任宇征，賈 萍，董 敏，戴肖寧，韓 磊

(1．江蘇省地質(zhì)勘查技術(shù)院，江蘇 南京 210049;2．浙江省海寧市國土資源局，浙江 海寧 314400)

0 引言

中國地大物博，資源豐富，為了順應(yīng)社會主義現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展的需求，近幾年來舉國上下掀起了又一輪資源勘查的熱潮。在地球物理勘探具體工作方法中，重力、磁法和電法等各有千秋，對于測繪輔助支持的要求不盡相同，但是野外具體工作都需要方便進(jìn)行各類操作的地圖。

由于傳統(tǒng)紙質(zhì)和電子地形圖通常信息不夠全面易讀，缺乏現(xiàn)勢性，不便操作而且有些需要付費(fèi)才能獲得［1］。更主要的問題是資源勘查工作多在山中進(jìn)行，地形圖難以獲得。經(jīng)過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用Google Earth 能夠解決野外踏勘［2］、工作測線布設(shè)等問題，體現(xiàn)了現(xiàn)代測繪數(shù)字信息化建設(shè)的發(fā)展方向［3］。

1 Google Earth 簡介

Google Earth(簡稱GE)是Google 公司開發(fā)的一款虛擬地球儀軟件，它將衛(wèi)星照片、航空照相和GIS 布置在一個(gè)地球的三維模型上，用戶可以通過互聯(lián)網(wǎng)下載其免費(fèi)客戶端軟件，瀏覽全球各地的高清衛(wèi)星圖片。GE 使用的圖片是公共領(lǐng)域的圖片、受許可的航空照相圖片、KeyHole 間諜衛(wèi)星的圖片和很多其他衛(wèi)星所拍攝的城鎮(zhèn)照片，還提供了Google Maps 所沒有的圖片。它自帶的很多功能特別方便、實(shí)用。

2 V8 電磁法儀及CSAMT 法野外工作方法

由于本文著重介紹的是Google Earth 對地球物理勘查工作的輔助作用，因此此處只對勘察儀器及作業(yè)方法進(jìn)行簡要介紹。

2．1 儀器及方法

江蘇鎮(zhèn)江寶華山——巫崗鐵銅礦遠(yuǎn)景調(diào)查項(xiàng)目采用電磁法儀器V8 進(jìn)行，它是加拿大鳳凰地球物理有限公司生產(chǎn)的應(yīng)用地球物理儀器，包括發(fā)電機(jī)組、發(fā)射機(jī)和接收機(jī)3 個(gè)部分。接收機(jī)由V8(多功能電法儀)和兩個(gè)RXU(輔助采集站)組成，發(fā)射機(jī)為TXU-30(20 kW)，發(fā)電機(jī)組是德國進(jìn)口30 kW的24GF 型柴油發(fā)電機(jī)組，最高電壓1 000 V(I=20 A)，最大電流40 A(U=500 V)。V8 在油氣、金屬礦產(chǎn)、地?zé)岬荣Y源勘查中保持著世界先進(jìn)水平。

CSAMT 法(可控源音頻大地電磁)以有限長接地電偶極子為場源，在距偶極中心一定距離處同時(shí)觀測電、磁場參數(shù)，采用赤道偶極裝置進(jìn)行標(biāo)量測量。同時(shí)觀測與場源平行的電場水平分量Ex 和場源正交的磁場水平分量Hy，計(jì)算卡尼亞視電阻率，導(dǎo)出趨膚深度公式，通過改變發(fā)射頻率可改變勘探深度，從而達(dá)到變頻測深的目的。CSAMT 法因勘探深度大和分辨率高等優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。

2．2 野外工作方法

V8CSAMT 法野外工作原理示意圖，見圖1。把觀測區(qū)域布置在一個(gè)梯形范圍內(nèi)，發(fā)射偶極AB 平行測線布置，AB 到測線的距離應(yīng)大于3 倍的趨膚深度，一般為8 ～12 km，測線的長度應(yīng)保持在梯形范圍內(nèi)。

發(fā)電機(jī)組和發(fā)射機(jī)等儀器設(shè)備由卡車裝載，卡車應(yīng)停放于發(fā)射AB 大概中間位置，線纜由儀器連接引出分別至AB 點(diǎn)連接埋深銅帶。接收按排列式進(jìn)行，采用一主兩輔三機(jī)9 道測量，線纜連接不極化電極。

圖1 V8 儀器野外工作示意圖Fig．1 The fieldwork schematic of instrument V8

3 應(yīng)用實(shí)例

江蘇省地質(zhì)勘查技術(shù)院于2010 年7 月開始實(shí)施江蘇鎮(zhèn)江寶華山-巫崗鐵銅礦遠(yuǎn)景調(diào)查項(xiàng)目，調(diào)查區(qū)位于寧鎮(zhèn)中段寶華山-巫崗一帶，地形地貌主要為山地丘陵，植被相對茂密，平均海拔200 ～400 m。

3．1 測線布設(shè)

GE 具有“添加地標(biāo)”、“添加路徑”及“標(biāo)尺量距”等功能，方便進(jìn)行測線設(shè)計(jì)布設(shè)?！疤砑拥貥?biāo)”功能可用于描述點(diǎn)位，“添加路徑”功能可用于描述測線走向，兩者屬性信息都可以通過點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵調(diào)整設(shè)定。

用鼠標(biāo)左鍵單擊“添加地標(biāo)”標(biāo)簽，出現(xiàn)新建地標(biāo)對話框。輸入地標(biāo)名稱和坐標(biāo)值確定點(diǎn)位。此外，還可以選擇地標(biāo)樣式并進(jìn)行顏色及透明度設(shè)置、輸入地標(biāo)說明性信息等。鼠標(biāo)左鍵單擊“添加路徑”標(biāo)簽，出現(xiàn)新建路徑對話框(相關(guān)設(shè)置同地標(biāo))，連接地標(biāo)點(diǎn)位描述測線走向，如圖2、圖3、圖4 所示。激活“顯示標(biāo)尺”功能，選擇長度單位可以用鼠標(biāo)點(diǎn)擊兩點(diǎn)量取距離和方位角，實(shí)用性極強(qiáng)。

GE 使用的坐標(biāo)系是WGS -84 大地坐標(biāo)系，而項(xiàng)目中測線點(diǎn)位坐標(biāo)系均屬于1954 年北京坐標(biāo)系，高斯—克呂格3°帶投影平面坐標(biāo)，故要將點(diǎn)位坐標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)換后才能布設(shè)測線。

3．2 尋找發(fā)射地點(diǎn)

圖2 接收測線布設(shè)與發(fā)射選擇圖Fig． 2 Layout of receiving measuring line and selection of launch site

圖3 發(fā)射選擇點(diǎn)示意圖Fig．3 The selected launch site diagram

圖4 接收測線部分排列圖Fig．4 The layout chart for part of receiving measuring lines

依據(jù)V8 電磁法儀CSAMT 法野外勘測對于發(fā)射地點(diǎn)的選擇要求，綜合考慮放線、收線、巡線方便等施工因素，發(fā)射點(diǎn)位線路通常沿道路布設(shè)。

在本項(xiàng)目中通過GE 分析，認(rèn)為距離接收測線東偏約11．5 km處的G4011 揚(yáng)溧高速適合作為發(fā)射處，設(shè)計(jì)AB 長度約為2．2 km。同時(shí)，東偏約9．5 km處一大概南北向的鄉(xiāng)村水泥路可作為備用地，AB 長度約為2 km。兩地設(shè)計(jì)發(fā)射AB 點(diǎn)方位角均可定為約10°(與接收測線大概相同)。通過GE 軟件可清晰地觀察到選擇地沒有電磁干擾適合停放卡車設(shè)備，AB 點(diǎn)附近均有為保證接地條件良好需用的水源，見圖2、圖3。

設(shè)計(jì)好發(fā)射AB 點(diǎn)后，讀取WGS-84 大地坐標(biāo)，將坐標(biāo)輸入儀器，然后到實(shí)地測設(shè)微調(diào)即可。由于卡車儀器停放和收線放線均沿大路邊，工作效率提高明顯。發(fā)射人員可騎車來回巡線，安全系數(shù)大大提高，真正杜絕了電擊傷人畜事件。實(shí)踐證明，發(fā)射地點(diǎn)選擇條件非常理想，野外勘測數(shù)據(jù)良好。以前由于缺乏地形圖等資料，需事先利用AutoCAD 軟件設(shè)計(jì)好AB 點(diǎn)坐標(biāo)攜帶GPS 儀器驅(qū)車盲目反復(fù)試找調(diào)整，繁瑣費(fèi)時(shí)，而采用本方法達(dá)到了事半功倍的效果。

3．3 野外勘測

野外勘測包括點(diǎn)位測設(shè)和V8 電法測量兩部分。

點(diǎn)位測設(shè)精度對于勘查效果和準(zhǔn)確性至關(guān)重要，本次勘查項(xiàng)目全程測量工作使用中海達(dá)V8GPS 系統(tǒng)完成，進(jìn)行點(diǎn)位實(shí)地測設(shè)并采集記錄其三維坐標(biāo)信息。坐標(biāo)系統(tǒng)采用1954 年北京坐標(biāo)系和1985 年國家高程基準(zhǔn)，高斯-克呂格3°帶投影，中央子午線為120°。系統(tǒng)選取高精度江蘇C 級GPS 網(wǎng)(簡稱JSCORS)控制點(diǎn)求解布爾莎7 參數(shù)，利用JSCORS 系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)差分定位，厘米級定位精度完全符合勘察規(guī)范要求。GE 圖真實(shí)易讀的導(dǎo)航作用為野外點(diǎn)位測設(shè)提供很大便利，工作計(jì)劃和進(jìn)程等一目了然。從圖中可以清晰了解在何地開工收工、測線途經(jīng)的地物地貌及自然環(huán)境、測設(shè)難度等。

依據(jù)V8CSAMT 法野外工作程序，本次項(xiàng)目接收組采用一主機(jī)兩輔機(jī)9 道測量，一道即點(diǎn)距為50 m，3 臺接收機(jī)一排列可完成150 ×3 =450 m工作量。圖4 為接收測線部分排列(兩地標(biāo)之間距離為一排列450 m)，可以清晰看到每個(gè)排列的自然條件及臨路靠水情況，以便快速解決車載運(yùn)輸儀器、人員和儀器線纜收放極罐布設(shè)及用水問題，甚至可以在工作開展之前估算工作量，每一步都做到“心中有數(shù)”。

例如，根據(jù)工作進(jìn)度和具體安排，2010 年11 月5 日需從16線105 號點(diǎn)向北勘測。第一排列點(diǎn)號為105 至150，工作人員可在150 點(diǎn)號旁的山間道路下車，1 號接收機(jī)勘測105 至120(全部位于山中)，2 號接收機(jī)勘測120 至135(一半位于山中一半位于田中)，3 號接收機(jī)勘測135 至150(全部位于田中)，第一排列附近容易獲得水源。第二排列勘測點(diǎn)號為150 至195，全部位于山中而且遠(yuǎn)離水源，必須在做完第一排列后攜帶水用于第二排列，結(jié)束時(shí)間為12∶10 分左右，通知后勤人員驅(qū)車送盒飯至205 點(diǎn)號所在山間道路。第三排列勘測點(diǎn)號為195 至240，點(diǎn)號205 東大水塘為理想水源地。第三排列勘測結(jié)束時(shí)間為14∶15，根據(jù)實(shí)際情況可以進(jìn)行第四排列勘測，點(diǎn)號260 位于水塘和山間道路旁，便于取水和收工集結(jié)。第四排列結(jié)束人員集結(jié)完畢時(shí)間為16∶05，雖天色漸暗但汽車可以根據(jù)通知事先前往等待，保證在天黑之前順利駛出山林。

4 注意事項(xiàng)

通過實(shí)踐，筆者得出利用GE 協(xié)助資源勘查時(shí)應(yīng)注意如下事項(xiàng):

1)雖然在標(biāo)尺量距時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)視角可以觀察到量測線路緊貼地形起伏，但是顯示距離仍為兩點(diǎn)之間的大概直線距離。

2)添加的“地標(biāo)”和“路徑”可以點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵另存為* ．kmz文件，用“文件”菜單之“打開”顯示。只能建立“地標(biāo)”和“路徑”于“我的位置”下，如建在“臨時(shí)位置”下則軟件不會保存，但可以轉(zhuǎn)存到“我的位置”下。

3)野外如有持GPS 機(jī)的同事迷路，讓其報(bào)WGS -84 大地坐標(biāo)在搜索框以＊＊＊°＊＊'＊＊．＊＊″N ＊＊＊°＊＊'＊＊．＊＊″E(緯度經(jīng)度間無空格)格式輸入可以精確確定其位置。電腦連接互聯(lián)網(wǎng)時(shí)，在搜索框內(nèi)填寫相關(guān)內(nèi)容可以進(jìn)行查找地名旅館等服務(wù)。

4)點(diǎn)擊“在Google 地圖中查看”標(biāo)簽可以切換到地圖視圖，包含地圖和衛(wèi)星兩種模式。通過這兩種模式可以得到地物地貌的更多種信息，以滿足野外工作的更多用途。

5 結(jié)束語

實(shí)踐證明，GE 非常適合應(yīng)用于資源地球物理勘查，可以為其各項(xiàng)具體工作提供高效便捷的測繪輔助。GE 的運(yùn)用很大程度的縮減了項(xiàng)目中的生產(chǎn)成本，節(jié)省了大量人力物力財(cái)力，提高了生產(chǎn)工作效率。

由于GE 中城郊和山區(qū)等地區(qū)圖像清晰度不及城市，在車中對照圖像指揮車輛行進(jìn)路線時(shí)有些地物不太明顯易辨而且車輛速度快時(shí)常常不能確定所處地在圖上的位置，需用GPS 實(shí)測坐標(biāo)展點(diǎn)識別。如果能夠做到對GE 二次開發(fā)，用數(shù)據(jù)線把GPS 接收機(jī)和筆記本電腦連接，通過借助相關(guān)硬軟件實(shí)現(xiàn)在GE 上用圖標(biāo)實(shí)時(shí)顯示車輛行進(jìn)路線，其對野外勘查工作的應(yīng)用價(jià)值會更大。

［1］ 高井祥，肖本林，付培義，等． 數(shù)字測圖原理與方法［M］． 徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2005．

［2］ 王玉成，朱號東．Google Earth 在高壓送電線路勘測設(shè)計(jì)中的應(yīng)用［J］．現(xiàn)代測繪，2010，33(6):44 -45．

［3］ 徐德明． 著力構(gòu)建數(shù)字中國 推動(dòng)測繪信息化建設(shè)［EB/OL］． http://www．sbsm．gov．cn/article/chyw/200903/20090300049548．shtml，2009 -03 -11．