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    淺析GNSS技術在地質測繪中的應用

    2014-10-23 10:49:38 來源: 河北省地礦局 作者:趙廣超 戶子祿 李惠忠
    聊聊

    摘要:隨著科技的不斷進步,現代測繪技術也在不斷的持續更新發展。文中主要以地質測繪中GNSS技術為分析重點,對GNSS技術所具有的優點,以及地質測繪中GNSS技術的應用做了一系列的分析,最后對GNSS技術在測量過程中要主要的問題做了相關的探討。

    關鍵詞地質 測繪 GNSS技術   應用分析

    1 引 言

    隨著現代測繪技術的逐步提高與運用的廣泛,衛星定位系統技術不但能解決地質測繪工作的難題,而且還可以提高測繪數據和圖形的精確度,地質工作中的一個重要組成部分是地質測繪,地質測繪的主要工作是為地質找礦與研究地層構造提供測繪資料。地質測繪包括的內容十分廣泛,有控制測量,地形測量、地質工程測量等,而測量工作中GNSS技術大部分都可以直接完成。

    1.1傳統測繪的特點

    常規(地面)定位方法 :

    采用的儀器設備  尺:鋼尺

    光學儀器:經緯儀、水準儀

    電磁波或激光儀器:測距儀

    綜合多種技術的儀器:全站儀

    觀測值:角度或方向觀測  距離觀測  天文觀測方法

    1.2、  常規定位方法的局限性

    1.2.1需要事先布設大量的地面控制點、地面站。

    1.2.2無法同時精確確定點的三維坐標。

    1.2.3觀測受氣候、環境條件限制。

    1.2.4觀測點之間需要保證通視。

    1.2.5受系統誤差影響大,如地球曲率變形、大氣折光。

    GNSS的全稱是全球導航衛星系統(Global Navigation Satellite System),它是泛指所有的衛星導航系統,包括全球的、區域的和增強的,如美國的GPS、俄羅斯的Glonass、歐洲的Galileo、中國的北斗衛星導航系統,以及相關的增強系統,如美國的WAAS(廣域增強系統)、歐洲的EGNOS(歐洲靜地導航重疊系統)和日本的MSAS(多功能運輸衛星增強系統)等,還涵蓋在建和以后要建設的其他衛星導航系統。衛星定位系統技術不但能解決地質測繪工作的難題,而且還可以提高測繪數據和圖形的精確度,地質測繪包括的內容十分廣泛,有控制測量、地形測量、地質工程測量等,而測量工作中GNSS技術大部分都可以直接完成。

     

    2  GNSS技術的優點

    2.1測站之間無需通視

    這一優點可大大減少測量工作的經費和時間,同時也使點位的選擇變得更加靈活提供三維坐標。GNSS測量在精確測定觀測站平面位置的同時,可以精確的測定觀測站的大地高程。GNSS測量的這一特點,不僅為研究大地水準面的形狀和確定地面店的高程開辟了新途徑,同時也為其在航空物探、航空攝影測量及精密導航中的應用,提供了重要的高程數據。

    2.2觀測時間短

    目前,利用經典的定位方法,完成一條基線的相對定位所需要的觀測時間,根據要求的精度不同,一般約為45-90min。為了進一步縮短觀測時間,提供作業速度,近年來發展的短基線(例如不超過2km)快速相對定位法,其觀測時間僅需數分鐘。

    2.3操作簡便

    GNSS測量的自動化程度高,在觀測中測量員的主要任務只是安裝并開關儀器、量取儀器高、監測儀器的工作狀態和采集環境氣象數據,而其它工作,如衛星的捕獲、跟蹤觀測和記錄等均由儀器自動完成。

    2.4全天候作業

    GNSS觀測工作,可以在任何地點,任何時間連續的進行,一般也不受天氣狀況的影響。

    2.5定位精度高

    小于50Km的基線上,其相對定位精度可達1.2×10-6 100Km--500 Km的基線上可達10-6-10-7,大于1000Km的距離上,相對定位精度達到或優于10-8

    3  GNSS技術在地質測繪中的應用分析

    目前在地質勘查測量中應用非常普遍的GNSS相對定位方法是GNSS靜態相對定位技術和RTK動態測量系統。

    1GNSS靜態相對定位在地質勘查測量中主要用于建立測區的EGNSS控制網。GNSS定位是基于WGS-84橢球體上的空間直角坐標的,利用GNSS建立測區控制網,除要求提供WGS-84平差成果外,還要求最終提供地方獨立坐標系成果。外業數據采集相對簡單,只要完成對中、整平、量儀器高、開機、關機等步驟就可以完成。內業數據處理涉及的知識面和操作技巧相對復雜,通常可分為項目建立、基線解算、網自由平差、網約束平差、成果輸出等過程。

    2RTK動態測量在地質勘察測量中主要用于基準放線、以及放樣點測量比對。而在地質勘查中首先需要對測區進行踏勘,并完成內業準備。

    地質勘查測量一般是在測區地方獨立坐標系上進行的,這就存在WGS-84坐標和測區地方獨立坐標系的坐標轉換問題。一般參數選取之前完成的靜態作業中的成果。

    地質勘查分普查、詳查、勘探幾個階段。RTK作業,每個點的誤差均為不累積的隨機偶然誤差,外業操作簡單,能夠滿足快速求得厘米級精度的測量要求。在地質勘查中,利用RTK實時動態測量系統可完成地形圖測量、圖根控制點加密、工程放樣、地質特征點采集、物化探測網、地質剖面測量等多種工作。

    4  GNSS技術在地質測繪中要注意的問題

    4.1控制點的選擇

    控制點的選擇要求基礎平穩,視野要廣闊,易于觀測和保存,信號接收好且覆蓋面廣闊的地方。這是有效保障GNSS技術在測量中精度和效率。處于施工區的點位,則需要選擇容易施工的放樣位置,需要有足夠的密度,并要滿足使用時能夠有更多的選擇。若是處于變形監測區,則要把參考點定在變形區外的穩定的地方,監測點設置于變形體上,能有效的反映出變形狀況。

    4.2埋石的選擇

    標石的種類有多種,通常有普通標石,深埋式標志,以及帶強制對中裝置的的觀測墩等。深埋式標志是用于礦上的測量,一定要確保材料符合要求,這樣才能有利于長時間保存。在進行埋石的過程中,要有技術人員現場跟隨并編制點之記,這樣才能在日后使用時方便快速找到。

    4.3收集與計算轉換參數

    影響觀測結果準確性的重要因素是轉換參數。盡可能的選用統一的坐標系進行測量,這樣能對成果的提交有幫助,而且能有效的提高精度,并準確、及時確定所要測區內的測量位置。

    4.4觀測時段的確定

    運用GNSS技術進行地質測繪時,若PDOD的值較大時,會導致測量結果的精度比較低。PDOD的值的大小是受天空中衛星位置的影響。要想得到高精度的測量結果則要選擇合理接受衛星數的時段進行觀測。

    4.5儀器的質量和人員的水平

    對進行測量工程的施工人員進行專業的培訓,使工作人員在達到合格之后才進行儀器的操作生產。這是在測量工程施工前,做好測量工作的有效措施。只有通過培訓合格達標的測量人員,才能從根本上保障GNSS技術測量的科學性和可靠性。此外,還需要在進行實際的測量工作時,選用具有較強的抗干擾能力與精度符合要求的設備。

     

    參考文獻

    喬書波  信息工程大學地理空間信息學院

    楊化光    試析地質測繪中GPS RTK技術應用分析  建筑細部

    劉基余    GNSS   中國測繪報

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