GPS快速静态法在地质工程测量中的应用

GPS快速静态法在地质工程测量中的应用

张晓明

黑龙江省嫩江县自然资源局黑龙江嫩江161499

摘要：本文先简单介绍GPS快速静态法的涵义与常见方法，然后详细分析GPS快速静态法在地质工程测量中应用流程，最后举黑龙江某地质工程测量为实例进行应用分析，得出该技术可有效提高地质测量质量，缩短测量时间。

关键词：GPS静态法；地质工程；测量

1、GPS快速静态法简介

1.1涵义

GPS大家很熟悉，是一种全球定位系统。GPS快速静态法是目前社会上流行的一种新型定位技术，它可完善的消除地质工程短基线测量中的各种误差，该技术的关键是精确确定整周模糊度。GPS快速静态法可为地质工程提供全天候导航信息和定位信息，可连续进行信息传输，实现时时监测，确保定位信息的实时性，将之用在地质工程测量中可解决地质工程测量存在的一些问题，提高其测量质量和效率。

1.2常见方法

该技术的常见方法有三种，分别是两次设占法、走停法和操作分析法。两次设站法是指在地质工程测量中两次设站，通过在特定点观测两站一段时间确定该技术的最终整周模糊度。走停法是指利用GPS卫星连续跟踪，确定相位载波观测值中的未知数，到观测点后确定数据观测向量。这种方法的优点是地质工程观测人员抵达新观测点后，可以快速精确确定数据基线向量。操作分析法是指以单基准站为中心，用GPS快速静态定位技术保障其它观测点接收机一定范围内的正常操作。操作分析法的优点是测量精确，可提高地质工程测量的工作质量。

2、GPS快速静态法在地质工程测量中的应用

2.1构建GPS监控平台

构建GPS监控平台是地质工程测量的第一步，该平台融合互联网、无线通信、智能、物联传感等多种技术，覆盖面广且兼容性强，可以连续长时间监测。构建监控平台需要注意的事项主要有二个，一是考虑GPS测量监测效率，根据地质工程实际情况合理选择地址。二是注重施工质量，尤其是无线通信技术的安装，它是GPS快速静态法在地质工程测量中传递信息的工具，若无线通信技术安装质量不达标，则监测、定位信息会不完整、失真，降低地质工程测量效率。

2.2执行远程监测

执行远程监测最重要的工作是求解整周模糊值，求解整周模糊值首先要建立观测模型，常见观测模型有三种，分别是单差模型、双差模型和三差模型。单差模型可消除卫星钟差误差，可减弱大气误差、轨道误差等系统性误差对地质测量的影响，但它观测方程数量不足，会影响观测数据的准确性。双差模型是指不同观测站同步观测一组卫星，其所得单差之差即为观测数据。双差观测可减少观测误差，它的缺点是进一步减少观测方程数目。三差观测的优点是进一步消除观测整周未知数的影响，缺点是与双差相比进一步减少观测方程数目，测量数据不够精确，可用该模型确定地质工程测量目标的待定概略坐标，避免整周跳变带来的影响。地质工程测量可选浮动双差观测求解整周模糊值，操作、计算相对简单且精度相对较高。尽量缩小置信区间，提高相位整周搜索模糊度最佳估值速度。强化周跳修正管理，避免周跳造成的不良影响。

2.3操作风险控制

GPS快速静态定位操作过程中会遇到各种问题，为避免风险应构建智能化测量系统，实时掌握地质工程GPS快速静态测量设备运行、建设的指标，依据相关调度标准进行。如果地质工程所处环境恶劣，干扰因素比较多，会增加测量工作分析量，限制GPS定位综合性能改造，故需要建设GPS测量质量监测中心，完善管理体制。虽然传统GPS测量与新型技术相比存在很多缺陷，但有些地质工程单位仍使用该技术，如此需要构建多方共同参与统一管理质量的平台，利用可视化、标准化、格式化技术共享测量数据。

2.4执行调度管理

执行调度管理是指地质工程测量人员根据实际情况综合布置GPS快速静态测量技术，根据测量方案进行测量，实时监控测量，及时优化改造。GPS技术可从多方位观测操作，可根据地质测量指标快速完善静态定位。联合定位技术可快速处理监测目标，提高GPS定位、测量效率。在测量过程中，测量人员可依据调度管理标准改善工作流程，消除不规范操作造成的误差，提高该技术的可靠性、精确性。

3、实例分析

3.1布网和测量方法

笔者根据我国相关地质测量规范，在黑龙江某矿区设D级GPS快速静态定位监测网，并在D级基础上设置E级监测网，监测该矿区地质工程。该地质工程共布设10个监控点，监控点之间的取值范围在0.7-2.5Km之间。测量设备是3台国外品牌的光谱GPS接收机，双参考站测量方法结合快速定位测量方法测量该地质工程。

3.2质量控制

该地质工程E级定位数据用随机软件处理，最终结果以单基线双差固定解为依据。同一段时间观测值需确保小于等于10%，确定三维无约束平差时运用粗差分析等多种分析方法，从分析众多数据中提取纯净基线构网，检测合格后利用三维基线向量方差确定无约束平差结果。之后是确定二维约束平差，下表1是确定二维约束平差测量参数：

确定二维之后，是确定基线向量改正数、无约束平差结果两者之间统一基线的改正值，其标准满足范围公式如下：

Δ代表标准差，d代表相邻之间的距离。

改正值确定后可得出E级GPS网无约束平差精度数值，该数值表如表2所示。

3.3基线检核

为减小误差确定GPS快速静态经纬精度，该地质测量需要检测D级、E级GPS基线进行检测，发现该地质项目中基线误差最大是10.1mm，最小为1.9mm，根据以上测量结果可知该技术可满足黑龙江某矿山地质测量要求。

3.4结果分析

根据以上测量可得出两个结果，一是GPS快速静态测量技术可满足一般地质工程测量需求，其测量数据误差未超过国家相关标准，可满足地质测量相应级别的精度要求，测量消耗时间普遍比传统测量技术短，具有很好的应用前景。二设站是该技术的核心环节，应对其严格要求，按照国家相关标准设置检测平台，设置时应注意避开周边大型障碍物。否则大型障碍物会遮挡卫星信号，影响测量精度和测量速度。此外还应避开强辐射地区，避免强磁场、电场影响卫星信号。

结束语

GPS快速静态法应用在地质工程测量中可缩短测量时间，提高测量数据的精确性、可靠性，提高测量效率，其在地质测量中具有客观发展前景。该技术分类有很多，不同的方法有不同侧重，但无论那种方法都有一定的缺陷。在测量过程中应注意基准站设置，选择监测平台时避开强磁场和较大障碍物，根据实际情况选择合适的观测方程，确定最佳相对整周模糊值。

参考文献

[1]钟梓敏.GPS快速静态法在地质工程测量中的应用[J].科技创新与应用,2018(14):155-156.