煤田地质勘探测量中GPS技术的应用探析
中图分类号：P228.4 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）23-0167-01
“全球定位系统”简称为GPS，这种系统在1994年被美国成果研制出来。该系统具有快速、高效、经济以及简便等多种优势，所以取代了传统的地质勘探技术，被广泛的应用到现代工程的地质勘测工作中。随着科学技术的不断进步，人们对煤田地质勘探质量的要求也越来越高，而高技术才是确保高质量勘探结果的关键，所以随着GPS技术的产生及进一步完善，很多煤田地质勘探测量工作都采用它作为勘探测量的关键技术，而且逐步代替常规的侧角以及测距等方法，获取了极高的效率，也为煤田行业创造了极大的经济效益与社会效益。
1 GPS定位技术特征分析
①具有非常高的定位精度。采用GPS技术测量出的精度一般可高达5 mm+5 ppm，这跟红外线测量精度不相上下，而且GPS技术在距离长的地质勘探工作中占有很大的优势。例如对某煤田地质工程的定位精度处于50 km以内，这时GPS 技术的精确度便可达到10～6左右；而它的相对定位精度则处于50～500 km之间，其精确度可达到10～7。
②具有极高的观测速度。测量工作人员创建整个GPS控制网基础所用的观测时间大概30 min左右。假如采用实时动态差分法，便可在10 s内将测量点的坐标数据测量出来；而一旦采用块度的静态定位法，它所获取的观测结构将更加迅速。
③各测站之间不允许通视。采用GPS技术进行测量时，不需要各个测站间保持通视，这样点位选择就会很灵活、便利，也就可为煤田工程的地质勘测工作节省大量造标费用。不过为了防止GPS接受信号过程中受到外界因素干扰，测量工作人员在选择测站点时最好优先选择较为开阔的位置。
④操作步骤更加简便快捷。新时期GPS接收机更加趋向于小型化，而且它的自动化程度也得到了很大提升，这就为测量人员开展工作创造了很大的便利。实际操作过程中，测量人员只需将电源打开，并将天线对中、整平，然后量取天线高，便可达到自动观测目的，也就可以迅速掌握测量数据；随后通过对测量所得数据进行处理便能获取测点的三维坐标。另外将GPS技术应用到煤田地质勘探测量工作中还有一大优势，即不会受到气候与时段的影响，任何时间都可进行测量。
2 GPS技术在煤田地质勘探测量中的应用
2.1 布设GPS控制网
煤田地质勘探测量人员建立GPS控制网之前一定要事先收集到不少于3个的高级控制点成果，随后根据地质勘探有关规定及标准，选择合适的网型，将其均匀的布置在各个点位，最好可以选择视野较为开阔的地点开展测量工作。另外卫星的高度角不得低于4个，现在很多勘探测量工作中都会采用双频或者单频GPS接收机来完成测量工作。
2.2 煤田地质勘探点放样工作
一般情况下煤矿工程会结合勘探方法以及勘探区域的实际情况对勘探点开展放样工作，从勘探人员长期生产实践总结出以下两种有效措施：
①GPS技术与全站仪测量法结合在一起使用。这种方法比较适合布设钻探点。勘探点布设密度及方向要结合工程项目的实际施工面积以及地质特征进行确定。一般需在勘探点周围布设两个以上的GPS控制点，等到布设结束后施工人员就可把全站仪分别布设到每个勘探控制点上面，以便及时计算出钻探点和已知点二者之间的距离和方位角度，然后采用极坐标法进行放样，并把实际点位数据测量出来。对于勘探点高程一般需要采用全站仪三角高程开展测量工作。
②GPS实时动态测量放样法。这种实时动态测量法又叫做RTK，其具体操作步骤是先把一台GPS接收机安放到已知勘探点上面，并将其作为基准站；随后将基准站高程、坐标以及坐标转换参数等多项数据输入到GPS控制手簿里，并在上面至少设置一台GPS接收机来作流动站。基准站与流动站需同步接收卫星信号，并且流动站会先接收住基准站发出来的数据，然后再把数据传送至控制手薄，实施实时差分和平差处理，从而获取本站坐标、高程和它实测精度。GPS实时动态测量法比较适合分布规律和密度都比较大的勘探点测量工作所需，然后对煤田地质勘探点进行放样。
2.3 GPS作业方式
通常GPS开展室外作业时至少会用到3台以上的GPS接收机，并借助以边连接大概点的连接方式实施同步观测。在开展整个同步测量工作期间，为了确保可以及时计算出同步环与异步环的坐标分量闭合差，还要建立相应的子环路所构成的闭合式大概网环路的GPS网。一旦采集数据出现误差，便可及时在测量区域内进行补测。一般整个测量时间大概1 h左右，但是如果在已知的高等级控制点之间开展观测工作，其测量时间将会有所延长。
2.4 GPS测量数据处理工作
一般GPS数据的处理分为五个步骤，第一个为采集数据；第二个为传输数据；第三个为预处理数据；第四个为结算基线；最后一个则为GPS网平差。当所有的GPS接收机启动之后正式进入测量阶段时，所观测到的数据便会自动传送到存储设备中，随后便会分流各种数据，也就是会对各种原始数据进行解码和分类，并将多余的和没用的信息剔除掉，以便可以形成各种操作性极强的数据文件，例如测站信息文件与星历文件等。等到文件形成之后，还要确保数据文件格式可以统一。如果需要修改观测数据，测量人员就要在GPS观测值里面修改流程；如果采用单频接收机观测，若想对数据进行修改就需要参与到电离层里面才可将其改正。所谓预处理其目的是为了进一步净化观测值，使得观测值精度得以提高。最后解算基线数据时，就需采用删时间、删卫星并借助不同误差改正模型等措施人工干预基线的解算工作。当基线解算工作完成后，可直接步入平差程序，也就可以迅速得出结果。通常基线平差后其精度最高可达数万分之一，这便能满足煤田地质勘探高精度控制的要求。
3 结 语
随着科学技术的不断进步，全球定位系统也取得了很大的进步，它的各种软、硬件设施也得到了进一步完善。GPS技术具有定位精度高、操作步骤简单、观测速度快以及经济适用等优势，将其应用到煤田地质勘探测量中可以大大的降低工作强度，坚强测量工作人员繁重的劳动量，使他们的工作效率得以提高，所以该技术受到广大煤田地质勘探测量人员的一致好评。与此同时，随着GPS技术处理数据信息化以及数字化的程度越来越高，其测量结果也日趋规范化和科学化，并逐步形成了自己统一的标准，其输出成果的格式也更加规整美观，既有助于查阅，也降低了工作量。总而言之，将GPS技术应用到煤田地质勘探测量中，能在极短时间内收获较大的效果和利益，主要表现为其在资金与时间方面的优势，这为高质高量完成测量工作提供了可靠保障。
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