计算出正常高hr。hr= h乙(2) 地球模型法地球模型法本质上是一种数字化的等值线图，目前国际 上较常用的地球模型有egm96 (global)o根据笔者这几年的 经验，egm96 (global)地球模型在测区不大的情况下比较 适合于我国。(3) 地球模型法如果已知某点的正常高，且利用gps观测该点的大地高, 则可精确求得该点的高程异常，考虑到地质勘查测量控制网 的范围较小，似大地水准面的变化较平缓，因此，可利用一 些联测水准的gps点，求得各点的高

6、程异常值，再用曲面拟 合的方法来逼近似大地水准面，以求得其他gps点的高程异 常，从而达到高程系统转换的目的。3 gps水准高程在地质勘查测量中的应用在小范围的地质勘查测量项目，用gps水准高程方法完 全可以取代传统方法建立测区的高程系统。如果测区采用独 立高程系统，各控制点间的高程精度完全能够达到四等水准 测量的精度。如果测区高程系统采用gps水准测量方法和国 家高程网联测，在联测点精度满足三等水准精度并且联测距 离vlokm的情况下，也能达到四等水准测量的要求，在联测 精度满足四等水准精度并且联测距离在1020km的范围 内，能达到等外水准的精度。gps rtk作业，每个点误差均为不累积的

7、随机偶然误 差，外业操作简单，能够满足快速求得厘米级精度的测量要 求。在地质勘查中，利用rtk实时动态测量系统可完成地形 图测量、图根控制点加密、工程放样、地质特征点采集、物 化探测网、地质剖面测量等多种工作。对使用者来说，rtk 作业最关键的环节是确定坐标系统转换参数。根据笔者近几 年的经验，坐标系统转换参数最好用gps静态相对定位无约 束平差获得的wgs-84平差坐标配合测区地方独立坐标系坐 标来求解。gps静态相对定位中，对于没有固定解的基线进行优化 处理，如果有较长的观测时间和较多的观测卫星，对初次基 线解算结果中的有关信息，如相位跟踪图、模糊度误差及卫 星残差曲线图等进行认真的分析研

8、究，确定是某一时间段内 观测效果不好或是某（几）颗卫星的观测数据质量较差，进 而对观测时间进行裁剪或剔除某（几）颗卫星后再重新处理 基线，一般均可以获得满意的基线解算结果。多数条件下， 只要删除个别卫星数据，基线就能成功解算。按这种方法重 新进行基线处理后，一般就不再进行外业重测，从而能够节 省大量的返工时间。4结束语在我国地质勘查行业，gps的应用起步较晚，但发展很 快。目前，我国大部分省份均建立了 gps控制网。目前，地 质勘查工作者们在gps应用基础研究和实用软件开发等方面 取得了大量的成果，从而为gps技术在我国地质勘查工作中 全面推广提供了技术保证，进一步适应了科学技术的发展和 国家现代化建设的需要。参考文献：1 宋广平浅谈gps-rtk技术在测量中的应用a华东六省一市测绘学会第 次学术交流会论文集 c. 2009.2 王天仓，张照杰，李月宝，王靖超.gps控制网的布 设原则及优化设计探讨j测绘通报，2009 (06).3 王港淼，张明，禄二峰.gps rtk技术在地质勘查中 的应用j.矿山测量，20