甘承萍

(1. 吉林大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春　130061； 2. 青海省第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，青海 西寧　810001)

0　前　言

傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)耗時(shí)較長(zhǎng)且需要投入大量的人力資源，但最終所獲取的地質(zhì)信息精確度較低，因此目前在科學(xué)技術(shù)的推動(dòng)下就逐漸研究出了一些性能更加完善的新型測(cè)繪技術(shù)，主要以數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)為主，并且這些技術(shù)在水文地質(zhì)工程及石油工程等多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，目前也在地質(zhì)勘查過程中充分體現(xiàn)了其優(yōu)勢(shì)。

1　地質(zhì)測(cè)繪的重要性

地質(zhì)測(cè)繪是地質(zhì)勘查中一項(xiàng)十分重要的內(nèi)容，具體來說，其重要性主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。第一，通過地質(zhì)測(cè)繪可了解勘查區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造，進(jìn)而在此基礎(chǔ)上對(duì)該地區(qū)的地質(zhì)活動(dòng)進(jìn)行深入分析。例如板塊交界處發(fā)生地震的概率較大，同時(shí)，地質(zhì)運(yùn)動(dòng)過于頻繁的地區(qū)容易發(fā)生滑坡及泥石流等類型的自然災(zāi)害[1]，因此在地質(zhì)測(cè)繪的基礎(chǔ)上可幫助人們做好防范工作，將災(zāi)害所造成的損失降低至最小。第二，通過地質(zhì)測(cè)繪能夠了解勘查區(qū)域的地質(zhì)信息，而測(cè)繪技術(shù)直接影響著勘查結(jié)果的精確度，進(jìn)而決定了地質(zhì)分析結(jié)果是否可靠。第三，近年來測(cè)繪技術(shù)研究成果較為顯著，使得地質(zhì)測(cè)繪的準(zhǔn)確性及速度等各方面都明顯有所提升[2]，因此也擴(kuò)大了地質(zhì)測(cè)量的范圍，進(jìn)而可為地質(zhì)勘查工作的開展提供有力支持。

2　測(cè)繪技術(shù)

測(cè)繪新技術(shù)的發(fā)展離不開計(jì)算機(jī)及遙感等各類先進(jìn)技術(shù)的支持。具體來說，其主要有以下幾項(xiàng)特點(diǎn)。第一，自動(dòng)化程度高。測(cè)繪技術(shù)在應(yīng)用過程中會(huì)通過計(jì)算機(jī)及精密的軟件系統(tǒng)進(jìn)行圖形的繪制，因而能夠充分體現(xiàn)地質(zhì)信息的特點(diǎn)，并且程序運(yùn)作較為嚴(yán)密，人為參與度較低，因此出現(xiàn)誤差的概率較小。第二，測(cè)繪新技術(shù)的應(yīng)用極大地提升了測(cè)圖的精確度。若遙感測(cè)繪的距離為300 m，最終的誤差僅為兩毫米，并且測(cè)繪信息的傳輸是通過軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，因此可充分體現(xiàn)地質(zhì)的實(shí)際情況，而不會(huì)因誤差導(dǎo)致圖形失真[3]。第三，測(cè)繪新技術(shù)能夠全面反映所測(cè)地點(diǎn)的實(shí)際情況，并且信息搜索十分簡(jiǎn)便，在使用過程中較為便利。第四，在使用測(cè)繪新技術(shù)的過程中，圖形的編輯是通過數(shù)字化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，因而能夠有效避免因比例尺更改所造成的誤差，并且可隨時(shí)進(jìn)行地質(zhì)信息的更新與修改，可使圖形的時(shí)效性得到保障。

3　地質(zhì)勘查的問題

青海省最突出的特點(diǎn)是地廣人稀，并且交通及通信等多個(gè)方面仍處在較為落后的階段。另外，青海省內(nèi)常存在凍土且局部地下水較淺，使得地質(zhì)勘查工作具有較大難度。因此在地質(zhì)勘查工作開展前必須考慮地層、地理、氣象及交通等多項(xiàng)因素，在此基礎(chǔ)上做好預(yù)防工作。然而從青海省地質(zhì)勘查的實(shí)際情況來看，目前還存在許多問題，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。第一，對(duì)地質(zhì)勘查技術(shù)的管理不夠科學(xué)合理，獲取的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率較低，同時(shí)也未能使用當(dāng)前所研發(fā)出的各項(xiàng)先進(jìn)設(shè)備與技術(shù)。第二，盡管青海省確立了地質(zhì)勘查的標(biāo)準(zhǔn)，但其中所提到的步驟和技術(shù)的具體應(yīng)用與當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的要求不相符合，并且未建立起健全的管理制度。第三，工作人員在地質(zhì)勘查方面的經(jīng)驗(yàn)不夠豐富，對(duì)此方面的技術(shù)與知識(shí)也未能完全掌握，進(jìn)而使得地質(zhì)報(bào)告的準(zhǔn)確性無法得到保障。

4　測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用

為了解決青海省地質(zhì)勘查工作中所存在的問題，除了建立起完善的勘查制度與管理制度之外，還必須對(duì)勘查人員加大培訓(xùn)力度，提升其綜合能力。除此之外，為了全面提升地質(zhì)勘查的效率，最重要的是應(yīng)用當(dāng)前較為先進(jìn)的測(cè)繪技術(shù)。下面就介紹幾種應(yīng)用成果較為顯著的新型測(cè)繪技術(shù)。

4.1　GPS測(cè)繪技術(shù)

GPS的全稱為全球定位系統(tǒng)，此方面的研究工作始于上世紀(jì)90年代，并且在研制成功后用于海陸空多個(gè)領(lǐng)域的導(dǎo)航與定位。同時(shí)，在2000年時(shí)由原本的模糊定位轉(zhuǎn)變?yōu)榫冗_(dá)15 m的精確定位[4]， 并且在一些勘查區(qū)控制點(diǎn)少，通視條件差的區(qū)域運(yùn)用GPS測(cè)繪技術(shù)可減少作業(yè)時(shí)間，提高測(cè)量精度。GPS控制測(cè)量工作可分為外業(yè)與內(nèi)業(yè)兩個(gè)部分，外業(yè)工作主要包括選點(diǎn)、建立觀測(cè)標(biāo)志、野外觀測(cè)作業(yè)以及成果質(zhì)量檢測(cè)。內(nèi)業(yè)工作主要包括GPS測(cè)量的技術(shù)設(shè)計(jì)、側(cè)后數(shù)據(jù)處理以及技術(shù)總結(jié)等。從GPS測(cè)繪技術(shù)實(shí)施的工作程序來看，主要可分為技術(shù)設(shè)計(jì)、選點(diǎn)與建立標(biāo)志、外業(yè)觀測(cè)及成果檢測(cè)與處理幾個(gè)階段。另外，在應(yīng)用GPS測(cè)繪技術(shù)的過程中最少需要使用兩臺(tái)接收機(jī)，分別安置在一條基線的端點(diǎn)，并且需要根據(jù)測(cè)繪需求同步觀測(cè)4顆以上的衛(wèi)星數(shù)時(shí)段，時(shí)段長(zhǎng)度需要依據(jù)測(cè)繪等級(jí)確定。另外，在應(yīng)用GPS測(cè)繪技術(shù)的過程中需要遵循以下原則:即點(diǎn)位應(yīng)設(shè)置在便于安裝接收設(shè)備且視野開闊的較高點(diǎn)上。點(diǎn)位目標(biāo)必須顯著，并且視場(chǎng)周圍15 m以上不應(yīng)有障礙物，避免GPS信號(hào)被阻礙。

4.2　RS測(cè)繪技術(shù)

RS指的是遙感技術(shù)，早在上世紀(jì)60年就已經(jīng)被研制出，其特點(diǎn)在于可有效探測(cè)與識(shí)別物體并且可感知紅外線與電磁波，其多應(yīng)用于航空攝影中。在科學(xué)技術(shù)的推動(dòng)下RS的功能逐漸增多，可實(shí)現(xiàn)從信息收集至處理等一系列的操作。目前衛(wèi)星遙感在測(cè)繪工作中也發(fā)揮著十分重要的作用，其不僅能夠獲取多個(gè)類型的不可見光，并且獲取方式也朝著多極化及多波段的方向發(fā)展[5]。另外，分辨率也有了明顯提升，這些突出的特點(diǎn)使得其能夠獲取精確度較高的地質(zhì)信息。另外，遙感技術(shù)在地質(zhì)勘查過程不僅能夠獲取大量的信息資源，同時(shí)還可通過不同波段及遙感設(shè)備獲取價(jià)值含量較高的數(shù)據(jù)；該項(xiàng)技術(shù)不會(huì)過多受到地面環(huán)境的干擾，測(cè)繪范圍較廣，因而能夠使地質(zhì)勘查工作開展地更加順利。另外，目前關(guān)于此方面的研究工作還在持續(xù)開展，并且研制出了許多新型傳感器，其能夠從不同空間及光譜范圍反映被勘查物體的特點(diǎn)，也可形成多元數(shù)據(jù)，提供更加全面的地質(zhì)信息。

4.3　GIS測(cè)繪技術(shù)

GIS指地理信息系統(tǒng)是一項(xiàng)較為先進(jìn)的技術(shù)，其中融合了多個(gè)對(duì)象與多種科學(xué)理論，在處理數(shù)據(jù)的過程中主要依靠的是數(shù)據(jù)庫與計(jì)算機(jī)。該項(xiàng)技術(shù)最大的特點(diǎn)在于能夠?qū)⑽恢门c空間事物結(jié)合起來，最終呈現(xiàn)在電腦屏幕端，并且呈現(xiàn)方式極為直觀且形象。具體來說，該技術(shù)主要包括以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)。第一，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括多個(gè)維度；第二，系統(tǒng)是地理定位的基本依據(jù)；第三，系統(tǒng)中包括極其豐富且多元化的信息；第四，該技術(shù)具有數(shù)字化的功能，可采集極為全面的信息并加以分析和處理。

GIS技術(shù)在地質(zhì)勘查中的應(yīng)用主要包括以下兩個(gè)方面。第一，該技術(shù)以地理信息系統(tǒng)為基礎(chǔ)，結(jié)合大量的信息進(jìn)行空間采樣，從多個(gè)角度對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析處理，明確地質(zhì)構(gòu)造的活動(dòng)特性，其不但能夠?qū)Τ傻V進(jìn)行預(yù)測(cè)，指導(dǎo)地質(zhì)礦產(chǎn)的勘查，同時(shí)還能對(duì)勘查區(qū)域的地質(zhì)演變進(jìn)行模擬[6]。第二，成礦預(yù)測(cè)時(shí)的原理是依靠自身功能對(duì)勘查區(qū)的地質(zhì)礦產(chǎn)進(jìn)行分析，最后通過計(jì)算機(jī)處理，找出可能存在礦產(chǎn)的區(qū)域，并對(duì)這些地段進(jìn)行圈畫，進(jìn)而通過礦點(diǎn)與斷層等異常地質(zhì)的特性整合出異常地質(zhì)與礦產(chǎn)點(diǎn)間的關(guān)系，進(jìn)而判斷出其空間的相關(guān)性。另外，GIS技術(shù)經(jīng)過空間模擬與疊加可構(gòu)建起特定的空間分析模型，并進(jìn)行礦產(chǎn)數(shù)據(jù)的篩選，并對(duì)有用信息通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行匹配，最終經(jīng)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)疊加產(chǎn)生新的數(shù)據(jù)層。

4.4　GPS-RTK技術(shù)

GPS-RTK技術(shù)融合了GPS與RTK兩項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，功能十分強(qiáng)大且可靠性較高。另外，GPS-RTK技術(shù)還具備自動(dòng)化程度高、誤差小、應(yīng)用便利等多項(xiàng)突出優(yōu)勢(shì)，因此目前在地質(zhì)勘查工作中應(yīng)用成果十分顯著。該技術(shù)在地質(zhì)勘查中的應(yīng)用主要包括以下幾個(gè)方面。第一是圖根的控制測(cè)量，RTK是一種流動(dòng)測(cè)量技術(shù)，其所獲得的各種位點(diǎn)坐標(biāo)的數(shù)據(jù)精度可滿足一般情況下圖根點(diǎn)控制的精度要求，因此在地質(zhì)勘查時(shí)通常采用這種技術(shù)布設(shè)測(cè)量區(qū)域的圖根控制點(diǎn)，其具有操作方便及精度高等多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)。第二是地質(zhì)工程放樣，在勘查過程中需要布設(shè)勘探線及鉆探等各環(huán)節(jié)的操作，但地質(zhì)測(cè)量區(qū)域面積較大，地形較為復(fù)雜，導(dǎo)致通視效果較差。因此傳統(tǒng)的全站儀不利于提高工作效率，而RTK技術(shù)的電磁波通視優(yōu)點(diǎn)可有效提高工作效率。第三是地形測(cè)量，其是地質(zhì)勘查的一個(gè)重要組成部分，需要采用1∶1 000、1∶2 000及1∶5 000的比例進(jìn)行繪圖，可減少人為操作造成的誤差。第四是剖面測(cè)量，RTK技術(shù)可將布設(shè)、測(cè)量、計(jì)算與檢測(cè)等多個(gè)步驟融合為一體。在實(shí)際的勘探線中橫斷面上進(jìn)行剖面測(cè)量，并且可進(jìn)行土石方相關(guān)參數(shù)的計(jì)算。另外目前在勘查定位時(shí)可將可將愛RTK替代手持GPS設(shè)備，使得地質(zhì)勘查工作更加便利。

另外，在應(yīng)用GPS-RTK技術(shù)時(shí)通過流動(dòng)站與基準(zhǔn)站二者之間的數(shù)據(jù)鏈，組成差分觀測(cè)值進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，直接得到圖根控制點(diǎn)的坐標(biāo)。另外，也可利用用戶提供的GPS點(diǎn)的兩套坐標(biāo)直接求解所在測(cè)區(qū)的轉(zhuǎn)換參數(shù)，參考點(diǎn)應(yīng)在3個(gè)以上且分布均勻，可控制整個(gè)測(cè)區(qū)。另外，在測(cè)定高程時(shí)參考點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)增加，轉(zhuǎn)換時(shí)應(yīng)根據(jù)測(cè)距范圍及具體情況合理采用二維或三維的數(shù)據(jù)模型，參考點(diǎn)及等級(jí)轉(zhuǎn)換殘差要求應(yīng)符合表1的規(guī)定。另外，圖根控制點(diǎn)相對(duì)于鄰近等級(jí)控制點(diǎn)的高程誤差應(yīng)小于1/10的基本等高距。

表1　GPS-RTK參考點(diǎn)及等級(jí)轉(zhuǎn)換殘差要求

5　測(cè)繪技術(shù)發(fā)展方向

結(jié)合測(cè)繪技術(shù)的現(xiàn)狀和研究方向，可推測(cè)出其未來將會(huì)朝著以下幾個(gè)方向發(fā)展。第一，測(cè)繪軟件的研發(fā)力度將會(huì)進(jìn)一步加大，進(jìn)而使得軟件系統(tǒng)在功能上更加健全，并且在應(yīng)用過程中靈活性更強(qiáng)，不會(huì)受到過多的約束。第二，專家系統(tǒng)的應(yīng)用具有較大的可能性，其特點(diǎn)在于能夠使整個(gè)數(shù)據(jù)推理與分析過程更加縝密，并且能夠使資源的共享效率更高。另外，專家系統(tǒng)可通過診斷了解測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用過程中所存在的問題并進(jìn)行處理，進(jìn)而有效保障信息質(zhì)量。第三，3S技術(shù)未來在地質(zhì)測(cè)繪工作中所占比重將會(huì)逐步增大，因此使得一些微小的地質(zhì)隱患能夠及時(shí)被發(fā)現(xiàn)。第四，攝影測(cè)量及遙感等多項(xiàng)技術(shù)將會(huì)逐步實(shí)現(xiàn)融合，進(jìn)而有使得地質(zhì)遙感水平能夠在原有基礎(chǔ)上得到提升。

6　結(jié)　語

總而言之，地質(zhì)勘查工作的開展離不開先進(jìn)的測(cè)繪技術(shù)，以獲取精確度較高的地質(zhì)信息，并以此為依據(jù)了解勘查區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造。另外，盡管當(dāng)前的測(cè)繪技術(shù)優(yōu)勢(shì)較為突出，但在科學(xué)技術(shù)的推動(dòng)下其性能將會(huì)更加完善，進(jìn)而使地質(zhì)勘查工作能夠開展地更加順利。