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引言
地質的測繪主要是運用地質相關的理論對工程項目的建設及地質進行精密的觀測和分析,了解對于建筑區各個工程地質的內在條件和它們之間的密切關系,然后按照測繪比和論文的尺寸把它們更好地繪制在圖紙上,并且通過勘測和試驗等編制成工程地質圖,作為工程勘測的首要的資料,供給對于項目各個部門的參考。對于長期的地質測繪它依靠于經緯儀、平板儀、水準儀這三種較為局限的應用,在未來的發展中,逐漸的采用了相對來說較為先進的技術設備和設計的理念。現代的地質繪圖技術主要依賴于衛星導航定位系統、遙感勘測技術和地理信息系統技術。
1、工程地質測繪
工程地質測繪是巖土工程勘察的基礎工作,在諸項勘察方法中最先進行。按一般勘察程序,主要是在可行性研究和初步勘察階段安排此項工作。但在詳細勘察階段為了對某些專門的地質問題作補充調查,也進行工程地質測繪。
工程地質測繪是運用地質、工程地質理論,對與工程建設有關的各種地質現象進行觀察和描述,初步查明擬建場地或各建筑地段的工程地質條件。將工程地質條件諸要素采用不同的顏色、符號,按照精度要求標繪在一定比例尺的地形圖上,并結合勘探、測試和其他勘察工作的資料,編制成工程地質圖。這一重要的勘察成果可對場地或各建筑地段的穩定性和適宜性做出評價。
根據研究內容的不同,工程地質測繪可分為綜合性測繪和專門性測繪兩種。綜合性工程地質測繪是對場地或建筑地段工程地質條件要素的空間分布以及各要素之間的內在聯系進行全面綜合的研究,為編制綜合工程地質圖提供資料。在測繪地區如果從未進行過相同的或更大比例尺的地質或水文地質測繪,那就必須進行綜合性工程地質測繪。專門性工程地質測繪是對工程地質條件的某一要素進行專門研究,如第四紀地質、地貌、斜坡變形破壞等;研究它們的分布、成因、發展演化規律等。所以專門性測繪是為編制專用工程地質圖或工程地質分析圖提供資料的。無論何種工程地質測繪,都是為工程的設計、施工服務的,都有其特定的研究目的。
2、現代測繪技術的應用
現代測繪技術作為一門新的信息科學在經濟和社會可持續發展的諸多領域正發揮著愈來愈大的作用。在這里主要介紹現代測繪技術在礦山測量方面、濕地方面、水利工程方面和地理信息系統的發展情況。
2.1礦山測量方面
遙感技術在礦山測量中的應用已經歷了較長的時間,并積累了豐富的經驗。應用遙感資料,可獲取礦區實時、動態、綜合的信息源,對礦區環境進行監測,為礦區環境保護提供決策支持。遙感資料用于找礦、礦區地質條件研究、煤層頂底板研究等方面都已得到應用,所有這些,都說明遙感技術應用于礦山測量是礦山測量實現其現代任務的重要保證。
2.2濕地方面
利用遙感技術對濕地生物資源的分布、生長狀況及其變化進行估測。利用遙感技術多層次、多時相的動態監測功能獲得及時可靠的數據,通過地理信息系統技術進行相關數據的實時更新,并對這些數據進行空間分析,可得到濕地的動態變化情況。
2.3水利工程方面
遙感技術能夠實時地對大江、大河和湖水水位進行監測,可實時監測洪水災害面積。RS和GIS集成能及早預報洪水淹沒范圍和干旱災情范圍,為防災、抗災提供準確信息。在水利樞紐工程竣工后,需對水庫大壩、大型橋梁等進行連續的、精密的監測。現代測繪技術提供了連續、實時的安全運行監控手段。
2.4地理信息系統的發展
從系統角度看,在未來的幾十年內,地理信息系統(GIS)將向著數據標準化(Interoperable GIS)、數據多維化(3D&4D GIS)、系統集成化(Component GIS)、系統智能化(Cyber GIS)、平臺網絡化(Web GIS)和應用社會化(數字地球DE)的方向發展。Interoperable GIS 互操作地理信息系統(Interoperable GIS)是GIS系統集成平臺,它實現在異構環境下多個地理信息的系統或其應用系統之間的互相通信和協作,以完成某一特定任務。Web GIS 基于WWW的地理信息系統(Web GIS)是利用Internet技術在Web上空間信息供用戶瀏覽和使用。Digital Earth 它是對真實地球及其相關現象統一性的數字化重現和認識,其核心思想是用數字化手段統一地處理地球問題和最大限度地利用信息資源,從而完成數字地球的核心功能,光纜、衛星通信技術以及計算機網絡等技術則完成海量空章數據的傳輸任務。
3地質測繪技術發展
3.1大地控制測量。
控制測量是地質測繪的基礎,地質礦區布設平面控制的方法,一是在國家一、二等三角控制下進行三、四等三角點的加密,另一是在國家一、二等三角點下不能加密情況下布設獨立的三、四等三角或五秒小三角鎖網作為礦區基本“平面控制.獨立的三角鎖網必須測定鎖網的起算邊長。我單位在上世紀末期引入載波靜態相對定位技術即多臺套GPS接收機結合后處理軟件以來,精密控制測量就不再限制于通視條件、距離條件這些因素,控制測量的工作模式有了很大的改觀,對于相對獨立斷點分布的礦區工程點不再需要長遠距離的測三角鎖從其他地方引入控制點,只需從起算點采用邊點連接跳躍式地可以直接引入到測區,極大地簡化了工作步驟,節省了時間和人力。
3.2地形測量技術。
地形測量的加密圖根控制,傳統的方法是在礦區基本控制點下布設測角圖根線形鎖及測角交會點,現在則采用導線測量、GPSRTK模式,極大地減少工作量,也提高了精度。
地形測量是地質測繪工作重要的任務,長期以來的測圖方法,以大平扳儀測圖,至今在大比例尺地形測圖中仍然是普遍采用的主要手段之一。但是占主導地位的已經是全野外數字化測量了,采用全站儀、RTK一天的工作量已是大平板儀所不能比擬,完全不可同日而語了。
4、結語
現代科學技術發展的綜合化整體方向極大地影響著現代測繪科學的發展趨勢,這種趨勢表現在現代測繪新理論的概括性增強,測繪新技術的技術綜合程度提高,各專業學科之間的相互交叉與滲透,測繪學與其它門類科學的聯系增強加大,測繪學吸收和移植其它學科成果的速度加快,這種學科內外的綜合化發展,將使現代測繪學不斷開拓出新的領域。測繪將成為構建“數字地球”、“數字中國”的主力軍。
5、參考文獻:
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[2]魏建華,張展,許月光.工程地質測繪中的幾個研究對象[J].黑龍江水利科技,1999,(4).
一 煤礦測量中的測繪技術探討
地質測繪是為進行地質調查和礦產勘查及其成果圖件的編制所涉及的全部測繪工作的總稱,主要包括控制測量、地形測量、勘探網測量、勘探線剖面測量、勘探坑道測量、鉆孔及地質點的定位測量、礦區勘界測量。近年來,隨著測繪技術的不斷發展和進步,測繪技術在測量工作中發揮了越來越多的作用,尤其是在礦產資源生產的過程中發揮了巨大的作用。我國是一個礦產資源豐富國家,同時也是資源利用和開發巨大的國家,對于煤礦資源的需求不斷增大,開發和利用的過程中對于煤礦測量技術的應用的要求也就越高。為了滿足我國對于煤炭資源的需求,煤礦測量中測繪新技術的應用越來越重要。
1.1 GPS(全球定位系統)技術在煤礦測量中的應用
GPS技術也就是我們通常提到的全球定位系統技術。目前由于GPS技術的快速發展及其不斷上升的性價比,使得GPS技術已經成為了現代礦山測量中地面部分測量的一項重要技術,其最大的技術特點是能夠有效地取代傳統的地面測繪工作,因此在煤礦測量中的礦區地表移動監測、孔高程監測、水文觀測、礦區控制網建立等工作中得到很好的應用。
GPS技術相對傳統的測量技術來講具有更多的優點。首先,GPS技術可以實現對定點、定區域進行立體化的三維坐標式測量工作,對于測量的量化工作使監測的精準度更高;其次,GPS技術可以以指定測量點為中心,進行很大范圍內的監測工作,且對于測量信息的收集和傳遞實效性要遠遠高于傳統測量技術;再次,由于GPS是通過電磁波測距儀來進行對煤礦情況以及其他需要測量的測量點進行測量的新型高科技技術,其精準度以及應用便利程度要比傳統的測量技術高出很多。
1.2 慣性測量系統(ISS)在煤礦測量中的應用
測繪新技術中的慣性測量系統又可以稱為ISS,ISS慣性測量系統和GPS(全球定位系統)之間有著很大的差別。ISS技術的優勢主要在于其自動化程度相對其他技術要高出很多,且受自然環境因素的影響較小,具有更好的機動性和靈活性,能夠適應不同復雜環境下的煤礦測量工作。但是,慣性測量系統(ISS)還會受到GPS信號的限制,故在采用GPS技術測量技術的煤礦觀測中,對于慣性測量系統的應用需要進行反復研究斟酌測定,確保測量工作的精確性。不過,慣性測量系統本身的特點足夠使其能夠勝任任何環境下的煤礦測量工作,其方便靈活的特點能夠隨時隨地實現對于煤礦測量的工作。可以說ISS是煤礦測量中測繪新技術應用的一個新的進步和發展方向。
1.3 遙感技術(RS)在煤礦測量中的應用
遙感技術也可以稱為RS技術,這是一種通過利用遙感器對于一定距離的目標進行輻射,通過反射的電磁波等信息的收集和處理,最終形成透析影像,方便對于地面的各種地理情況和景物進行不同程度的探測和識別的技術。隨著科學技術的發展和進步,如今的遙感技術已經可以通過結合衛星技術實現對于煤礦礦山大范圍環境的監測。由于其監測范圍廣泛可以及時發現各種突發狀況并且在第一時間里通知到相關監測部門;整體的監測性能可以有效評估礦山開發和生產過程對于周邊大環境的影響程度,以便采取相應的預防和控制措施。另一方面,遙感技術同地理信息系統(GIS)的有機結合,可以實現對于礦區資源開采程度以及周邊地區土地資源利用有效監控。如今已經廣泛應用在煤礦測量之中。
1.4 地質測繪發展方向
地質測繪是地質礦產勘查開發的基礎,以一體化或集成為主導的空間信息技術體系已逐漸成為測繪學或地球信息學新的技術體系和工作模式,朝著高科技自動化實時化和數字化多功能方向發展地控制測量應逐步發展衛星源射電干涉技術(VLBI/GPS)、全球定位系統(GPS)、慣性測量系統(ISS),最終實現技術換代;地形測繪應進一步發展攝影測量,加速投影測量與遙感應用的結合,發展多種遙感手段和數據信息的處理技術,提高地質遙感的應用水平和效果;地勘工程測量應逐步吸收和擴大衛星源射電干涉系統全球定位系統慣性測量系統等現代定位測量技術的應用,廣泛應用現代數據處理技術,提高地勘工程測量的速度和精度,普及電磁波測距儀和電子速測儀。
二 開展煤礦地質因素研究
礦井地質構造直接關系到煤礦的生產和安全,尤其是隨著煤礦機械化生產程度的提高,對地質工作提出了越來越多的要求,以便為煤礦高產高效提供可靠的地質保證。在煤礦生產中,礦井中、小型構造,特別是斷裂構造一直以來是煤礦生產極待解決的地質問題。安全管理理論認為,事故的根本原因是物的不安全狀態和人的不安全行為,煤礦安全事故主要發生在頂板、瓦斯、煤塵、水、火、放炮、提升、運輸等范圍,發生事故的原因不外乎是人為因素和環境因素(即地質因素)。煤礦生產大量實踐證明煤礦生產建設安全生產和提高煤礦經濟效益都離不開詳實的地質資料,地質資料是檢查采掘設計和生產計劃是否合理的標準之一是煤礦生存和發展的重要戰略依據之一。下邊作者就影響煤礦開采工作的幾點地質因素展開研究。
2.1 地質構造
地質構造是影響煤礦安全生產的各種因素中最重要的一個。地質構造包括褶皺、節理和斷層。其中斷層由于破壞了煤層的延續性和完整性,在井巷中難以查明和控制。工作面遇到褶皺、節理和斷層造成層位錯動擠壓,巖石變得破碎,同時伴隨地下滲水,煤層松動后容易脫落。因此,地質構造帶往往是發生頂板、透水和瓦斯事故的地段。(1) 褶皺影響煤巖的產狀和形態,但沒有破壞巖層和煤層的延續性,在井巷中比較容易追索和控制。褶皺在生產中主要影響煤層平巷的掘進方向,從而影工作面長度,給機械化回采、頂板管理帶來一定的困難。個別褶皺特別發育時,可能造成煤層的不可采。(2) 節理發育的地方影響鉆眼爆破的效果,如果炮眼方向與主要節理平行時,在爆破過程中沿裂隙漏氣影響爆破效果。節理發育的地方頂板易沿裂隙面冒落傷人,另外節理發育的地方是地下水和礦井瓦斯的良好通道,容易發生突水事故和瓦斯突出事故。(3) 斷層在礦井生產中,經常會碰到各種不同性質的斷層,由于斷層破壞了煤層的連續性和完整性,斷層兩盤產生的牽引、揉皺、擠壓等作用,造成斷層帶巖石破碎、巖石強度降低,容易聚集瓦斯,導通地下水,引發礦井突水、瓦斯突出和坍塌冒頂事故,斷層帶容易導致煤厚突增或突減,煤層突增處易產生冒頂跨煤堵人事故。還有一些頂斷底不斷、底斷頂不斷的小斷層及小型層間滑動的地質構造部位也是巖塊易脫落部分,易發生頂板事故。
2.2 煤礦工作中的瓦斯地質
礦井瓦斯是指煤礦生產過程中,以從煤巖層內涌出的甲烷為主的各種有害氣體。瓦斯窒息事故經常發生在褶曲軸部(復式向斜或背斜軸部轉折端)和壓性斷層,火成巖侵入體附近的工作面和采空區,圍巖透氣性差的盲巷,深部開采的下山等。近年來由于全國煤礦開采深度的增加,瓦斯含量也隨之增加,這樣就增大了通風管理的難度,增大了瓦斯事故的幾率。瓦斯事故的預防,一是要正確認識瓦斯的含義和危害性,在職工中普及瓦斯地質知識:二是要加強瓦斯地質研究,對影響礦井瓦斯聚集的因素進行綜合分析,找出瓦斯聚集的規律,編制瓦斯地質圖,指導通風;同時加強瓦斯濃度檢測和通風管理,促進安全生產。
2.3 水文地質
水空地質條件對頂板的穩定性也一定的影響但影響最大的是巖性為黏土巖的廟板。當巖層中害有起膨脹作用的黏土巖的頂板。當巖層中含有起膨脹作用的黏土礦物(如蒙脫石、伊利石等)時,硬巖層在、軟巖層在下的直接頂板表現更為突出,上方的硬巖層易產生裂隙透水性好,而下方的軟巖層透水性差(或不透水)。這樣,地下水易在兩個巖層之間富集,使下方軟巖層軟化,消弱了堅固性,發生膨脹后易離層而造成頂板冒落。
2.4 其他影響煤礦安全工作的地質因素
在煤礦開采工作中能夠影響到安正正常工作的地質因素還有以下幾點:(1)小褶曲。小褶曲的軸部裂 隙發育易導致局部冒頂,當工作面過向斜時,由于頂板巖層下沉極易離層或下沉產生張裂隙,從而導致頂板冒落。(2)裂隙。頂板中出現裂隙的多少,直接反映頂板的整體性和堅固性。裂隙越發育,密度越大,其間隙越小,頂板的穩定性就越差,冒落的可能性就越大。(3)沖刷、變相。在后生沖刷的邊緣,由于沖刷體與原頂板巖體粘結力若,易離層,往往是頂板冒落的潛在危險區;在頂板相變邊緣地帶,易發生頂板冒落區。(4)頂板巖層傾角及其變化。頂板巖層傾角的變化程度也反映項扳破壞程度。主要有兩種情況:一是傾角相對變化較大區;二是相鄰控制點的傾角變化無規律區。這兩種情況都說明頂板巖層整體性、堅固性發生了變化,反應了項扳巖層發生了斷裂或揉皺。
【關鍵詞】工程地質測繪;地質條件;遙感影像
地質測繪是巖土工程勘察的基礎工作,在勘察中最先進行。工程地質測繪是運用地質、工程地質理論,對與工程建設有關的各種地質現象進行觀察和描述,初步查明已建成地段或各建筑地段的工程地質條件。將工程地質條件某要素采用不同的顏色、符號,按照精度要求標繪在一定比例尺的地形圖上,并結合勘探、測試和其他勘察工作的資料,編制成工程地質圖。
1地質測繪的主要內容
在設計之前,工程地質工作者要詳細查明測區工程地質條件的空間分布規律。工程地質測繪中,要查明各種性質不同的巖石分布變化規律、地質構造、地貌、水文地質條件、自然地質現象、工程地質現象等。通過觀察區內的地質條件、查閱以往勘察資料、施工編錄或通過訪問,按一定比例尺如實地把它們反映在地形地圖上,作為工程地質預測的基礎提供設計部門使用,并編制工程地質圖。
2遙感影像技術及其特征
2.1 遙感技術的應用
遙感(Remote Sensing)簡稱 RS,遙感技術主要是通過遙感平臺上設置的傳感器遠距離不與目標接觸,接收目標反射線或發射的各種不同波段的電磁波信息, 經過對這些信息的處理和解譯, 達到對遠距離目標的探測和識別的手段。應用遙感資料,可獲取工程地質實時、動態、綜合的信息源,對工程地質環境進行監測,為工程地質環境保護提供決策支持。遙感技術在找礦、工程地質條件研究、煤層頂底板研究等方面都已得到應用。
2.2 遙感影像特征
⑴ 遙感影像上某個像素的值因傳感器不同,獲取的波段數不同,其值由不同波段的相應位置點的值來共同表示。
⑵ 遙感影像都不進行有損壓縮。有損壓縮會帶來圖像信息損失,而普通圖像為了節省空間常常進行壓縮。
⑶傳感器種類不一,產生的文件組織方式也各不相同。遙感軟件生產公司眾多,所組織的影像數據格式也各不相同,難以用一種方式來讀取、解譯影像信息。
3 遙感圖像三維可視化及影像動態在地質測繪中的應用
與傳統方法比較,應用遙感圖像三維可視化及影像動態分析方法選擇野外地質觀測路線有諸多優勢,可達事半功倍之效果。
⑴通過遙感影像的宏觀和微觀分析,選擇和布置的觀測路線能完全控制測區主要地質體和構造形跡的空間展布,研究、分析測區不同地質體和地質構造的影像特征及其相互關系,確定地質體劃分原則及其特征解譯標志。
⑵ 通過三維影像分析并根據測區建立的遙感地質解譯標志,地質觀測路線可布置在通行條件最好、穿越的影像巖石單位最多的地區。
⑶ 地質觀測路線一般以垂直于區域構造線方向的穿越路線為主,適當輔以追索路線。如果巖性巖相變化較大,地質體走向延伸關系不清,為了解某些重要接觸關系、礦化帶及重要構造現象的空間延伸情況等,穿越路線又不能達到目的,可布置專門追索路線加以控制。以上工作,利用遙感圖像三維可視化與影像動態分析方法都容易實施。
4應用實例
4.1地震災害中的應用
地震的發生受地質構造控制,因而,研究地震與構造的關系、建立活動構造與地震響應關系、劃分不同地震構造類型是地震構造環境研究的主要內容。利用震前、震后,不同時效的衛星影像信息,結合地震構造,尤其是活動構造研究,地震地質工作者尋求衛星影像動態變化與孕震過程的關系,對地震預報研究作出了有益的嘗試。利用衛星遙感技術提供的宏觀、快速、動態的信息源,可為地震預報工作做好充分的準備條件。
4.2 在水文地質勘查中的應用
在水文地質勘查的各個階段, 充分運用航空像片、衛星圖像的解譯和其它遙感手段,使我們能更準確地掌握該地區地下水形成、貯存、運動特征、水質、水量的變化規律, 為地下水利用和排除措施的制訂, 提供水文地質依據。
⑴水文地質測繪。水文地質測繪是一項綜合性較強的工作,利用遙感圖像解譯地貌、水體和含水巖體, 具有效果明顯的特點。通過對遙感圖像的解譯, 能夠迅速地總結出該地區的水文地質規律。
⑵地下水資源的調查。用遙感地質方法尋找地下水及估算地下水資源,由于遙感圖像解譯得到的含水層和含水構造的邊界相當準確, 所以用遙感技術進行地下水資源調查, 可以取得非常好的效果。
⑶礦區水文地質勘查。利用遙感圖像的解譯,就可以有效地查明含水層的分布和地質構造, 能夠做到合理布置礦井,進行有計劃開采。這對于有效地減少礦井透水事故的發生, 減少人員傷亡和財產損失具有重大意義。
⑷ 水利工程的水文地質勘查。在我國三峽水利樞紐、二灘水電站、飛來峽水利樞紐等許多大型工程都應用了遙感技術, 并取得重要成果。
5地質測繪發展的趨勢
⑴ 測繪產品多元化。社會的需求,將促使測繪產品形成多元化。
⑵產品的多樣化。多樣化包括形式的多樣化、比例尺的系列化、精度等級化、表達內容的實用化。
⑶產品的集成化。以“3S”為代表的測繪行業技術集成化產品,如全球定位技術與地理信息技術集成的車載導航系統技術與其它技術集成化的產品。
⑷ 產品的可視化。測繪信息的表達形式將更加直觀、形象,軟件界面將更加友好。
⑸ 產品的實用化。既能夠方便日常工作、生活對地理信息咨詢之需,又便于出行攜帶。上述多元化需求對測繪的發展將產生深遠的影響,推動測繪技術的進步,促使測繪資料使用的思維方式、觀念的更新。
6 結語
地質測繪是地質礦產勘查開發的基礎性工作,在經濟社會快速發展的今天,正面臨著眾多的挑戰和機遇。現代測繪技術不僅是高技術發展的重要代表,也是國家綜合實力的代表。發展空間技術,建立衛星導航定位系統和衛星遙感系統,實施自主衛星對地觀測,不僅需要先進的技術支持,也需要雄厚的經濟實力支撐。高精度、高分辨率的遙感衛星系統是測繪領域的一門高科技技術,在地質測量中提高了作業效率,優化了制圖方案,保證精度的同時,減少了外業作業,達到事半功倍的效果。
[關鍵詞]GPS-RTK 測繪技術 地質測繪 應用
[中圖分類號] P2 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X(2015)-7-226-2
0引言
隨著市場經濟的快速發展,現代測繪技術成為當前經濟發展過程中的一個重要手段。加強測繪技術的應用有助于各項工程的快速發展。GPS-RTK技術是在GPS測繪技術上發展起來的一種重要測繪技術種類,也是GPS測量技術的一個突破。加強現代測繪技術的管理,有助于提高地質測繪過程中的各項數據資料的有效性和準確性,同時加強對各種資源的有效利用。GPS-RTK技術不僅可以實現全球定位,還能實現實時測繪管理,是當前地質測繪過程中比較常見的一種測繪技術。
1 GPS-RTK技術概述
GPS-RTK技術在GPS技術基礎上衍生的一種全新的測繪技術,在地質測繪過程中,大多數測量都需要用到GPS技術,即全球定位系統,這種技術是測繪過程中必不可少的部分,該技術也是應用最為廣泛的一種測繪技術。全球定位系統包含空間形狀、地面控制以及用戶設備三個方面,具有海、陸、空全方位觀測、定位和導航功能,利用GPS技術進行測量,可以對被測量的對象進行全方面的測量,包括被測量對象的點、線、面等信息進行確定。GPS-RTK 技術是在已知點的位置進行GPS接收機的安裝,并且對GPS衛星的測繪情況進行相應的觀測,然后將檢測到的各種信息數據傳遞出去,以便接收站進行及時地接收,采取相應措施進行工程建設。GPS-RTK技術對應的流動站不僅要對GPS的衛星進行相應的觀測,而且也要接收相應的電臺發射的信號,這種技術相比于傳統的GPS而言,最大的一個特點就是測繪的速度有了很大提升,精度有了很大提升,因此在地質測繪過程中應用GPS-RTK技術可以對具體的位置進行確定,促進工程建設快速推進。地質測繪是對地質環境進行了解的一個關鍵步驟,地質測繪包括很多內容,比如水域、管線、房產等測量,地質測繪對測量的精度要求較高,為了提高測量精度,需要在測量的過程中運用實時測繪技術,同時要加強定位管理。GPS-RTK技術就是一種很好的選擇。在地質測量過程中應用GPS-RTK技術,可以不用布設相應的圖根控制,只需要利用少量的基準點就可以對被測量的對象的點坐標進行準確的確定。如果在測繪的過程中使用了比較專業的測繪儀器以及測繪軟件進行測量,通過電子記錄方式就可以實現測量過程電子化。隨著現在經濟開發逐漸向水域發展,在進行水下測量時,GPS-RTK技術能夠實現自動導航,并且能夠按照相應的距離或者時間對所測點的信息進行采集,只要在測量過程中可以讓發送和接收信號的天線保持在水面之上,就可以對水下地形點的三維坐標進行準確的測量,然后利用專業的圖形處理軟件構成圖形,就可以完成各種高難度的測繪工作。
2 GPS-RTK技術在地質測繪中的應用
2.1控制測量
隨著土地開發以及各種項目不斷深入推進,在土地開發規劃過程中必須要進行準確的測繪,由于地質測繪過程中所面臨的測繪面積較大、范圍較廣,而且對各種數據的使用比較頻繁,因此在進行測繪管理時需要提高其精度。在GPS-RTK測繪過程中使用的導線大多是位于地面上的,隨著土地開發進度不斷加快,需要快速精確地提供測繪控制點。在常規控制測量中,需要測量點與測量點之間可以實現完全的通視,耗費時間較長而且測量的精度不高,在GPS靜態測量過程中,測量點與測量點之間不需要通視,但是需要在測量之后對具體的數據進行處理,不能在測量過程中實時地了解被測對象的位置,在測量之后進行數據處理時,一旦處理的結果不準,則很有可能會導致重新測量。在測量過程中應用GPS-RTK技術,可以實現實時動態的測量,在測量的同時就可以知道具體的定位,提高了測量精度和效率,一旦發現測量結果不匹配的問題,可以及時進行重新測量,不會影響后續精度。比如卓資山縣明辛山工程建設過程中,采用了天寶5800型RTK設備,在RTK測量結果中出現的誤差都控制在厘米級范圍之內,大約在0.2cm 到1.4cm之間,屬于正常范圍。
2.2線路放樣和放線
GPS-RTK測繪技術在地質測繪過程中的線路放樣部分中也有廣泛的應用,線路放樣中包括多種參數,比如放樣線路的起點坐標、終點坐標、曲線轉角、放樣半徑等,放樣的方法比較靈活多變,在線路放樣過程中應用GPS-RTK技術,可以實現隨時轉換,在放樣時監測站的屏幕上有箭頭指示表示偏移的距離以及偏離的方位,進行及時的調整,可以減小誤差,直到誤差小于設定值為止即可進行后續施工。在進行地質測繪過程中,一旦確定了線路,則要進行相應的規劃放線,放線的點要滿足城市規劃的具體要求,同時也應該要滿足建筑物的設計要求,同時要確定放樣的精度足夠高。在規劃放線過程中應用GPS-RTK技術,需要對建筑物本身的幾何關系進行檢查,在進行放樣時應該要注意測量點位的精度,如果點位的精度不高,則會導致點位測量的誤差較大,利用GPS-RTK技術進行規劃放線,可以滿足較高的精度要求。比如在北京的某工程建設過程中需要對土地進行測量,北京的橢球參數為6378245米,扁率為298.3,使用GPS-RTK設備和技術進行測量,需要將這些參數輸入到基準站,然后再相繼輸入一些控制點的坐標,對基準站進行啟動,如果所有操作都沒問題,數據也呈現正常的狀態,則可以對移動站進行初始化處理,并且進行相應地校正。
2.3土地測量
在地質開發過程中對土地進行測量是當前工程測繪的重要內容,在土地測量過程中,對各種測繪技術的應用也比較廣泛,近年來,越來越多的工程項目開始利用GPS-RTK技術進行測量,利用該技術可以對土地的邊界點的坐標進行實時的測量,確定土地的界限范圍,從而可以進行準確的土地面積計算、土地權屬調查等。該技術在地質測繪中扮演了重要的角色,對于土地利用、地質環境的了解、地質災害的預防等都有重要的意義。
2.4地形測量
地形測量是地質測繪的重要組成部分,是對當地情況進行了解的基礎,比如某地在進行城市規劃的過程中需要對城市的各種地理、地質等情況進行準確的測量,地形測量是現代測量過程中的重要部分,在測量過程中會到野外進行地形情況的了解,因此要使用水準儀、全站儀。該城市對所管轄的某鎮進行開發時,選取了城市基本控制網點作為GPS-RTK測量的工作基準點,根據對當地的實際情況進行了解之后,得到了測量的半徑大小,然后又在該半徑范圍之內確定了三維控制網點,組成最終的測量工作控制點。由于該鎮的地理位置比較復雜,居民生活居住區內建構筑物較高較密集,對測量信號有一定的干擾,因此在相對開闊的地區布設圖根點供全站儀使用,可以降低測量的誤差,在工業區則可以由測量人員持GPS-RTK流動站進去測量即可完成對所需資料的收集。
3結語
隨著經濟快速發展,在當前的經濟建設過程中測繪技術的應用越來越廣泛,加強測繪技術的應用,對于工程建設過程中的環境情況的了解有很大幫助。在地質測繪過程中,常用的測繪技術有很多種,GPS就是其中一種,在GPS基礎上發展起來的GPS-RTK技術,實現了測繪的精度以及實時性的提升,不僅可以對被測對象進行準確的定位,還能進行實時動態的測量,相對于靜態GPS測量,具有更好的測量精度。
參考文獻
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[關鍵詞]GPS―RTK技術;地質測繪;成本;誤差
中圖分類號:P623 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2016)30-0386-02
引言:地質測繪對我國領土管理有著重要影響,也是促進我國國民經濟發展的關鍵所在。目前,GPS―RTK技術在地質測繪中的運用越來越為廣泛,在各個行業中都有所應用。該技術是以地理科學與自然科學為基礎的,將土地資源、礦產資源與地質工程結構背景作為主要的探索對象,同時還涉及到了數學、化學、計算機等眾多學科方面的知識。對GPS―RTK技術在地質測繪中的運用進行探究是具有重要意義的,下面就對相關內容進行詳細闡述。
一、GPS-RTK測繪技術的基本原理
GPS-RTK測繪技術是在科學技術不斷發展基礎上產生的,該項技術產生后受到了眾多地質測繪工作人員青睞,并且取得了非常可觀的應用成效。GPS-RTK測繪技術最為突出優點在于定位時效性較強,測量數據精準性較為良好,可以加強計算誤差控制力度。技術融合了多種先進科技,操作可行性也得到了較大程度提升,地質測繪工作開展不會在受到時間、空間限制。RTK測量技術詳細闡述就是實時動態定位技術,實際應用中可以利用數據傳輸技術,自動化的對地質測繪數據進行傳輸。系統主要有三個有效分支,其中包括了基準站、數據鏈和移動站,在測量方面主要是以載波相位觀為測量的基礎,使得地面基礎站存在的接收設備可以實時對其它可以觀測的衛星系統進行動態化監測。數據鏈具有的重要作用就是可以將測量得到的信息數據全面、準確的傳輸給移動站,最后應用厘米級定位結果對移動站得到的信息數據進行處理分析、審核。
二、GPS-RTK測繪技術的優勢分析
(一)GPS-RTK測繪技術工作效率較高
地質測繪工作效率較高是GPS-RTK測繪技術具有的最為突出的優勢,RTK基礎站測量范圍廣泛,一般情況下優質RTK基礎站測量半徑可以達到兩千米。這種測量技術與傳統類型測量技術進行綜合比對,可以降低測量控制點的數量以及測量設備移動次數。在正常電磁波環境中可以快速的對地點坐標進行定位,作業速度得到提升,測量工作人員工作壓力下降,可以降低測量外部作業開展成本投入,大幅度提升地質測繪工作效率。
(二)定位精準性較強
GPS-RTK測繪技術定位精準性較強,測量站之間不需要通視,沒有進行控制點設置或者控制點嚴重破壞的情況下,也可以進行測量工作開展、剛精度的進行定位測量。只要GPS-RTK測繪技術基本工作條件可以達到相應要求,測量技術應用的平面精度與高程精度可以達到厘米級別。
(三)可以降低外界因素對地質測繪工作開展的影響
傳統類型的測量技術在實際應用中總是會受到眾多不良因素影響,其中包括測量區域地勢地貌、氣候環境、植被覆蓋等等,這些因素會嚴重降低測量數據的精準性,測量工作速率也會受到損害。還需要注重的是,如果測量區域可見度較差、通視難度性較高,那么測量工作是無法開展的。但是GPS-RTK測繪技術應用可以避免這些不良因素的影響,及時測量區域可見度較低也可以快速的、高精度的進行定位工作開展。
(四)GPS-RTK測繪技術作業自動化、集成化程度較高
GPS-RTK測繪技術可以同時完成多種測繪工作,流動站也可以利用先進的計算機軟件對系統運行進行全面化、科學化的控制。只需要投入較少的人力資源,就可以自動化的實現多種測繪功能,對測量誤差進行有效控制,有效保障測量數據的精準性。
三、詳述GPSAshtech快速―RTK進行地質測繪的實施過程
(一)野外數據的采集
在地質測繪工作開展過程中,技術人員需要充分應用GPS系統的兩大功能,分別為動態功能、靜態功能。靜態功能具體指的是對衛星傳輸的信息進行接收,對地表設定控制點位三維空間坐標進行確定。動態功能是利用衛星系統,將已經知道控制點的三維空間坐標單位,實地放樣地面上。
對GPS測量系統結構進行分析,其中衛星信號接收設備數量不能低于兩臺。所有的接收設備必須要同步運行,同時對測量信息數據進行采集,從而有效確定不同接收設備之間存在的位置關系,相對位置關系通常都是以定量形式進行表示的,也就是站點之間存在的坐標增量形式,向量是對衛星信號接收設備得到的觀測信息數據進行科學處理產生的。這是一種三維關系,與傳統測量工作開展的三要素相類似。技術人員需要明確,GPS系統運行最終得到的測量結果是設站點之間存在的向量關系,測量結果并非是點位坐標。想要對觀測點的實際坐標進行確定,必須要提供一個已知的坐標點,將其作為坐標計算的參考依據。結合已知點的實際坐標以及GPS測量系統運行得到的向量數據,最終計算出觀測點的坐標。數據采集如表1:
1、靜態數據采集
GPS靜態數據采集需要通過三個過程來完成,分別為測量準備、測量實施與測量數據整理分析。GPS靜態數據采集過程中,技術需要保證各個衛星信號接收設備所在位置保持相對靜止狀態中,同時對階段時間內可見衛星的原始數據進行進行采集。對于數據采集時間需要進行合理控制,時間范圍確定需要考慮各個衛星信號接收機設備所在位置的距離、衛星空間分布情況和站c遮擋情況。當前時間階段測量數據收集完成后,技術人員需要對接收機位置進行移動,進行下一時間斷靜態測量數據的采集。不同時段之間至少要存在一個銜接點,便于對不同時觀測點進行銜接。靜態數據采集完成后,將采集到的信息數據傳輸到計算機中對數據進行最終處理,將采集到的信息數據轉變成不同測量站點之間的基線向量。GPS系統靜態測量特點在于測量數據精準性較為良好,不足之處在于測量環節過于復雜,測量工作周期較長。
2、動態數據采集
動態數據采集需要將GPS測量系統中的一臺衛星信號接收設備所在位置設定為基準站,在測量工作進行中基準站是固定不變的,所有的測量點位都是根據基準站進行確定的。基準站實際運行中主要是承擔測量區域可見衛星原始數據的收集和儲存工作,其它衛星信號接收機被確定為流動站,接收機所在位置會根據測量工作開展需求發生改變。對流動站進行操作的地質測繪工作人員需要在測量區域往來走動,在多個觀測點進行短時間停留,以便對衛星數據進行收集和儲存。觀測點停留時間會根據實際情況進行確定,通常情況下停留時間不會低于六秒。測量數據采集完成后,地質測繪工作人員需要將衛星信號接收機轉移到下一個觀測點繼續進行測量工作開展。流動站操作地質測繪人員為了方面對設備進行攜帶,及時進行觀測點轉移,可以將設備裝置于背包中。利用掌上電腦對接收機進行操作,從中可以了解到動態數據采集工作效率較高,不足之處是測量數據精準性如不靜態數據采集。
(二)數據處理
地質測繪工作人員在對GPS測量數據進行處理時,可以在辦公室應用個人電腦完成,也可以在測量工作現場利用筆記本電腦完成。數據處理的主要方式為,地質測繪工作人員利用移動儲存裝置將GPS系統運行采集的眾多信息數據轉移到計算機中,利用先進的計算機軟件對觀測數據進行基線向量計算,并且應用軟件中的檢測工具對基線向量精準性進行評判,刪除其中不合格的基線,高校進行網圖編輯。對具有多余基線向量存在,并且形成了閉合環路的測量網進行自由網平差計算,從而剔除網圖內部存在的閉合差矛盾,構建唯一性的集合圖形,對已知觀測點的三維空間坐標進行配置,對平差進行有效約束,然后在對外部已知觀測點所引發的符合差矛盾問題進行調整的同時,在快速的完成坐標的實際轉換工作,滿足用戶對測量工作開展的多元化需求。GPS測量系統也存在一定的不足之處,不能在隧道內部或者是水體中應用。圖1為RTK工作流程圖。
四、實例應用
(一)概況
為查明某礦區的構造特征、地層層序、可采煤層的層數、埋深、厚度、分布范圍和其他有益礦產的賦存情況,國土資源部中央地質勘查基金管理中心審批設立礦區煤礦普查項目。該地區屬山地形,海拔在160m~1150m之間,相對高差大,切割較深,通視條件較差。綜合測區以上情況,通過分析和討論,決定對衛星信號較好的山坡和平坦地區采用RTK進行測量
(二)一級GPS控制網的布設
采用邊連式法布設一級GPS靜態定位網,共布設6點。外業采用4臺經鑒定合格并在鑒定有效期內的中海達V8雙頻GPS接收機進行觀測(靜態水平2.5mm+1ppmD,垂直5mm+2ppmD)。觀測條件和作業要求認真執行規范相應規定,同步同組有效觀測衛星數均在6顆以上,PDOP值小于4,衛星高度角大于15°,觀測時段長度大于60分鐘。內業采用中海達HDS2003GPS數據處理軟件進行基線解算和控制網平差,對解算后為固定解的基線向量的方差比(Ratio)、中誤差(RMS),同步環閉合差、異步環閉合差、重復基線較差進行檢核,剔除不合格基線向量,符合要求的基線向量在WGS-84坐標系內進行三維無約束自由網平差。
(三)RTK地方坐標系轉換參數解算
選取分布均勻且能基本覆蓋礦區的5個GPS控制點的兩套坐標成果求解RTK坐標轉換參數,采用七參數法,通過RTK手簿進行參數解算,其WGS-84坐標系下的經緯度坐標及大地高及1985國家高程基準均由一級GPS靜態定位網測定,解算后平面坐標轉換殘差最大值0.0149m,限差±0.02m,高程擬合殘差最大值0.0234m,限差±0.03m,均符合RTK規范規定。
結語
GPS-RTK在測量技術在地質測繪中的應用,對提升地質測繪工作效率、工作質量有著積極影響。測量技術應用不會受到測量區域通視條件等眾多因素限制。降低了地質測繪工作開展的成本投入,避免測量工作開展對測量區域環境造成破壞。但是這種測量技術實際應用中也存在著一定的不足之處,還需要進一步加強研究力度,這樣才能使得我國地質測繪領域不斷進步。
參考文獻
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