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赵鸿涛
内蒙古自治区水利水电勘测设计院 内蒙古 010020
【摘 要】近年来，GPS技术在地质勘测中得到了快速发展和广泛应用，研究其相关课题有着重要意义。本文首先对相关内容做了概述，分析了水利水电工程地质的诸多特点，并结合相关实践经验，分别从野外采集的准备工作、野外基站相关位置的选择，以及野外流动站的相关数据采集等多方面，就GPS技术在地质勘测中的应用展开了研究，阐述了个人对于GPS技术应用的几点认识。
【关键词】GPS技术；地质勘测；应用；前景
一、前言
作为能够有效提升地质勘测效果的技术方法之一，GPS技术的优势特点不言而喻。该项课题的研究，将会更好地提升对GPS技术应用的掌控力度，从而通过合理化的措施与方法，进一步保证地质勘测工作理想效果的取得。
二、概述
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21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。
三、水利水电工程地质的特点
1.特殊性
水利水电工程建设的特殊性首先表现在工程建筑物的特殊性。工业与民用建筑到处可以见到基本相同甚至完全相同的建筑物，可以部分或全部套用标准设计图纸。而水工建筑物则不然，世界上有成千上万座水库大坝，却很难找到两座完全相同的大坝。决定大坝的规模、坝型、结构等工程要素的自然条件很复杂，而工程地质条件则是最主要的自然条件之一。水工建筑物的第二个特殊性是与水打交道，所承受的主要荷载是水荷载。水利水电工程不允许失事，一旦失事，损失将十分惨重。
2、实践性与经验性
工程地质理论上的任何一项新进展，新方法，新技术，都必须通过大量试验研究、分析论证和工程实践的检验。例如，近二十年來随着数理基础学科和计算机技术的发展，坝基、洞室和边坡稳定性分析计算的理论和方法有了长足的进展，但是这些计算成果仍然只能是工程设计和决策的一种参考，因此在工程界有一种通用说法：不可不信也不可全信。许多工程实例足以说明采取慎重态度的必要性。有些工程从分析计算上看是安全的，实际上却出了问题；而另一些工程通过计算认为不安全，但却安全运行了数十年。因此对工程建设而言，工程经验往往起决定作用。
3.工程地质测不准原理
事实上，地质体中的某些性质的确是测不准的。例如某一组结构面的产状，只能用一个区间值来表述，如果仅用一个确定值来表述则肯定不符合客观实际。又如工程地基岩体的物理力学参数，它只能是一个区间值或统计值，因为地质体中每一点的性质都可能是变化的。地质参数精确到某一个具体数值的时候，千万不要把它当成是绝对准确的，否则会误导精确评价的可信性。据此，可将工程地质测不准原理表述为：“地质体的工程性质不可能用绝对准确的参数来确定，它们只能是通过地质测绘、勘探、试验、分析、统计和经验判断后提出一个建议区间值，供设计师根据建筑物的性质在这个区间值中选取设计采用值”。
四、GPS技术在地质勘测中的具体应用
1.野外采集的准备工作
首先打开GPS接收器，使接收器经标准的初始化过程，事实上在三百英里以内的区域移动时，即使GPS接收器处于初始化状态，仍能接收到数据。一般的初始化是在使用者所在区域的坐标格式中进行。当GPS接收器过度完初始化状态，使用者还需自行调整坐标，使其相应的坐标系统处于测量区域的坐标中，同时坐标系统还可快速的转变Lon/Lat坐标。通常在运用GPS进行地质勘测定位时，需要建立两台以上的GPS接收器，一台接收器作为基站，另外的接收器则作为流动的接收站，形成一个完整的接收信号系统。在外业工作之前从实际出发，对所使用的接收器制定相同的坐标系统，当基站与流动的接收站收集完卫星信号后，会对这些数据信号进行处理，保证获得最小位差的测量坐标。
2.野外基站相关位置的选择
一般地质勘测工作地点比较偏远，大多是远离市区的郊外或山区，山区中树木繁多严密，山体规模较大，可查看的视野条件差。通常在外业工作中，选取最佳的野外基站，首先要保证良好的通视，其次考虑到对收集卫星信号有利的区域，不会受到外界的干扰，保证信号的通畅性、完整性。野外基站大多选择山顶、宽阔的平地等，基站的坐标位置对收集的勘测数据有着直接的影响，基站各项控制点的精度越高，获得的定位差精度也会相对较高。流动接收站收集的数据与基站最开始建立的坐标数据是勘测数据的基础，是保障勘测数据精度的关键，对项目的总体质量而言，二者存在着必然的联系。因此，流动站数据记录、基站原始坐标是地质勘测的重点，这两个数据记录与同一时期，这对测量数据具有重要的意义。在外业勘测活动中，不论是动态采集卫星数据，还是静态采集卫星数据，都要建立最佳的基准站。
3.野外流动站的相关数据采集
GPS技术在外业的地质勘测过程中，若要提高采集数据的精度，就要保证流动站所采集的数据差分处理正确性，最佳的数据差分处理才能获得最佳的处理结果。影响此种处理结果的因素有很多，例如卫星高度角、可查看的卫星数量、卫星的基本分布、基准线等，首先在运用流动接收站采集数据时，需要良好的、数量多、类型丰富的卫星信号才能进行收集，在数据采集中需要检测的数据事物离基准站有一定距离，对采集数据时间也有相应的要求，一般距离不超过1000米时采集时间必须超过15分钟，距离不超过5000米时其数据采集时间必须超过30分钟，距离不超过10000米时其数据采集时间必须超过45分钟，由于距离基准站超过1000米，则不能保证其测量精度，此种方法在实际的地质勘测中，较少应用。
4.GPS观测相关数据处理
在地质勘测中要保证测量数据的精度，就要做好采集数据的差分处理，良好的处理结果有助于提高勘测精度。最佳的差分处理方式是对采集数据作产分处理，建立椭圆球体，将各项处理数据显示于选择的平面中，以对应的观测点平面直角作为坐标位置，运用产分处理时首先要将各项采集数据下载至系统中，然后才能对其进行差分结算。在产分数据处理中差分结算是其中重要的工作内容之一，差分结算对整体产分数据处理有着较大的影响，差分结算任一阶段出现失误就会造成产分数据处理工作无法实施，因此，差分结算中要仔细输入各项数据并进行核对，要求其控制点坐标的小数点精确到后四位，提高差分结算的精度。
五、结束语
综上所述，加强对GPS技术在地质勘测中应用的研究分析，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的地质勘测过程中，应该加强对GPS技术的重视程度，并注重其具体应用实施方法的可行性。
参考文献：
[1] 葛永森，李广来，等.GPS-RTK技术在地质勘测中应用[J].中国西部科技.2014（03）：38-39.
[2] 邱恺毅，国玮芳，等.地质测绘中GPS技术的应用分析[J].硅谷.2014（11）：105-106.
[3] 谢常君.GPS技术在地质勘测中的应用前景探讨[J].有色矿冶.2015（01）：7-9.
内蒙古自治区水利水电勘测设计院 内蒙古 010020
【摘 要】近年来，GPS技术在地质勘测中得到了快速发展和广泛应用，研究其相关课题有着重要意义。本文首先对相关内容做了概述，分析了水利水电工程地质的诸多特点，并结合相关实践经验，分别从野外采集的准备工作、野外基站相关位置的选择，以及野外流动站的相关数据采集等多方面，就GPS技术在地质勘测中的应用展开了研究，阐述了个人对于GPS技术应用的几点认识。
【关键词】GPS技术；地质勘测；应用；前景
一、前言
作为能够有效提升地质勘测效果的技术方法之一，GPS技术的优势特点不言而喻。该项课题的研究，将会更好地提升对GPS技术应用的掌控力度，从而通过合理化的措施与方法，进一步保证地质勘测工作理想效果的取得。
二、概述
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21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。
三、水利水电工程地质的特点
1.特殊性
水利水电工程建设的特殊性首先表现在工程建筑物的特殊性。工业与民用建筑到处可以见到基本相同甚至完全相同的建筑物，可以部分或全部套用标准设计图纸。而水工建筑物则不然，世界上有成千上万座水库大坝，却很难找到两座完全相同的大坝。决定大坝的规模、坝型、结构等工程要素的自然条件很复杂，而工程地质条件则是最主要的自然条件之一。水工建筑物的第二个特殊性是与水打交道，所承受的主要荷载是水荷载。水利水电工程不允许失事，一旦失事，损失将十分惨重。
2、实践性与经验性
工程地质理论上的任何一项新进展，新方法，新技术，都必须通过大量试验研究、分析论证和工程实践的检验。例如，近二十年來随着数理基础学科和计算机技术的发展，坝基、洞室和边坡稳定性分析计算的理论和方法有了长足的进展，但是这些计算成果仍然只能是工程设计和决策的一种参考，因此在工程界有一种通用说法：不可不信也不可全信。许多工程实例足以说明采取慎重态度的必要性。有些工程从分析计算上看是安全的，实际上却出了问题；而另一些工程通过计算认为不安全，但却安全运行了数十年。因此对工程建设而言，工程经验往往起决定作用。
3.工程地质测不准原理
事实上，地质体中的某些性质的确是测不准的。例如某一组结构面的产状，只能用一个区间值来表述，如果仅用一个确定值来表述则肯定不符合客观实际。又如工程地基岩体的物理力学参数，它只能是一个区间值或统计值，因为地质体中每一点的性质都可能是变化的。地质参数精确到某一个具体数值的时候，千万不要把它当成是绝对准确的，否则会误导精确评价的可信性。据此，可将工程地质测不准原理表述为：“地质体的工程性质不可能用绝对准确的参数来确定，它们只能是通过地质测绘、勘探、试验、分析、统计和经验判断后提出一个建议区间值，供设计师根据建筑物的性质在这个区间值中选取设计采用值”。
四、GPS技术在地质勘测中的具体应用
1.野外采集的准备工作
首先打开GPS接收器，使接收器经标准的初始化过程，事实上在三百英里以内的区域移动时，即使GPS接收器处于初始化状态，仍能接收到数据。一般的初始化是在使用者所在区域的坐标格式中进行。当GPS接收器过度完初始化状态，使用者还需自行调整坐标，使其相应的坐标系统处于测量区域的坐标中，同时坐标系统还可快速的转变Lon/Lat坐标。通常在运用GPS进行地质勘测定位时，需要建立两台以上的GPS接收器，一台接收器作为基站，另外的接收器则作为流动的接收站，形成一个完整的接收信号系统。在外业工作之前从实际出发，对所使用的接收器制定相同的坐标系统，当基站与流动的接收站收集完卫星信号后，会对这些数据信号进行处理，保证获得最小位差的测量坐标。
2.野外基站相关位置的选择
一般地质勘测工作地点比较偏远，大多是远离市区的郊外或山区，山区中树木繁多严密，山体规模较大，可查看的视野条件差。通常在外业工作中，选取最佳的野外基站，首先要保证良好的通视，其次考虑到对收集卫星信号有利的区域，不会受到外界的干扰，保证信号的通畅性、完整性。野外基站大多选择山顶、宽阔的平地等，基站的坐标位置对收集的勘测数据有着直接的影响，基站各项控制点的精度越高，获得的定位差精度也会相对较高。流动接收站收集的数据与基站最开始建立的坐标数据是勘测数据的基础，是保障勘测数据精度的关键，对项目的总体质量而言，二者存在着必然的联系。因此，流动站数据记录、基站原始坐标是地质勘测的重点，这两个数据记录与同一时期，这对测量数据具有重要的意义。在外业勘测活动中，不论是动态采集卫星数据，还是静态采集卫星数据，都要建立最佳的基准站。
3.野外流动站的相关数据采集
GPS技术在外业的地质勘测过程中，若要提高采集数据的精度，就要保证流动站所采集的数据差分处理正确性，最佳的数据差分处理才能获得最佳的处理结果。影响此种处理结果的因素有很多，例如卫星高度角、可查看的卫星数量、卫星的基本分布、基准线等，首先在运用流动接收站采集数据时，需要良好的、数量多、类型丰富的卫星信号才能进行收集，在数据采集中需要检测的数据事物离基准站有一定距离，对采集数据时间也有相应的要求，一般距离不超过1000米时采集时间必须超过15分钟，距离不超过5000米时其数据采集时间必须超过30分钟，距离不超过10000米时其数据采集时间必须超过45分钟，由于距离基准站超过1000米，则不能保证其测量精度，此种方法在实际的地质勘测中，较少应用。
4.GPS观测相关数据处理
在地质勘测中要保证测量数据的精度，就要做好采集数据的差分处理，良好的处理结果有助于提高勘测精度。最佳的差分处理方式是对采集数据作产分处理，建立椭圆球体，将各项处理数据显示于选择的平面中，以对应的观测点平面直角作为坐标位置，运用产分处理时首先要将各项采集数据下载至系统中，然后才能对其进行差分结算。在产分数据处理中差分结算是其中重要的工作内容之一，差分结算对整体产分数据处理有着较大的影响，差分结算任一阶段出现失误就会造成产分数据处理工作无法实施，因此，差分结算中要仔细输入各项数据并进行核对，要求其控制点坐标的小数点精确到后四位，提高差分结算的精度。
五、结束语
综上所述，加强对GPS技术在地质勘测中应用的研究分析，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的地质勘测过程中，应该加强对GPS技术的重视程度，并注重其具体应用实施方法的可行性。
参考文献：
[1] 葛永森，李广来，等.GPS-RTK技术在地质勘测中应用[J].中国西部科技.2014（03）：38-39.
[2] 邱恺毅，国玮芳，等.地质测绘中GPS技术的应用分析[J].硅谷.2014（11）：105-106.
[3] 谢常君.GPS技术在地质勘测中的应用前景探讨[J].有色矿冶.2015（01）：7-9.