地质勘测中GPS技术的应用

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应用研究
地质勘测中GPS技术的应用
何超
(广东煤炭地质二0一勘探队广东清远511515)
摘要：对于一个工程项目而言，做好地质勘测工作极为重要。为确保整个工程质量，同时也对地质勘测技术提出了更高的要求。虽然目前有很
多地质勘测技术都已成熟，但是有些技术还需要进一步完善。在众多的地质勘测技术中，GPS技术应用最为广泛。本文主要探讨了GPS技术在地质
勘测中的应用。
关键词：地质勘测特点GPS技术原理分析应用
中图分类号：P627 文献标识码：A 文章编号：1007—9416(2013)11-0080—02
随着科学技术的快速发展，使得GPS技术在地质勘测中得以广
泛应用。不仅解决了传统勘测的困难，同时也缩短了地质勘测的时
间，提高了勘测工作效率。在地质勘测中采用GPS技术，可以利用卫
星定位技术准确地定位和测量，进而有效的提高检测的精度和准确
性。因此，为了获得更加可靠的数据和保障工程质量，在地质勘测中
采用GPS技术是十分必要的。
1 GPS技术及其原理
GPS是由地面监控站、用户设备和空间卫星星座三个部分组
成，其中空间卫星包含2l颗工作卫星和3颗备用卫星；地面监控站是
由一个主控站和三个注入站及五个监测站组成；用户设备主要包含
数据处理软件、GPS接收机和用户终端设备等组成。在GPS的各个
组成部分相互协调工作才能够确保定位准确而获取准确的数据。在
进行测距的过程中，空间卫星会向广大的用户发送导航定位信号，
然后GPS接收机接收导航定位信号，最后由用户端的数据处理软件
进行数据处理，在数据被数据软件处理后在经由客户终端的显示设
备显示出来，进而获取测量的距离。GPS技术不同于其他的勘测技
术，它可以在各种环境下进行导航和定位，同时该技术也具有良好
的抗干扰性和保密性，能够保障数据的准确性和精确性，从而为地
质勘测提供可靠、有效的数据。
2地质勘测的特点
地质勘测对于工程质量的控制是极为重要的，只有掌握地质勘
测的特点，有针对性的进行勘测，才能够保证勘测数据的准确性和
确保工程的质量提供依据。目前，我国地质勘测的特点主要表现在
以下几个方面：
(I)有很多的地质勘测区处于一些偏远的地区，远离国家控制
网和水准网，采用传统的勘测技术根本无法完成勘测任务。也正是
这个原因，使得GPS技术在地质勘测中得到了广泛的应用。
(2)随着社会的快速发展，各个行业都在快速的发展，行业与行
业之间的竞争越来越激烈，使得行业要求越来越高。对于地质勘测
而言，不仅要求工期短，而且还要求勘测的质量高。这样就会有很多
的工矿企业会将矿区的界限上的坐标和国家坐标系进行联测，即使
勘测的范围过大，也会要求联测。这就是目前地质勘测的一个主要
特点。
(3)目前，在进行地质勘测时，勘测的范围一般比较小，通常只
有几平方公里，最大的也不会超过几十平方公里，这样在进行勘测
的过程也不会出现太大的困难，也能够确保勘测数据的准确性。
3地质勘测测量中常用高程系统及GPS水准高程法
3．1测量中的高程系统及其相互关系
在进行地质勘测工作中主要是进行测量，从而获得相关的数
据。采用GPS的目的主要在于测量距离，因此也会应用在一些相关
的高程系统。并且在进行GPS定位的过程中，需要了解各个高程系
统之间的相互关系，这样才能够准确的定位获得可靠准确的数据。
以下是一些在测量中经常采用的高程系统，以及各个高程系统之间
的相互关系。
在测量的过程中经常会采用大地高系统、正高系统和正常高系
统。每个高程系统都有各的特点。对于大地高系统而言，主要是以参
考椭球面作为基准面的一种高程系统，一般会有符号“H”表示。主
要是参考椭球法线和参考椭球面交点之间的距离；正高系统主要以
大地水准面为基准面的一种高程系统。该系统表示的是点到通过该
点的铅垂线与大地水准面的之间的距离，通常用符号“Hg”加以表
示。对于正常高系统而言，是以似大地水准面为基准的高程系统，表
示的是点到通过该点的铅垂线和似大地水准面的交点之间的距离，
一般用符号“Hr”表示。各个高程系统之间的关系主要有两种：大地
高系统与正常高系统之间的关系为：
H=Hr+高程异常(a)；大地高系统与正高系统之间的关系为：
H=Hg+大地水准面差距(hg)。以上就是在进行测量过程需要采用
到的高程系统以及各个系统之间的关系。
3．2地质勘测中采用的GPS水准高程法
在进行地质勘测的过程中，采用GPS水准测量所得到的数据是
地面点的大地高，不是国家高程系统的值，需要采用一定的处理方
法加以处理，这样才能够得到地面某点的正常高。在处理数据的过
程中一般会采用以下几种方法：
(1)等值线法。所谓的等值线法就是通过查看高程异常图，查出
个点的高程异常，然后根据相关的公式进行计算，就能够得到所需
要的数据。在进行处理的过程中主要采用这个公式：Hr=H-a，通过
这个公式子就能得出正常高Hr。
(2)地球模型法。在知道某点的正常高的情况下，利用GPS对该
点的大地高进行观测，通过对观测的数据进行分析就能够精确的计
算出该点的高程异常。由于地质勘测的范围一般比较小，但似大地
水准面的变化又比较平缓。因此，我们可以采用一些特殊的方法求
的每个点的高程异常，然后再采用曲面拟合的方法求出其他GPS点
的高程异常，在知道该点的高程异常后就能够进行各个高程系统之
间的转换，进而获得测量所需要的数据，确保测量工作的顺利完成。
4 GPS技术在地质勘测中的具体应用
4．1 GPS水准高程在地质勘测中的应用
虽然在地质勘测测量中可以应用GPS水准高程，但是一般是针
对一些小的测量项目。采用GPS水准测量法和国家高程网进行联合
测量，在每一个联测的点做好标记，同时确保联测的距离小于10千
米，这样测量的结果能够满足四等水准测量的要求，进而达到预期
的测量效果，保证了数据的准确性和精度。
采用水准测量法，能够满足快速算出不同精度的测量要求，并
且外业操作也特别简单。在地质勘测中，GPS静态相对定位的过程
中，对于一些没有固定解的基线需要进行优化处理。如果能够较长
时间进行观测和有较多的观测卫星，获得更多有关基线解的信息。
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然后对这些信息加以详细的分析和研究，进而减小数据误差。通过
对不合理的数据进行删除，将所有的数据连成一条基线，这样就能
够得到较为满意的基线解的结果，从而获得更为准确的数据，提高
地质勘测的效率，节约测量的时间。
4．2图根控制测量的应用
在使用图根控制测量时，需要在首级控制点的基础上，使用
GPS接收仪进行图根控制测量。在具体的测量过程中需要进行细致
的观测，同时的接收卫星的同步观测数据和基站的数据，并且还要
及时的解算结果。在解算结果趋于某一值时，就可以结束实时观测。
如果在观测的过程中采用传统的测量方法，将会受到多种因素的影
响，并且在有些自然环境特别恶劣的区域是难以完成测量工作的。
但是采用GPS技术中的图根控制测量法能够解决上述的这些问题，
并且还能够保障数据的准确性和精度，为相应的工程提供准确、有
效的数据，进而确保工程的质量。
4．3虚拟现实技术的运用
传统的地质勘测大都是依靠人力手工操作，所以难免在地质勘
测测量的过程中出现失误，最后导致各类工程安全隐患的出现。但
是，在GPS绘测技术的支持下，对那些地质情况比较复杂的地区能
够进行更加准确的测量。最后融合了虚拟现实技术，能够快速的在
计算机上显示出三维立体图像，这样进行的绘测效果也更逼真，更
加有现实感。除此之外，虚拟现实技术还能够将工程绘测的所有流
程细节显示出来，并且对重点的测量项目以及要注意的地方标示出
来，这样就能够有效的分清出绘测工作的重点。在实际进行测量之
? ? 上接第79页
量等分，还能提供两个输出端口间的隔离。在传统工艺中，隔离电阻
一般采用分立元件，尺寸相对固定；而在多层印制板工艺中，分立元
件是难以集成的，故需采用平面内埋电阻。平面电阻的阻值与电阻
的形状有关，精度受尺寸限制，在实际应用的选择中，应折中考虑。
本文拟设计中心频率为5GHz，采用0．254mm厚Arl0nCLTE—xT印
制板进行层压，隔离电阻的尺寸选为0．6×0．36mm2o采用偶模方法
对未包含的功分器结构进行了仿真，结果如下图5(a)所示。
由图5可见，匹配的中心频率为4．99GHz，与设计值吻合非常良
好；以20dB回波为标准的带宽为1．71GHz。引入隔离电阻后，相当于
接入了一小段有耗传输线枝节，匹配节的中心频率偏移了0．14GHz，
也就是不到3％，处于可以接受的水平；同时，工作带宽反而增加到
1．81GHz。在此尺寸下，贴片电阻的实际阻值范围为89．46一l12．45Q，
以下对电阻R为85-115Q的情况进行了仿真，结果如图6所示。在图
中可以看出：在给定电阻范围内，20dB回波带宽最小为1．72GHz，
20dB隔离带宽最小为1．59GHz，均可接受。
4结论
对多层印制板中内埋电阻的特性进行了分析，并将结论应用于
? ? 上接第77页
之，如何加快Sparse Coding的速度成了一个核心问题。
5展望
Sparse Coding作为机器学习，模式识别，计算机视觉的一个
新兴研究方向，并且获得了诸多领域前所未有的成绩，值得对其进
行更加深入的研究和探索。作者期待Sparse Coding~有更进一步
的研究成果，并将致力于如何提高Sparse Coding的时效性，表达
性和发掘其应用价值。
参考文献
[1]John WrighLYi Ma．Sparse Representationfor Computer Visionand
前进行必要的模拟流程既能够提前发现工程绘测中可能出现的问
题，还能够保证实际测量过程的顺利进行，更是对安全性和技术性
的一个有效保障。目前虚拟现实技术已经被广泛的应用到大多数的
工绘测中，以便提前进行绘测工作的演练，这也是一个发现问题改
正问题，提高绘测工作的有效途径。
5结语
随着科学技术的快速发展，GPS技术将会越来越成熟，将会在
更多的领域得到广泛的应用。在地质勘测过程中，传统的勘测技术
已经难以满足更高的测量要求，在地质勘测过程中采用GPS技术已
经是一种必然的趋势。虽然GPS技术在地质勘测中得到了很好的应
用，但仍存在一些问题，必须对这些问题加以解决，这样才能够更好
的进行地质勘测工作和保证工程的质量。
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一阶二等分WilkinsonJ：3J分器的设计，该设计在射频性能、设计复杂
度上取得了较好的均衡，设计指标良好。这一结论可以很方便的推
广到多阶功分器，衰减器，均衡器等多种器件的设计。事实上印制工
艺所实现的电阻比传统分立元件要灵活的多，进一步的研究可围绕
异型贴片电阻展开。
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