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[摘要]由于GPS技术的发展和在测绘领域得到广泛应用，我国在地质勘查测量工作上取得了突破性进展，GPS技术与传统的全站仪？经纬仪等测量技术测量结合，为测绘工作的开展带来了发展机遇，很多时候都可以完全取代传统测量技术。本文将详细探讨GPS与传统测量技术的具体应用及两种技术在地质勘查工程测量中的应用优势互补，并提出优化地质勘查工程测量工作的建议。
[关键词]地质勘查工程测量 GPS定位 常规测量 差分技术
[中图分类号] P5 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-2-107-2
0前言
GPS是英文Global Positioning System（全球定位系统）的简称。自1958年美国海军开始研发，到1994年已有24颗GPS卫星星覆盖率全球98%的地区并逐步应用于民用领域的各个方面。为了更好地满足矿山开采设计和地质勘查工作等地质工程测量的需要，对勘探区进行矿区勘界测量？地质点定位测量？勘探坑道测量？勘探线剖面测量？勘探网测量？地形测量和控制测量，过去通常选用的测量技术为全站仪？测距仪？大平板仪？水准仪及经纬仪等，这样由于人工干预太多，具有复杂性和不定性？成果质量也无法保证。
1 GPS技术的发展趋势
美国海军当初发展GPS的目的主要用于军事方面，利用GPS的导航和精确定位摧毁敌方重要的军事目标，在这种远距离非接触式的精确打击中减少己方人员伤亡（对于军事目的来讲，AS政策下，10米的误差，对导弹的杀伤范围毫无影响，2000年5月2日取消的SA政策则是一种限制民用精度的防卫性措施，使广大非特许用户无法使用Y码从而获得高精度的测码伪距，增加了载波相位测量数据处理的难度）。现阶段我国一方面发展自己的“北斗卫星导航定位系统”，另一方面利用GPS的全球覆盖发展网络GPS，采用载波相位测量和差分技术可以减弱或抵消卫星星历误差、卫星钟的钟误差、对流层延迟、电离层延迟及多路径误差。提供高精度的测量定位数据和椭球定位参数。
2 GPS与常规测量在工程测量各阶段的具体应用
2.1控制测量与勘探网布设
在控制测量与勘探网布设阶段，如果观测条件较好（无森林覆盖、强辐射，不在地下或室内）， 静态CPS观测可获得定位精度5mm，相对精度10ppm以内的控制网，并且可在交通便利、地势平坦的地方选布埋石点。不用考虑相邻点间通视问题，若顾及到后续常规测量方法的施工、放样可考虑任意点与点间通视。
常规测量方法是以国家等级控制点为基础，分级布网、逐级控制。采用边角交会？线型锁？导线网？边角网？测边网？测角网等方法进行，相邻点必须通视，为了实现这个目标，在布设点的选择上必须具有视野开阔和地势高的地方，这样，交通、安全、人工成本大大提高，工作效率却大大降低。
2.2地形测量
在勘查地质矿产的时候，勘探线孔位布设？矿山规划设计等工作都离不开大比例尺地形图的支撑。GPS定位只需一秒就可完成一个地形碎部点的测量，并且不受通视条件、距离、天气等条件的限制，可实现多个流动站和多个作业组的共同运作？
常规测量方法具有操作相对复杂及其工作量较大的特点，在进行仪器安置的时候必须后视定向且经常检查，采用的是碎部点的测量，受时间、视距、仪器测程及通视条件的限制。
2.3工程点布设
工程点布设包括钻孔、坑探、槽探、井探、地质点等。这些点都有设计给定的某一坐标系统下的坐标值，放样过程中可以采取两种方案。一种是先将设计坐标系统下的坐标值转换WGS-84坐标系下的坐标值，再导入GPS手簿，在CORS或RTK放样功能进行放样。另一种方案根据同名控制点在设计坐标系和测区坐标系中的两套坐标，求取四参数或七参数，在手簿中设置后进行钻孔、坑探、槽探、井探、地质点等要素的放样工作。
常规测量方法也是先统一坐标系统（即坐标转换），再用全站仪做控制导线或支导线进行放样。
2.4勘探线剖面测量 纵横断面采用中平测量、基平测量及相关的测量方法进行测量，也就是对路线中桩的地面高程进行测量，其中基平测量是中平测量的基础，测段即以相邻两水准点的一个水准点出发，对中桩的地面高程逐个施测，在下一个水准点上闭合，将附合水准路线形成。（GPS按设计线路测设不用设站、常规测量为了测横断面必须在纵断面上站站设站。）具体如下图所示。
3 GPS与常规测量在工程测量各自的优势和不足
3.1GPS的优势
GPS采用一人一机单兵作业，除了设计线路外，可以灵活作业，不受通视条件、交通条件和时间的限制，并且采点速度快、误差积累少、精度均匀，人工干预少（只需量仪器高）、出错率低。常规测量下，一台全站仪必须至少两人同时作业，一个观测、一个跑棱镜，这不仅要考虑两者之间配合的默契程度，还要考虑观测者的熟练程度和跑棱镜的经验（放样时知道往哪跑、测特征点时知道怎么跑），误差积累随支站数量、气温、观测时间、观测者的熟练程度而变化。并且作业受天气和时间的限制，进而影响测量工作的顺利开展。这样算下来，GPS作业简单、方便、全天候，人力成本是常规测量的50%，效率却是常规测量的4-6倍。同时传统的地质勘查测量工作必须依赖于手工操作，读错、听错、记错、算错都有可能，必须反复检查，从而也增加了工作量，降低工作效率。
3.2GPS的不足
GPS测量的不足主要体现在：受地形条件的限制（矿坑周围、高压变电站内危险的地方，悬崖峭壁、河流、沼泽地等人员无法到达的地方）无法采集数据；地下坑道、巷道及室内等无卫星信号的场所不能观测；大面积水域、强辐射地区影响观测精度的地方不宜采用GPS测量。
4 GPS结合常规测量技术在地质勘查工程测量中的应用
GPS的不足之处可以由常规测量进行补充。受地形条件的限制无法采集数据时可以在相对安全的地方，采用GPS网络CORS或GPS RTK采集两、三个点作为控制点，按常规方法利用全站仪的免棱镜功能（一般仪器标称测程通常500-1000米）进行数据采集或全数字化地形测量。对于地下坑道、巷道及室内等无卫星信号的场所可以利用全站仪进行支导线、附和导线进行测量。大面积水域、强辐射地区影响观测精度的地方采用常规方法进行测量，以提高作业效率和成果质量。
5结束语
例如我们在某矿山工程量测量中，投入达到20台GPS接收机，完成了地形测量、控制测量的同时，还完成了4070 个钻孔定测、4505 个钻孔放样、1583.7km勘探线剖面测量，有效作业时间为一年，可见在短时间内取得的勘探面积和成果可谓是影响深远。
参考文献
[1]张林科. GPS与传统测量技术在地质勘查工程测量中的应用[J]. 矿山测量，2014，01：23-24.
[2]徐志新. GPS测量技术在地质勘查中的应用[J]. 价值工程，2014，17：74-75.
[3]李保杰. GPS与传统测量技术在地质勘查中应用比较[J]. 地理空间信息，2011，03：56-57+188.
[4]汤小文，郑家志. GPS测量技术及其在工程测量中的应用[J]. 中国石油和化工标准与质量，2014，03：96.
[关键词]地质勘查工程测量 GPS定位 常规测量 差分技术
[中图分类号] P5 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-2-107-2
0前言
GPS是英文Global Positioning System（全球定位系统）的简称。自1958年美国海军开始研发，到1994年已有24颗GPS卫星星覆盖率全球98%的地区并逐步应用于民用领域的各个方面。为了更好地满足矿山开采设计和地质勘查工作等地质工程测量的需要，对勘探区进行矿区勘界测量？地质点定位测量？勘探坑道测量？勘探线剖面测量？勘探网测量？地形测量和控制测量，过去通常选用的测量技术为全站仪？测距仪？大平板仪？水准仪及经纬仪等，这样由于人工干预太多，具有复杂性和不定性？成果质量也无法保证。
1 GPS技术的发展趋势
美国海军当初发展GPS的目的主要用于军事方面，利用GPS的导航和精确定位摧毁敌方重要的军事目标，在这种远距离非接触式的精确打击中减少己方人员伤亡（对于军事目的来讲，AS政策下，10米的误差，对导弹的杀伤范围毫无影响，2000年5月2日取消的SA政策则是一种限制民用精度的防卫性措施，使广大非特许用户无法使用Y码从而获得高精度的测码伪距，增加了载波相位测量数据处理的难度）。现阶段我国一方面发展自己的“北斗卫星导航定位系统”，另一方面利用GPS的全球覆盖发展网络GPS，采用载波相位测量和差分技术可以减弱或抵消卫星星历误差、卫星钟的钟误差、对流层延迟、电离层延迟及多路径误差。提供高精度的测量定位数据和椭球定位参数。
2 GPS与常规测量在工程测量各阶段的具体应用
2.1控制测量与勘探网布设
在控制测量与勘探网布设阶段，如果观测条件较好（无森林覆盖、强辐射，不在地下或室内）， 静态CPS观测可获得定位精度5mm，相对精度10ppm以内的控制网，并且可在交通便利、地势平坦的地方选布埋石点。不用考虑相邻点间通视问题，若顾及到后续常规测量方法的施工、放样可考虑任意点与点间通视。
常规测量方法是以国家等级控制点为基础，分级布网、逐级控制。采用边角交会？线型锁？导线网？边角网？测边网？测角网等方法进行，相邻点必须通视，为了实现这个目标，在布设点的选择上必须具有视野开阔和地势高的地方，这样，交通、安全、人工成本大大提高，工作效率却大大降低。
2.2地形测量
在勘查地质矿产的时候，勘探线孔位布设？矿山规划设计等工作都离不开大比例尺地形图的支撑。GPS定位只需一秒就可完成一个地形碎部点的测量，并且不受通视条件、距离、天气等条件的限制，可实现多个流动站和多个作业组的共同运作？
常规测量方法具有操作相对复杂及其工作量较大的特点，在进行仪器安置的时候必须后视定向且经常检查，采用的是碎部点的测量，受时间、视距、仪器测程及通视条件的限制。
2.3工程点布设
工程点布设包括钻孔、坑探、槽探、井探、地质点等。这些点都有设计给定的某一坐标系统下的坐标值，放样过程中可以采取两种方案。一种是先将设计坐标系统下的坐标值转换WGS-84坐标系下的坐标值，再导入GPS手簿，在CORS或RTK放样功能进行放样。另一种方案根据同名控制点在设计坐标系和测区坐标系中的两套坐标，求取四参数或七参数，在手簿中设置后进行钻孔、坑探、槽探、井探、地质点等要素的放样工作。
常规测量方法也是先统一坐标系统（即坐标转换），再用全站仪做控制导线或支导线进行放样。
2.4勘探线剖面测量 纵横断面采用中平测量、基平测量及相关的测量方法进行测量，也就是对路线中桩的地面高程进行测量，其中基平测量是中平测量的基础，测段即以相邻两水准点的一个水准点出发，对中桩的地面高程逐个施测，在下一个水准点上闭合，将附合水准路线形成。（GPS按设计线路测设不用设站、常规测量为了测横断面必须在纵断面上站站设站。）具体如下图所示。
3 GPS与常规测量在工程测量各自的优势和不足
3.1GPS的优势
GPS采用一人一机单兵作业，除了设计线路外，可以灵活作业，不受通视条件、交通条件和时间的限制，并且采点速度快、误差积累少、精度均匀，人工干预少（只需量仪器高）、出错率低。常规测量下，一台全站仪必须至少两人同时作业，一个观测、一个跑棱镜，这不仅要考虑两者之间配合的默契程度，还要考虑观测者的熟练程度和跑棱镜的经验（放样时知道往哪跑、测特征点时知道怎么跑），误差积累随支站数量、气温、观测时间、观测者的熟练程度而变化。并且作业受天气和时间的限制，进而影响测量工作的顺利开展。这样算下来，GPS作业简单、方便、全天候，人力成本是常规测量的50%，效率却是常规测量的4-6倍。同时传统的地质勘查测量工作必须依赖于手工操作，读错、听错、记错、算错都有可能，必须反复检查，从而也增加了工作量，降低工作效率。
3.2GPS的不足
GPS测量的不足主要体现在：受地形条件的限制（矿坑周围、高压变电站内危险的地方，悬崖峭壁、河流、沼泽地等人员无法到达的地方）无法采集数据；地下坑道、巷道及室内等无卫星信号的场所不能观测；大面积水域、强辐射地区影响观测精度的地方不宜采用GPS测量。
4 GPS结合常规测量技术在地质勘查工程测量中的应用
GPS的不足之处可以由常规测量进行补充。受地形条件的限制无法采集数据时可以在相对安全的地方，采用GPS网络CORS或GPS RTK采集两、三个点作为控制点，按常规方法利用全站仪的免棱镜功能（一般仪器标称测程通常500-1000米）进行数据采集或全数字化地形测量。对于地下坑道、巷道及室内等无卫星信号的场所可以利用全站仪进行支导线、附和导线进行测量。大面积水域、强辐射地区影响观测精度的地方采用常规方法进行测量，以提高作业效率和成果质量。
5结束语
例如我们在某矿山工程量测量中，投入达到20台GPS接收机，完成了地形测量、控制测量的同时，还完成了4070 个钻孔定测、4505 个钻孔放样、1583.7km勘探线剖面测量，有效作业时间为一年，可见在短时间内取得的勘探面积和成果可谓是影响深远。
参考文献
[1]张林科. GPS与传统测量技术在地质勘查工程测量中的应用[J]. 矿山测量，2014，01：23-24.
[2]徐志新. GPS测量技术在地质勘查中的应用[J]. 价值工程，2014，17：74-75.
[3]李保杰. GPS与传统测量技术在地质勘查中应用比较[J]. 地理空间信息，2011，03：56-57+188.
[4]汤小文，郑家志. GPS测量技术及其在工程测量中的应用[J]. 中国石油和化工标准与质量，2014，03：96.