浅谈全球定位系统(GPS)在地质勘察工程测量中的应用

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发布时间：2011-03-18 10:01:23 更新时间：2025-01-14 14:50:30

　　邓俊文

　　六安市测绘院有限责任公司，安徽六安 237000

　　摘要：伴随着时代的发展和进步，当前的地质勘察工程测量内容更加丰富，并且更具复杂性。为确保地质勘察工程测量工作开展效果，应明确和认知全球定位系统(GPS)在此项工作中应用价值及优势，把握该技术应用要点，在实践工作中做好信息采集、信息整合及信息网构建等多方面工作，促使全球定位系统(GPS)作用得到充分发挥，为地质勘察工程测量工作高效开展提供有力支撑。基于此，本文主要围绕全球定位系统(GPS)在地质勘察工程测量中的应用进行分析和探讨，以期为相关人员提供参考。

　　关键词：全球定位系统(GPS);地质测量;应用

　　引言：近年来全球定位系统(GPS)在地质勘察领域中的融合渗透程度越来越高，目前该技术在工程地质勘察方面的使用已经获取了优异成果，为地质勘察的现代化发展提供充足动力。在全球定位系统(GPS)的支持下，地质勘察工作的科学性和准确性进一步提高，目前该技术已经受到了相关领域的广泛认可。所以，对全球定位系统(GPS)在地质勘察工程中的实践应用进行深入分析和探索具有重要意义。

　　1全球定位系统(GPS)组成分析

　　全球定位系统(GPS)最初是美国所研发的卫星导航系统，该系统的应用可以使用户高效获取目标速度、时间及三维坐标等信息。对于一般的测量工作来说，其主要使用系统的测地定位功能，明确来说就是仅获取三维坐标信息。对于全球定位系统(GPS)进行划分，主要能够将其分成空间卫星群、地面监控系统及用户几个部分。

　　(1)空间卫星群。其包含了24颗卫星，这些卫星和地面之间的直线距离约为2万公里，其中21颗卫星保持工作状态，另外3颗作为备用，地面上对于卫星信号的接收不受时间和空间的限制，能够同时接收4颗或以上卫星所发送信号。

　　(2)地面监控系统。对该系统进行进一步划分，能够分成主控站、上行注入站及监控站。其中，主控站在运行过程中可以对每个监控站的所收集的卫星观测数据进行收集，通过使用这些信息展开相应计算工作，便能够获取各星的轨道及卫星钟差改正值，在此基础上对卫星星历和钟差进行相应外推。而监控站在运行过程中可以收集卫星观测数据，在这之后实现该部分数据向主控站进行转移。上行注入站的工作内容是在各星运行到上空情况下实现导航数据和主控站指令向卫星的融入。

　　(3)用户部分。也就是所说的地面接收系统，其包含了GPS接收机和相应的数据处理设备，在系统运行过程中可以对接收的卫星信号进行分析，最终确认地面点的三维坐标信息。

　　2地质勘察工程测量中全球定位系统(GPS)应用优势

　　2.1利于提高地质勘察工程测量效率

　　全球定位系统(GPS)在实践工作中的应用，无须花费过多时间便可以获取精准性的定位信息，从而实现对目标的高效定位及跟踪，这对于提高地质测绘效率来说是非常有利的。与其他技术进行对比，全球定位系统(GPS)在地质勘察工程测量中的应用更具适用性，其在定位条件方面并没有过于严格的要求，一般来说，若定位区域空间较为开阔，便可以保障定位的精准性与可靠性。所以，全球定位系统(GPS)的应用可以很大程度节约地质勘察花费时间，提高实际工作开展效率。

　　2.2利于保障数据采集精准性

　　在实际开展地质勘察工程测量过程中，加强全球定位系统(GPS)在其中的融合与渗透，可以更好地控制所收集数据的误差，使该误差保持在厘米单位内，因此该技术可以为定位精度提供保障。并且，全球定位系统(GPS)能够有效规避外界环境因素的不良影响，包括地质条件、测绘目标及天气因素等，确保最终获取数据信息的可靠性，为后续工作的顺利开展提供重要支撑。

　　2.3利于提高地质工程测量自动化程度

　　与其它定位技术进行对比，全球定位系统(GPS)的自动化水平相对较高，若实际勘察测量工作具有一定特殊性，要求对目标实施动态化定位记录，那么使用系统的动态定位功能，通过输入测绘点等数据信息后，便可以精准性标记观测目标点，同时可以直接性获取目标点信息。明确来说，通过合理使用全球定位系统(GPS)，可以很大程度节约地质勘察工程测量工作对人力、物力及资金的消耗，大幅提高工程成本控制效果，同时还有利于加快地质勘察测量工作开展进度。伴随着全球定位系统(GPS)长期以来的发展，当前该系统的自动化程度非常高，能够有效取代人工操作，为地质勘察工程测量创造了新的发展机遇。

　　2.4利于实现地质灾害精准性预测

　　现阶段我国地质灾害发生频率逐年增加，不利于保障经济社会的和谐稳定发展。对于此类情况，通过采取针对性措施加强地质灾害控制具有必要性，在实践工作中通过地质勘察测量实现地质灾害的精准性预测，最大程度降低地质灾害所造成的不必要损失，为人们人身安全提供保障。通过对全球定位系统(GPS)的应用，可以更为高效、精准地获取测绘区域气候条件与地质运动方面信息，将这些信息作为依据便可以对地质灾害类型及等级进行精准性预判，在此基础上落实更具针对性的地质灾害预防措施，为地质灾害预测工作的高质量开展提供保障。

　　3全球定位系统(GPS)应用要点

　　3.1做好GPS数据采集管理，保障数据精准性

　　在实际开展地质勘察工程测量过程中，作业人员应积极采用全球定位系统(GPS)收集目标区域各项数据信息。确保所收集数据信息精准性与可靠性，工作人员应做好以下几方面内容的把控：首先，工作人员对于测绘区域相关坐标数据的输入，应严格根据相关规范流程和标准进行，严禁随意调整和改动任何数据。其次，工作人员在采集外业数据过程中，若出现断电问题，应及时进行电池更换，在各仪器显示达到标准情况下才可以开展后续作业，确保之后对外业数据处理的有效性。实践工作中做好以上各环节工作，除了有利于更加便捷地调整测绘角度，还可以为点位布置精准性提供保障，促使地质勘察工程测量效率得到整体上的提升。最后，测绘工作开展过程中，工作人员应遵循多重采集原则，围绕各项测绘数据展开相应的分析和对比，在此基础上使用最精准可靠的数据信息。

　　3.2注重数据检验及整合，规避数据误差

　　在应用全球定位系统(GPS)进行数据信息处理过程中，工作人员应基于GPS基线向量解算和网平差计算两个角度出发，实现对初始卫星观测数据的高效处理及精准性定位，这对于提高数据信息可靠性来说是非常有利的。全球定位系统(GPS)在数据处理工作中的应用，其主要是在GPS网络的支持下作出相应调整，同时利用基线矢量坐标有效转变坐标差异问题。在对差异进行消除基础上，才可以围绕各项数据展开相应分析及探究。在预处理环节中，其中一些数据可以作为重要依据，从而对观测数据平均差值情况进行精准性计算。

　　对于由独立基线组所形成的封闭式图形，应该将三维基线和方差视为观测信息进行使用，达到无限制目的，构建相应的二维坐标系，并在其水平面中实施投影，之后将测量区域内部子午线当作该坐标系中心，各项数据都是在全球定位系统(GPS)的处理和收集之后所获取的。此环节工作中对于数据的处理，可以为数据的准确性与可靠性提供保障，同时还一定程度加快了测绘工作进展速度。

　　3.3构建GPS控制网，合理设置控制点

　　在当前地质勘察工程测量过程中，若对目标地质区域情况的了解程度不够，并且不能够将大比例尺地形图作为参考，那么为正常推进工作，相关工作人员应结合具体情况构建相应的GPS控制网，对该控制网进行相应优化及完善，同时对其做好相应等级分层，有效规避其中所涵盖的边缘误差，从而为数据信息准确性及有效性提供保障。实践工作中，需要工作人员做好以下几方面内容的把控：首先，在进行GPS网构建时，应充分结合高程控制点分布。若目标测绘区域范围相对较大，并且呈线状，工作人员应结合具体情况，在100千米范围内做好控制点设置工作，需要注意的是，此过程中的测绘区域中部的控制点设置应超过4个。对于网络测绘区域，应充分明确其中所遇到的问题，并对这些问题进行针对性分析，依据具体情况确认所需设置控制点，同时对控制点实施合理化加密，工作人员需注重对水平点与待测点之间距离的把控，确保其距离参数不会超过5千米，有利于为高程精度提供保障。其次，在GPS控制网构建过程中，还应充分结合平面控制点分析。对于线状测绘区域，需选择测绘区域两端与中间部位做好控制点的布置工作，同时在此期间应确保每两个邻近控制点的距离约为30千米。对于网状测绘区域，需选择4个象限区域设置3个或3个以上的控制点，同时做好和外部边缘之间距离的把控，通常来说该距离参数应处在20千米内。在上述各环节工作结束后，相关工作人员应尽量选择卫星数量相对较多的观测时段，最大程度保障观测数据信息的精准性与可靠性，确保最终的测绘数据具有较高利用价值。

　　4地质勘察工程测量中全球定位系统(GPS)实践应用

　　4.1野外地质测绘

　　对于野外区域来说，其地理条件通常具有较强复杂性，地质勘察测量工作容易受到外界环境因素的影响和干扰，一定程度增加了勘察测量工作开展难度。所以，为确保野外区域地质勘察工程测量工作开展有效性，工作人员在实际工作开展之前应预先做好准备工作：应在比较空旷的区域做好选点设置，确保高角度15度以上没有遮挡物，从而为信号平稳运行提供保障;工作人员应结合具体情况合理判断积水面与点位两者距离情况，主要目的是为有效规避多路径效应;工作人员应对选点进行妥善安排，尽量使其处在交通便利并且视野开阔区域，从而为之后工作高效开展奠定基础;应注重选点和高压电线之间距离把控，并且尽量远离大功率无线电发射源，通过该举措的落实，有利于规避电磁场给野外地质测绘工作开展带来的不良影响;实践工作中，工作人员还应在观测方面工作给予高度重视。在使用全球定位系统(GPS)开展静态测量过程中，工作人员应注意在同一时间段运行接收机，并且保证移动天线位置具有足够稳定性与可靠性，在此期间，应专门安排工作人员对天气情况、定位经纬机观测卫星号等信息进行准确完整记录;在收集完成观测数据信息后，接下来应将卫星数据作为变量基础，以此来计算相应坐标值，这便可以使最终得到的相关参数信息更加明确。

　　4.2水下地形测绘

　　对于全球定位系统(GPS)的应用，可以基于三维测定功能的支持开展水深及平面位置的测量工作，通过对此方式的应用可以获取更具可靠性的水下地形图。早期使用的水下地形测绘手段，其主要通过使用无线电定位设备获取目标的平面位置信息，该方法应用具有较强局限性，尤其体现在不适用于具有复杂性的地质环境中，导致地质勘察工程测量难度大大增加，同时还一定程度影响了最终获取数据信息的价值性和有效性。针对此类情况，将全球定位系统(GPS)融合与渗透到水下地质测绘过程中，通常可以获取优异测绘成果，有效突破平面位置测量限制，即便处于更具复杂性的地形环境中同样可以发挥显著作用，适用性良好，可以为最终定位精度提供保障，从而获取更具价值的地质勘察工程测量信息。

　　4.3 RTK测量技术

　　该技术实现了全球定位系统(GPS)与数据通讯技术之间的有机融合，是一种现代化先进地质测量技术手段，在当前的地质勘察工程测量领域中的应用非常常见。对于RTK测量系统来说，其主要涵盖了软件系统，GPS信号接收设备及数据传输装置，而流动站数据比较典型的数据传输装置，在实际运行过程中可以全面收集流动站坐标参数定位。RTK技术在地质勘察工程测量工作中的应用，能够在许多方面发挥显著优势，比如其能够应用在静态快速测量方面，在动态定位方面的应用可以实现误差的有效消除。

　　在实际开展地质勘察工程测量活动时，加强RTK技术在其中的融合与渗透，可以高效布置基准框架网点和创设相应GPS基准站，系统可以实现连续性运行。在首次开展流动站测量工作过程中，需准确确认已知点中心性，围绕已知点和RTK的测量结果两者展开相应对比，从而评估坐标结构输入的可靠性。在此基础上，需对GPS测量数据进行处理的前提下，将其录入系统中，将所获取相关数据信息作为依据，精准性地绘制相应地形图，可以为最终地形图的准确性提供保障。

　　实践工作中对于RTK技术的应用，同样可以在像控点测量方面发挥重要作用，保障测量精度，这同时也是野外测量过程中的关键性内容。若采用传统方式，需在实际工作中使用多条导线，并进行信息加密，而在RTK技术支持下，只需设置相应范围或选择在测量区域周边构建控制点基准站，在此基础上流动点便可以直接性、高效性测量平面坐标及高程坐标，使像控测量工作开展更具便利性。和静态GPS技术进行对比，RTK技术测量效率相对较高，实际工作中对于GPS-RTK测量系统的使用，要准确确认定位关键目标，该系统可以保障测量结果满足实际要求，使最终的测量评查结果更具可靠性和价值性。

　　结束语：总而言之，全球定位系统(GPS)在现阶段地质勘察工程测量中的融合与渗透，可以大幅提高测量工作开展效率，为最终所获取定位数据信息的精准性提供保障，同时还显著提高了地质勘察工程测量的自动化程度，在地质灾害的精准性预测及预防方面表现出积极意义。所以，实践工作中对于全球定位系统(GPS)的应用，应积极发挥技术价值及优化，确保地质勘察工程测量更具科学性及规范性，严格根据各项规范流程落实测量操作。保障数据信息采集工作开展效果，并强化数据信息的分析及检验，及时修正各项信息参数，同时采用GPS网构建形式实现对控制点的精准性布设，保障全球定位系统(GPS)应用水平，从整体上提高我国地质勘察工程测量水平。

　　参考文献：

　　[1]范景霞.GPS技术在地质测量中的应用[J].中国金属通报,2021(05):168-169.

　　[2]吉喆.GPS技术在地质工程勘察测绘中的应用措施[J].科学技术创新,2020(15):121-122.

　　[3]康双双,汪友才.基于地质工程勘查的GPS精准测量技术研究[J].中国金属通报,2019(11):263+265.

　　[4]黄廷明,杨洪星.地质勘察与测量工作措施分析[J].农村科学实验,2018(07):105+111.