陳端祥

摘 要：GPS技術(shù)是指能對(duì)海、陸、空全方位實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)，現(xiàn)如今已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到各種工程建設(shè)測(cè)量工作中。由于煤田地形普遍比較復(fù)雜，勘探工作開(kāi)展起來(lái)面臨著很大的難度，而傳統(tǒng)勘探技術(shù)已經(jīng)不能滿足當(dāng)前煤田開(kāi)采所需，所以據(jù)此，文章結(jié)合GPS技術(shù)的優(yōu)良特性分析了它在煤田地質(zhì)勘測(cè)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：GPS技術(shù)；煤田；測(cè)量

中圖分類號(hào)：P228.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2013）23-0167-01

“全球定位系統(tǒng)”簡(jiǎn)稱為GPS，這種系統(tǒng)在1994年被美國(guó)成果研制出來(lái)。該系統(tǒng)具有快速、高效、經(jīng)濟(jì)以及簡(jiǎn)便等多種優(yōu)勢(shì)，所以取代了傳統(tǒng)的地質(zhì)勘探技術(shù)，被廣泛的應(yīng)用到現(xiàn)代工程的地質(zhì)勘測(cè)工作中。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們對(duì)煤田地質(zhì)勘探質(zhì)量的要求也越來(lái)越高，而高技術(shù)才是確保高質(zhì)量勘探結(jié)果的關(guān)鍵，所以隨著GPS技術(shù)的產(chǎn)生及進(jìn)一步完善，很多煤田地質(zhì)勘探測(cè)量工作都采用它作為勘探測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)，而且逐步代替常規(guī)的側(cè)角以及測(cè)距等方法，獲取了極高的效率，也為煤田行業(yè)創(chuàng)造了極大的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

1 GPS定位技術(shù)特征分析

①具有非常高的定位精度。采用GPS技術(shù)測(cè)量出的精度一般可高達(dá)5 mm+5 ppm，這跟紅外線測(cè)量精度不相上下，而且GPS技術(shù)在距離長(zhǎng)的地質(zhì)勘探工作中占有很大的優(yōu)勢(shì)。例如對(duì)某煤田地質(zhì)工程的定位精度處于50 km以內(nèi)，這時(shí)GPS 技術(shù)的精確度便可達(dá)到10～6左右；而它的相對(duì)定位精度則處于50～500 km之間，其精確度可達(dá)到10～7。

②具有極高的觀測(cè)速度。測(cè)量工作人員創(chuàng)建整個(gè)GPS控制網(wǎng)基礎(chǔ)所用的觀測(cè)時(shí)間大概30 min左右。假如采用實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分法，便可在10 s內(nèi)將測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)測(cè)量出來(lái)；而一旦采用塊度的靜態(tài)定位法，它所獲取的觀測(cè)結(jié)構(gòu)將更加迅速。

③各測(cè)站之間不允許通視。采用GPS技術(shù)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，不需要各個(gè)測(cè)站間保持通視，這樣點(diǎn)位選擇就會(huì)很靈活、便利，也就可為煤田工程的地質(zhì)勘測(cè)工作節(jié)省大量造標(biāo)費(fèi)用。不過(guò)為了防止GPS接受信號(hào)過(guò)程中受到外界因素干擾，測(cè)量工作人員在選擇測(cè)站點(diǎn)時(shí)最好優(yōu)先選擇較為開(kāi)闊的位置。

④操作步驟更加簡(jiǎn)便快捷。新時(shí)期GPS接收機(jī)更加趨向于小型化，而且它的自動(dòng)化程度也得到了很大提升，這就為測(cè)量人員開(kāi)展工作創(chuàng)造了很大的便利。實(shí)際操作過(guò)程中，測(cè)量人員只需將電源打開(kāi)，并將天線對(duì)中、整平，然后量取天線高，便可達(dá)到自動(dòng)觀測(cè)目的，也就可以迅速掌握測(cè)量數(shù)據(jù)；隨后通過(guò)對(duì)測(cè)量所得數(shù)據(jù)進(jìn)行處理便能獲取測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)。另外將GPS技術(shù)應(yīng)用到煤田地質(zhì)勘探測(cè)量工作中還有一大優(yōu)勢(shì)，即不會(huì)受到氣候與時(shí)段的影響，任何時(shí)間都可進(jìn)行測(cè)量。

2 GPS技術(shù)在煤田地質(zhì)勘探測(cè)量中的應(yīng)用

2.1 布設(shè)GPS控制網(wǎng)

煤田地質(zhì)勘探測(cè)量人員建立GPS控制網(wǎng)之前一定要事先收集到不少于3個(gè)的高級(jí)控制點(diǎn)成果，隨后根據(jù)地質(zhì)勘探有關(guān)規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)，選擇合適的網(wǎng)型，將其均勻的布置在各個(gè)點(diǎn)位，最好可以選擇視野較為開(kāi)闊的地點(diǎn)開(kāi)展測(cè)量工作。另外衛(wèi)星的高度角不得低于4個(gè)，現(xiàn)在很多勘探測(cè)量工作中都會(huì)采用雙頻或者單頻GPS接收機(jī)來(lái)完成測(cè)量工作。

2.2 煤田地質(zhì)勘探點(diǎn)放樣工作

一般情況下煤礦工程會(huì)結(jié)合勘探方法以及勘探區(qū)域的實(shí)際情況對(duì)勘探點(diǎn)開(kāi)展放樣工作，從勘探人員長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐總結(jié)出以下兩種有效措施：

①GPS技術(shù)與全站儀測(cè)量法結(jié)合在一起使用。這種方法比較適合布設(shè)鉆探點(diǎn)。勘探點(diǎn)布設(shè)密度及方向要結(jié)合工程項(xiàng)目的實(shí)際施工面積以及地質(zhì)特征進(jìn)行確定。一般需在勘探點(diǎn)周圍布設(shè)兩個(gè)以上的GPS控制點(diǎn)，等到布設(shè)結(jié)束后施工人員就可把全站儀分別布設(shè)到每個(gè)勘探控制點(diǎn)上面，以便及時(shí)計(jì)算出鉆探點(diǎn)和已知點(diǎn)二者之間的距離和方位角度，然后采用極坐標(biāo)法進(jìn)行放樣，并把實(shí)際點(diǎn)位數(shù)據(jù)測(cè)量出來(lái)。對(duì)于勘探點(diǎn)高程一般需要采用全站儀三角高程開(kāi)展測(cè)量工作。

②GPS實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量放樣法。這種實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量法又叫做RTK，其具體操作步驟是先把一臺(tái)GPS接收機(jī)安放到已知勘探點(diǎn)上面，并將其作為基準(zhǔn)站；隨后將基準(zhǔn)站高程、坐標(biāo)以及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)等多項(xiàng)數(shù)據(jù)輸入到GPS控制手簿里，并在上面至少設(shè)置一臺(tái)GPS接收機(jī)來(lái)作流動(dòng)站?；鶞?zhǔn)站與流動(dòng)站需同步接收衛(wèi)星信號(hào)，并且流動(dòng)站會(huì)先接收住基準(zhǔn)站發(fā)出來(lái)的數(shù)據(jù)，然后再把數(shù)據(jù)傳送至控制手薄，實(shí)施實(shí)時(shí)差分和平差處理，從而獲取本站坐標(biāo)、高程和它實(shí)測(cè)精度。GPS實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量法比較適合分布規(guī)律和密度都比較大的勘探點(diǎn)測(cè)量工作所需，然后對(duì)煤田地質(zhì)勘探點(diǎn)進(jìn)行放樣。

2.3 GPS作業(yè)方式

通常GPS開(kāi)展室外作業(yè)時(shí)至少會(huì)用到3臺(tái)以上的GPS接收機(jī)，并借助以邊連接大概點(diǎn)的連接方式實(shí)施同步觀測(cè)。在開(kāi)展整個(gè)同步測(cè)量工作期間，為了確保可以及時(shí)計(jì)算出同步環(huán)與異步環(huán)的坐標(biāo)分量閉合差，還要建立相應(yīng)的子環(huán)路所構(gòu)成的閉合式大概網(wǎng)環(huán)路的GPS網(wǎng)。一旦采集數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差，便可及時(shí)在測(cè)量區(qū)域內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)測(cè)。一般整個(gè)測(cè)量時(shí)間大概1 h左右，但是如果在已知的高等級(jí)控制點(diǎn)之間開(kāi)展觀測(cè)工作，其測(cè)量時(shí)間將會(huì)有所延長(zhǎng)。

2.4 GPS測(cè)量數(shù)據(jù)處理工作

一般GPS數(shù)據(jù)的處理分為五個(gè)步驟，第一個(gè)為采集數(shù)據(jù)；第二個(gè)為傳輸數(shù)據(jù)；第三個(gè)為預(yù)處理數(shù)據(jù)；第四個(gè)為結(jié)算基線；最后一個(gè)則為GPS網(wǎng)平差。當(dāng)所有的GPS接收機(jī)啟動(dòng)之后正式進(jìn)入測(cè)量階段時(shí)，所觀測(cè)到的數(shù)據(jù)便會(huì)自動(dòng)傳送到存儲(chǔ)設(shè)備中，隨后便會(huì)分流各種數(shù)據(jù)，也就是會(huì)對(duì)各種原始數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼和分類，并將多余的和沒(méi)用的信息剔除掉，以便可以形成各種操作性極強(qiáng)的數(shù)據(jù)文件，例如測(cè)站信息文件與星歷文件等。等到文件形成之后，還要確保數(shù)據(jù)文件格式可以統(tǒng)一。如果需要修改觀測(cè)數(shù)據(jù)，測(cè)量人員就要在GPS觀測(cè)值里面修改流程；如果采用單頻接收機(jī)觀測(cè)，若想對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行修改就需要參與到電離層里面才可將其改正。所謂預(yù)處理其目的是為了進(jìn)一步凈化觀測(cè)值，使得觀測(cè)值精度得以提高。最后解算基線數(shù)據(jù)時(shí)，就需采用刪時(shí)間、刪衛(wèi)星并借助不同誤差改正模型等措施人工干預(yù)基線的解算工作。當(dāng)基線解算工作完成后，可直接步入平差程序，也就可以迅速得出結(jié)果。通?；€平差后其精度最高可達(dá)數(shù)萬(wàn)分之一，這便能滿足煤田地質(zhì)勘探高精度控制的要求。

3 結(jié) 語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，全球定位系統(tǒng)也取得了很大的進(jìn)步，它的各種軟、硬件設(shè)施也得到了進(jìn)一步完善。GPS技術(shù)具有定位精度高、操作步驟簡(jiǎn)單、觀測(cè)速度快以及經(jīng)濟(jì)適用等優(yōu)勢(shì)，將其應(yīng)用到煤田地質(zhì)勘探測(cè)量中可以大大的降低工作強(qiáng)度，堅(jiān)強(qiáng)測(cè)量工作人員繁重的勞動(dòng)量，使他們的工作效率得以提高，所以該技術(shù)受到廣大煤田地質(zhì)勘探測(cè)量人員的一致好評(píng)。與此同時(shí)，隨著GPS技術(shù)處理數(shù)據(jù)信息化以及數(shù)字化的程度越來(lái)越高，其測(cè)量結(jié)果也日趨規(guī)范化和科學(xué)化，并逐步形成了自己統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，其輸出成果的格式也更加規(guī)整美觀，既有助于查閱，也降低了工作量。總而言之，將GPS技術(shù)應(yīng)用到煤田地質(zhì)勘探測(cè)量中，能在極短時(shí)間內(nèi)收獲較大的效果和利益，主要表現(xiàn)為其在資金與時(shí)間方面的優(yōu)勢(shì)，這為高質(zhì)高量完成測(cè)量工作提供了可靠保障。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊國(guó)臣.GPS技術(shù)的地學(xué)應(yīng)用概述及其石油地質(zhì)學(xué)應(yīng)用展望[J].內(nèi)江科技，2013，（2）.

[2] 來(lái)慶祿.GPS RTK測(cè)量技術(shù)在煤田地質(zhì)勘探中的應(yīng)用[J].陜西煤炭，2013，（1）.

[3] 劉峰，廖方興.淺談GPS RTK在某煤田勘探工程測(cè)量中的應(yīng)用[J].新疆有色金屬，2013，（4）.

[4] 毛家峰.GPS技術(shù)在煤田地質(zhì)勘探測(cè)量布孔中的應(yīng)用[J].煤炭技術(shù)，2013，（12）.