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浅析GNSS技术在地质测绘中的应用

2014-10-23 10:49:38 来源: 河北省地矿局 作者:赵广超 户子禄 李惠忠
聊聊

摘要:随着科技的不断进步,现代测绘技术也在不断的持续更新发展。文中主要以地质测绘中GNSS技术为分析重点,对GNSS技术所具有的优点,以及地质测绘中GNSS技术的应用做了一系列的分析,最后对GNSS技术在测量过程中要主要的问题做了相关的探讨。

关键词地质 测绘 GNSS技术   应用分析

1 引 言

随着现代测绘技术的逐步提高与运用的广泛,卫星定位系统技术不但能解决地质测绘工作的难题,而且还可以提高测绘数据和图形的精确度,地质工作中的一个重要组成部分是地质测绘,地质测绘的主要工作是为地质找矿与研究地层构造提供测绘资料。地质测绘包括的内容十分广泛,有控制测量,地形测量、地质工程测量等,而测量工作中GNSS技术大部分都可以直接完成。

1.1传统测绘的特点

常规(地面)定位方法 :

采用的仪器设备  尺:钢尺

光学仪器:经纬仪、水准仪

电磁波或激光仪器:测距仪

综合多种技术的仪器:全站仪

观测值:角度或方向观测  距离观测  天文观测方法

1.2、  常规定位方法的局限性

1.2.1需要事先布设大量的地面控制点、地面站。

1.2.2无法同时精确确定点的三维坐标。

1.2.3观测受气候、环境条件限制。

1.2.4观测点之间需要保证通视。

1.2.5受系统误差影响大,如地球曲率变形、大气折光。

GNSS的全称是全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System),它是泛指所有的卫星导航系统,包括全球的、区域的和增强的,如美国的GPS、俄罗斯的Glonass、欧洲的Galileo、中国的北斗卫星导航系统,以及相关的增强系统,如美国的WAAS(广域增强系统)、欧洲的EGNOS(欧洲静地导航重叠系统)和日本的MSAS(多功能运输卫星增强系统)等,还涵盖在建和以后要建设的其他卫星导航系统。卫星定位系统技术不但能解决地质测绘工作的难题,而且还可以提高测绘数据和图形的精确度,地质测绘包括的内容十分广泛,有控制测量、地形测量、地质工程测量等,而测量工作中GNSS技术大部分都可以直接完成。

 

2  GNSS技术的优点

2.1测站之间无需通视

这一优点可大大减少测量工作的经费和时间,同时也使点位的选择变得更加灵活提供三维坐标。GNSS测量在精确测定观测站平面位置的同时,可以精确的测定观测站的大地高程。GNSS测量的这一特点,不仅为研究大地水准面的形状和确定地面店的高程开辟了新途径,同时也为其在航空物探、航空摄影测量及精密导航中的应用,提供了重要的高程数据。

2.2观测时间短

目前,利用经典的定位方法,完成一条基线的相对定位所需要的观测时间,根据要求的精度不同,一般约为45-90min。为了进一步缩短观测时间,提供作业速度,近年来发展的短基线(例如不超过2km)快速相对定位法,其观测时间仅需数分钟。

2.3操作简便

GNSS测量的自动化程度高,在观测中测量员的主要任务只是安装并开关仪器、量取仪器高、监测仪器的工作状态和采集环境气象数据,而其它工作,如卫星的捕获、跟踪观测和记录等均由仪器自动完成。

2.4全天候作业

GNSS观测工作,可以在任何地点,任何时间连续的进行,一般也不受天气状况的影响。

2.5定位精度高

小于50Km的基线上,其相对定位精度可达1.2×10-6 100Km--500 Km的基线上可达10-6-10-7,大于1000Km的距离上,相对定位精度达到或优于10-8

3  GNSS技术在地质测绘中的应用分析

目前在地质勘查测量中应用非常普遍的GNSS相对定位方法是GNSS静态相对定位技术和RTK动态测量系统。

1GNSS静态相对定位在地质勘查测量中主要用于建立测区的EGNSS控制网。GNSS定位是基于WGS-84椭球体上的空间直角坐标的,利用GNSS建立测区控制网,除要求提供WGS-84平差成果外,还要求最终提供地方独立坐标系成果。外业数据采集相对简单,只要完成对中、整平、量仪器高、开机、关机等步骤就可以完成。内业数据处理涉及的知识面和操作技巧相对复杂,通常可分为项目建立、基线解算、网自由平差、网约束平差、成果输出等过程。

2RTK动态测量在地质勘察测量中主要用于基准放线、以及放样点测量比对。而在地质勘查中首先需要对测区进行踏勘,并完成内业准备。

地质勘查测量一般是在测区地方独立坐标系上进行的,这就存在WGS-84坐标和测区地方独立坐标系的坐标转换问题。一般参数选取之前完成的静态作业中的成果。

地质勘查分普查、详查、勘探几个阶段。RTK作业,每个点的误差均为不累积的随机偶然误差,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。

4  GNSS技术在地质测绘中要注意的问题

4.1控制点的选择

控制点的选择要求基础平稳,视野要广阔,易于观测和保存,信号接收好且覆盖面广阔的地方。这是有效保障GNSS技术在测量中精度和效率。处于施工区的点位,则需要选择容易施工的放样位置,需要有足够的密度,并要满足使用时能够有更多的选择。若是处于变形监测区,则要把参考点定在变形区外的稳定的地方,监测点设置于变形体上,能有效的反映出变形状况。

4.2埋石的选择

标石的种类有多种,通常有普通标石,深埋式标志,以及带强制对中装置的的观测墩等。深埋式标志是用于矿上的测量,一定要确保材料符合要求,这样才能有利于长时间保存。在进行埋石的过程中,要有技术人员现场跟随并编制点之记,这样才能在日后使用时方便快速找到。

4.3收集与计算转换参数

影响观测结果准确性的重要因素是转换参数。尽可能的选用统一的坐标系进行测量,这样能对成果的提交有帮助,而且能有效的提高精度,并准确、及时确定所要测区内的测量位置。

4.4观测时段的确定

运用GNSS技术进行地质测绘时,若PDOD的值较大时,会导致测量结果的精度比较低。PDOD的值的大小是受天空中卫星位置的影响。要想得到高精度的测量结果则要选择合理接受卫星数的时段进行观测。

4.5仪器的质量和人员的水平

对进行测量工程的施工人员进行专业的培训,使工作人员在达到合格之后才进行仪器的操作生产。这是在测量工程施工前,做好测量工作的有效措施。只有通过培训合格达标的测量人员,才能从根本上保障GNSS技术测量的科学性和可靠性。此外,还需要在进行实际的测量工作时,选用具有较强的抗干扰能力与精度符合要求的设备。

 

参考文献

乔书波  信息工程大学地理空间信息学院

杨化光    试析地质测绘中GPS RTK技术应用分析  建筑细部

刘基余    GNSS   中国测绘报

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