GPS使用和化探野外工作注意事项.docx

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GPS使用和化探野外工作注意事项

GPS使用和化探野外工作注意事项

先说明一下,我讲的这些,都是我在实际工作中的一些心得。

包括一些不是很成熟的想法。

希望大家指正。

一、GPS简述

GPS是美国卫星导航系统;数量:

由24颗卫星组成;轨道:

高度约20200公里,分布在6条交点互隔60度的轨道面上;定位精度:

约为10米。

这些是GPS的官方数据。

实际我自己使用GPS定位,绝对精度和相对精度基本应该在5米左右。

当然前提是参数设置正确。

单位常用的GPS为“奇遇”,也有少量的“小博士”、“GPS72”、“麦哲伦315”等型号,这些GPS的使用和设置等方面,大同小异。

以下我所提到的GPS都是以“奇遇”为例。

二、座标系

我们工作中经常用到两种座标。

(一)、大地座标系(经纬度):

就是显示为度分秒的那种,这个座标系和工作区、参数设置均无关,地球上的每一点,都有唯一的座标;分为东经和北纬,不具体说了。

优点是唯一,缺点是平时判图、识图时不方便。

(二)、平面直角座标系:

1.平面直角座标系的分类:

就是以我们常用的公里网的数值为座标的一个座标系。

这个座标种类比较多,我们经常用到的是北京54和西安80这两个座标系。

总体说,一代图用的都是北京54座标系,二代图、三代图用的都是西安80座标系了。

感觉单位资料库中一代图多,所以用北京54座标系较多。

2.北京54、西安80座标系的区分:

在实际工作中,区分北京54和西安80座标系需要看原始图件,看是采用的那种座标系。

具体说,自己写设计并野外施工的,看原始地形图图框下面的座标系内容,就知道自己采用的座标系了。

如果不是自己写的设计,没有原始地形图。

比较简单的办法是看设计中的图幅号,在工作区位置及交通这一节中,都有描述。

具体说,图幅号如果是:

M51E005003这样的属于二代图、三代图,采用西安80座标系;图幅号如果是:

M51-4-5-乙这样的就是一代图,采用的就是北京54座标系。

3.北京54、西安80座标系的差别:

这两个座标系的横座标是一样的,纵座标差大概100米,西安80座标系比北京54座标系靠北。

如果在实际工作中,发现地图的座标和实地地形比较,在横座标没有误差,而纵座标有100米左右的误差,就应该是座标系选择有问题了。

国补、省补等国家项目很多要求必须用西安80座标系及其图幅号,如矿调项目;地方的矿权项目对此没有要求。

(三)、题外:

1.座标中的X、Y

我们工作中的座标和数学中座标是相反的,具体说,数学中,横座标是X,纵座标是Y。

但在座标系中,横座标是Y,纵座标是X。

这点一定要注意,主要是填表、写报告时,涉及X的就填写纵座标,Y的填写横座标。

横座标(Y)是8位,前面两位是座标带序数,填表时,地方项目可以省略不填,但国家项目不允许省略,需要填写完整。

纵座标(X)是7位,填表格时,不能省略。

2.正北的选择

在我们工作中,使用地形图及野外工作,都需要有一个北的概念(否则就是找不到北了^_^)。

总体说,有三个北:

座标北、真北、磁北。

1∶5万地形图下面就有。

写到这里发现“zuobiao”这两个字的写法正规图采用的是“座z标”,我一直采用的是“坐标”,就用了查找替换,把“坐标”替换成了“座标”,但word显示,“座标”是错的,都给画上红波浪线了,应该是“坐标”。

真的不知道那个是对的了。

比较别扭的是在MapGis做图中,横座标依然是X,纵座标依然是Y,这个和数学中的、平时的习惯正好一样,但和表格及报告中不一样。

大家实际工作中,需要慢慢的习惯。

我们所说的北,是指真北说的,就是图中的真子午线。

也就是经度的方向。

我们所用图的座标线的方向就是图中的座标纵线。

使用罗盘时,罗盘指针的方向就是磁子午线。

这三个北之间的夹角不是固定不变的,随不同的经度变化。

调整罗盘时,就要按照这个调整了,简单一句话,就是东偏东调、西偏西调。

意思是:

真子午线在磁子午线的东面(这个图就是)就要向东调整罗盘,按这个图,需要把罗盘的刻度调整为0°01秒。

当然,实际操作这个差别太小了,不需要调整的。

这个截图是新疆的,我这里没有黑龙江的,黑龙江的真子午线都是在磁子午线的西面的。

调整罗盘时,就按照地形图,把罗盘的示数调整到350°那面了。

需要说明的是,野外施工,我们一般采用真北,但在内业中作图时,基本都采用坐标北为方向,这样作图比较简单。

但坐标北和真北之间也是有差距的,大概在1-2°吧,结果就是我们这样做出来的图有了1-2°的误差。

工作这么多年,几乎一直这样做,就是一直在错。

但大家已经习惯这个错误了,检查及验收时,没有人挑这个问题。

也曾经有过有人想把这个误差取消了,但结果是图倒乱了。

个人观点:

放弃真北,使用坐标北,调整罗盘也按坐标北调整,文字说明也使用坐标北。

这样既消除了误差,也便于三统。

这样说是因为没有规范要求一定用真北,既然没有规范,那么怎么简单怎么做。

在座的各位专家、同事,希望大家就此问题,提出自己的见解。

三、投影带的类型和序号:

1.投影带类型:

分为三度带和六度带。

①.三度带:

就是把经度按3°划分,我们使用很少,主要是在大比例尺图中使用。

比如储量计算的图件,很多就采用三度带。

如果看见座标和平时我们的明显不一样,就有可能采用的三度带。

我接触很少,具体也不清楚。

②.六度带:

把经度按6°划分,每6°划分为一个分带。

我们常用的就是这个了。

2.座标带序号:

这里涉及一个概念,就是“中央经线”。

在6°带中,每个分带的中间值,就是中央经线。

比如,你的工作区在东经124°左右,那么,六度分带,就是在120°-126°之间,中央经线就是123°。

具体的计算公式为:

经度÷6后取整数部分,乘以6后加3。

如124°左右的工区:

124÷6=20.7,取整为20,20×6+3=123。

即为中央经线。

这个数值在GPS中需要设置的,所以,必须会计算中央经线的数值。

座标带序号,如果有1∶5万地形图,就比较简单了,看横座标最前面的两位,就是座标带的序号了;如果没有地形图,就看工作区的经度。

具体计算公式为:

经度÷6,取整数部分,+1,即为座标带序号\

如124°,就是124÷6=20.7,取整为20,+1为21,即座标带序号。

座标带序号和中央经线之间的换算公式为:

座标带序号×6-3。

比如,座标带序号为22的中央经线为:

22×6-3=129;座标带序号为21的中央经线为:

21×6-3=123。

座标带序号在MapGis作图中经常要用到的,这个也需要会计算或者说应该知道的。

四、GPS使用中的一些问题

GPS参数的设定,因为GPS的使用时间很长了,每个单位都有人会这方面知识,这里就不详细说了。

如果使用没有进行设置的GPS,在卫星界面显示的是经纬度座标,这个座标是不需要进行设置的。

1.初始化

GPS在长时间断电、或关机状态下移动距离超过500公里,就需要初始化GPS了。

否则,GPS会长时间捕捉不到卫星。

具体方法是:

在卫星界面,在本页菜单下,有初始化位置选项,进入后,有自动和使用地图两个选项,选择自动,就可以了。

2.关于DX、DY、DZ三个参数的收集

这3个参数,基本一个座标带序号内就可以使用一样的。

就是说在一个六度带可以使用一样的参数。

在新疆、内蒙古我们经常会没有这3个参数。

如果不设置这3个参数,GPS的误差大概在50-100米。

收集这3个参数,一般说当地的国土局、林业局、草原管理站等单位都有可能有,当地兄弟单位也可能有。

这样,如果到了一个新的地区,就要去这些单位收集这些参数。

黑龙江省中西部、内蒙古的东部,这3个参数不需要收集。

矿调办2007年曾经以文件的形式下发了这3个参数。

3.GPS导航

使用GPS取样、跑路线、布设测线、剖面测量等等,这些工作,最好采用GPS导航功能。

使用导航功能,能减少读图、判图时间,提高工作效率。

特别是对新手来说,更应该使用GPS的导航功能。

使用导航功能,就需要内业人员把航点座标输入GPS,增大了内业工作量,但这样能提高外业工作效率。

这里强烈建议使用导航功能!

五、MapSource

1.MapSource版本

我们用的MapSource比较常用的有5.2及6.5两个版本。

这两个版本的MapSource主要区别是默认保存的文件类型不一样,现在普遍使用的是6.5(汉化1.0)版,默认保存的文件类型为.gdb。

5.2版本默认保存的文件类型为.mps。

5.2版本的MapSource不能打开新版本的.gdb文件。

但6.5版本的能打开5.2的.mps。

6.5(汉化1.0)版本在Vista下安装后,是英文界面的。

如果英文好或者MapSource使用比较熟练,没有什么影响。

否则就应安装5.2版本,但需要注意的是中间最好不换版本,保持文件的一致性。

实际使用中,这两个版本没有什么区别。

现在电脑使用Vista系统的比较多了,但这里我不建议两个版本都安装,试过安装了两个版本的MapSource,结果是打开6.5后,5.2的一些参数就改变了,反之亦然。

如果谁有好的办法,能让两个版本的和平共处,就贡献出来,让大家分享,在这里我先谢谢了!

2.MapSource的设置

这个和GPS的设置一样,就是把GPS和MapSource的参数设置成一样就行。

如果MapSource不进行设置,就会导致座标显示为经纬度;如果参数设置不正确,会导致直角坐标有误差。

需要注意的是,工作区域跨座标带时,这种情况下,需要按工作区所在面积较大的座标带设置MapSource。

实际工作中,遇到这种情况,无论是外业人员还是内业人员均需要特别注意。

在哈勘院做《十二站矿调》项目时,就出现跨越座标带的问题。

但当时比较简单的是,我们没有使用正式版的1∶5万地形图,用的是使用MapGis做的地形图,采用的单一的座标带。

这样,当时就只使用一个参数了。

在地勘院进行《黑龙江省黑河市多宝山-三道湾子金、有色金属矿产资源基础性勘查》项目时,也跨越座标带。

但当时使用的地形图为正式出版的,就导致接幅的图的座标对不上。

当时有两种方法,比较直观的就是不改变GPS及的参数,把参数不对的地形图的另一个座标带的座标用红笔画出来。

需要说明的是跨越座标带附近的地形图中,都有另一个座标带的座标。

但只是在图框上有标注,如果使用,就需要用笔自己画出来。

如果GPS使用熟练,则在跨越座标带时,改变GPS的参数就行了。

3.航迹监控图

航迹监控图没有过具体规定,但2005年农业地质项目时,地调总院物化遥室曾给出过样本,当时黑龙江的地勘单位都做了这个项目。

以后进行矿调项目时,也是按照这个样本做的航迹监控图,这样各单位的航迹监控图基本统一到了这个版本。

在所有规范中都没有这方面的规范,在这里希望大家都把航迹监控图统一,因为一个单位的所有工作都需要三统,当然监控图也需要三统。

我不能制订规范,但暂时就只能按照这个模式做,等有规范时,再按照规范做。

原则上,水系沉积物测量需要做航迹监控图,土壤不需要做。

(去年总院要求土壤也做航迹监控图)

做保存航迹工作的同事也需要注意,别误删除已存的航迹!

航迹监控图详见《附件一》。

需要注意的是,航迹文件一定要保存好,做好备份。

在农用地质施工过程中,科研所的笔记本电脑丢失,因没有做备份,导致所有的航迹文件丢失,最后科研所组织人员重新跑的航迹。

其实,这个航迹也不是原始航迹了,其可靠性也不保证。

如果真的严格要求,应该是重新取样。

希望我们不要出现这样的情况。

题外:

所有的资料都要注意备份,个人观点:

光盘备份比较安全,但麻烦。

六、座标点的采集

1.网格状座标点(中、大比例尺土壤)的采集

网格状座标点采集比较简单,现在工作的底图一般都是投影变换-误差校正后形成的。

在电脑中把鼠标悬停于一个采样点时,MapGis的下部就出现座标了。

这个座标和实际座标总体是有差别的。

按照1∶1千投影图的座标就是实际座标,1∶1万的MapGis图中座标乘以10、1∶5万的乘以50就是实际座标,以此类推。

需要注意的是,横座标还是没有座标带的。

在Excel中,正南正北、正东正西的测线,简单的加减就能求出其它点线的座标了,其它方向的用三角函数也很容易就能求出,就可以输入GPS了。

2.不规则状(水系及小比例尺土壤)座标点的采集

不规则状座标点的采集,我没有好的办法,采用的办法比较笨拙。

本不应该讲的,但领导特别提出需要讲这部分,就只好在这里抛砖引玉了。

①.首先打开MapGis的实用服务-误差校正,从“文件-打开”打开需要的文件。

②.在“控制点”菜单下面找到“设置控制点参数”选项。

把这个5改成1,不改也行。

不改,后面采点坐标有时候可能出现多次选择选项。

然后就确定。

还是这个菜单“选择采集文件”选中采样点所在文件,使之高亮显示,然后确定。

还是这个菜单中“添加校正控制点”选择“是”。

③.然后就可以按顺序采集每个点的坐标了。

点选需要采集的采样点,就出现“是否选择该点”的选项,如果红色十字的位置正确,就选择“是”,否则选择“否”,一直到红色十字的位置正确为止。

继续把其它点都采集完成,需要注意,一次采集不要过多,否则出现问题,耽误时间太多。

④.还是在“控制点”菜单下面找到“浏览控制点文本”选项。

就能看见刚才所采集的坐标了。

把这个文本中的坐标复制到Excel中,添加点号,就完成了坐标的采集工作。

七、化探工作中需要注意的几个方面

1.土壤样品的采集

①.点位:

取样点位原则不超过设计点线距的1/10,大比例尺(1∶2.5万以上)的样品采集,为单点取样。

中小比例尺(1∶5万)的样品采集,需要多点取样,就是3个点采取,点间距为5-10米,按三角形排列就行了。

②.层位:

土壤的分层A、B、C、D这些,大家在学校学习时就学过了,这里不说了。

我们采样的层位应该是B层,B层如果缺失,就采集B+C层。

野外验收人员特别关注的是:

一为采样深度、二为颜色的改变。

这两点需要特别注意!

实际工作中,土壤厚度较大时,一般采样深度为30cm。

但山区经常有土壤较薄不足30cm厚,这种情况下,可以在30cm内取B+C层。

但很重要的是,需要采取土壤颜色改变后的层位,就是超过A层的黑色腐殖土才能取样。

绝不是简单的超过30cm就可以取样,如果超过50cm还是没有见到B层土壤,那么就弃点。

③.舍点:

倒石堆、第四系及沼泽都需要舍样。

题外:

很多单位的取样工作都承包了,这样,取样人员经常把该舍弃点的样品也采取回来,我个人没有好的办法控制。

④记录:

亚粘土、亚砂土的用法已经取消,取而代之的是粉砂质粘土、粘土质粉砂。

我们工作的山区,不会有粘土的存在,在记录中不应该出现粘土,这个也包括槽探第四系残坡积层中的描述。

样品编号的记录,原则上必须填写完整。

在实际工作中,样品编号如果填写完整,有两个弊病:

一是增加填表的工作量;二是出现空号(样袋写错编号、丢失)时,填写送样单就比较麻烦了,容易出错,且不好找出错误位置。

个人意见:

国家正规项目(省补、国补等)样品编号填写完整;矿权项目缩写。

但缩写时一定注意:

每页的首行、**一定填写完整;断号的首尾一定填写完整。

⑤.重复样的采取:

重复样有简单对比及三重套合分析两种。

简单对比,就是质检人员在采样人员的样坑上重新采取样品。

要求是不同人、不同时间采取。

三重套合分析是告诉取样人需要在他的某个取样点采取重复样,取样人就要在这个点采取2个样品,然后质检人员在不同时间,在这个点的样坑中也采取2个样品。

这样,这个采样点就一共采取了4个样品。

这种重复样的采取,在我们单位据我知道,还没有先例。

我认识的化探专家对这两种方法的认可程度不一样,有说简单对比好的,也有说三重套合分析好的。

对我们来说,简单对比重复样的采取简单、计算也简单。

就尽量采用简单对比法进行重复样的采取。

需要注意的是:

我参加的工作中,就发生过写设计的人,在设计中就写的三重套合分析,而野外施工,却采用的简单对比方法。

在验收中被专家指出问题。

⑥.碎样单、送样单:

送样单和碎样单内容基本一致,去掉分析项目的送样单基本就是碎样单了。

50个为一批,插入4个空号,是给化验室预留插入标样的;插入2个重复样。

理论上插入的这4个空号及2个重复样,应该是随机插入的。

但在实际工作中,如果真的随机插入,填写碎样单、送样单都很麻烦,分析结果回来后,剔除这些数据也麻烦,所以在实际工作中,我采用的是按一定不易被发现的规律插入这些样品。

补充:

送样单、碎样单的样品编号,一定要使之数字位数统一,就是用数字0补齐。

举例说明:

如Ht1号样品,应该写成Ht0001号。

这样便于在Excel中的排序。

在实际工作中,这样的编号使用起来特别方便。

如果手写的样单,就像前面的简单写就行,写起来方便。

但如果是电脑打印的,填写时一样方便,后期数据处理时,位数统一的使用就明显方便。

⑥.碎样:

注意避免污染,本不应该说这个了,但样品其它环节都很好,如果因为碎样而污染,实在不应该!

2.水系沉积物样品的采集

①.点位:

写设计做水系点位设计图时,经常是看见等高线拐弯时就布设了水系样品。

而这样布设的取样位置,经常是没有水系。

水系沉积物样品应该是在河流转弯处及大石头的后面等位置采取,如果没有水系,就需要实地取样人员把设计中的水系改为土壤。

不论是土壤和水系,这里都需要多点取样。

就是不少于3个点。

需要注意的是:

设计的点位因为地形图的准确度、河流改道设计图精度等方面影响,经常不是很准确,需要取样人不能简单的按照设计采取,一定要根据实际情况在河流采取。

②.记录:

水系和土壤的样品需要分开记录,就是要求取样人带两个记录表。

③.舍样:

水系样品的采取,应该在1、2级河流中采取。

3级河流、大面积居民区及污染区(附近有采矿)就需要舍样。

④.其它

重复样、送样单、碎样单、碎样需要注意的问题和土壤的一样,就不重复说了。

需要注意的是水系样品没有层位和取样深度的概念。

八、GPS在剖面测量中的应用

现在的地质剖面测量,在设计中普遍采用的是测绳加罗盘的工作方法,这种方法速度和精度都不能保证。

在高植被覆盖区,测绳很难拉直,距离不能保证。

罗盘在实际使用中,小于3-5°的坡度角及方位角不能准确读出,这个在实际工作中,大家可以做一下试验,大家一起用罗盘测量一个指定点的方位,看相互之间的误差有多少。

使用GPS测量剖面,在短距离时,优势不明显,因为GPS的随机误差也在5-10米。

但在长距离测量时,GPS的优势就明显了。

如在长度为几公里时的剖面测量中,GPS的误差还是只有这5-10米,相对误差几乎可以忽略不计了。

下面是一个《实测地质剖面记录表》,这个是新疆分院去年采用的,出自中国地质调查局2006年7月颁布的《固体矿产勘查原始地质编录规程》中的有关附录及附表。

各个单位不是很统一,我在哈勘院工作时,采用的剖面记录表就和这个不一样,但基本内容是一致的。

后面的《附件一》就是这个表。

因为各单位都有测制剖面的经验,本应该只说一下用GPS测制剖面应该注意的问题,但领导说有新毕业的学生,所以,就详细的说一下。

1.剖面的布设:

需要尽可能的穿透工区的所有岩层,导线的方位尽可能垂直于岩层走向。

2.导线号:

剖面测量首先说一下导线号的概念,剖面的起点为0,第一个拐点为1,以此类推。

而拐点则是角度发生变化的位置,这里的角度变化包括水平角及坡度角。

就是说只要这两个角度的任一个发生改变,就需要换导线了。

这是剖面在水平方向上的角度变化较小时,把平面图的拐点垂直投影到剖面上的一种画法。

这样垂直剖面的长度和水平导线的长度是一致的。

另一种情况就是导线在水平方向上,变化较大,就不能用垂直投影了,需要把导线水平打开后投影,这种情况下,两个图的长度就不一样了。

3.实测剖面记录表:

首先说一下,这个表本身是不带横格的,在使用中,根据自身需要,添加横格。

第一列导线号:

就是0-1、1-2以此类推,也就是前面说的角度变化后,所给的导线号;

第二列方位角:

是本导线的水平方向上的角度,也就是我们平时说的方位。

外业施工时,按设计的导线点导航就行,或用罗盘大概看方向,不需要知道具体数值。

内业填表时,看这个方位角的办法后面有详细说明;

第三列斜距:

是本导线的斜距。

用测绳、罗盘测制剖面时,就是测绳的长度,是已知数。

而用GPS测制剖面,这个数据是未知数,需要计算求得;

第四列坡角:

是本导线的坡度角,分正负,上坡为正,下坡为负。

用测绳、罗盘测制剖面时,这个数是已知数。

用GPS测制剖面,这个数也是未知数,需要计算求得;

三、四列的计算,就是简单的用三角函数及反三角函数计算求得,用计算器及Excel都能计算。

如果有人Excel使用不熟练,其中的计算公式不会,可以在以后问我,这里不详细说了。

但这两列都需要计算出结果的,因为后面真厚度计算需要这些数据。

第五列平距:

是本导线的平距,用测绳、罗盘测制剖面时,这个数是未知数,需要计算求得。

用GPS测制剖面,这个数是已知数。

具体方法是外业测量时,用导航的方法,看与导线点之间的距离就是平距。

内业时,在MapSource中,用距离/方位工具,可以直接量取。

具体方法是点选“距离/方位工具”,选择第一个导线点,然后继续选择第二个导线点,然后不动鼠标,看MapSource的下部就能看见方位角和距离(平距)了。

第六列高差:

是本导线两个端点的高差,也分正负,上坡为正,下坡为负;

第七列累计平距:

是到本导线为止,剖面的累计平距。

第八列累计高差:

是到本导线为止,剖面的累计高差。

第九列倾向/倾角(α):

指地层的倾向、倾角,参与计算的α指的是倾角,倾向不参与计算。

第十列导线与走向间夹角(γ):

指的是导线与地层走向间的锐角。

第十一列真厚度:

不同岩性、不同导线的真厚度要分别计算。

计算公式中的±,表格中本身有说明。

我这里用自己的话说一下:

就是导线上坡地层倾向前倾的是+,反之是﹣号;导线下坡地层倾向前倾是﹣,反之是﹢。

见图3。

需要注意的是侵入岩是不计算厚度的,只有地层需要计算厚度。

第十二列分层代号就是沉积岩中每一层的代号,由老至新排列。

需要注意是层之间的对应。

这个不能详细说了(也不会说,当然只能不说了)。

第十三列厚度就是一个层位在不同导线中所有真厚度之和。

第十四列地质描述是指第十三列中所求厚度的这一个地层的地质描述。

当然,岩性肯定一样,否则就不会是一层了。

需要说明的是,这里需要完整的岩性描述。

这和槽探的描述是一样的,不具体说了。

具体工作方法做起来容易,写着有难度。

我只能简单的写一点,而且各单位都有懂行的人。

不明白的地方,大家互相探讨吧。

在新疆低覆盖地区进行剖面测量,就是随走随看,看见地形、岩性有变化,就存点。

为了提高工作效率,简单的存入0001、0002这样的流水点就行。

因为GPS的手工输入实在耽误时间,而回驻地用计算机对航迹文件进行编辑就很容易了。

但记录一定要准确,记明每个点的点性,如:

界线点、导线点等。

在黑龙江这样的高覆盖地区,就是用GPS对所有探槽进行定测。

对地形坡度及导线方向变化较小的地方,可以忽略不计,变化明显时再增加导线点(号)。

通俗的说,就是尽量少出现导线点(号),便于以后的室内整理工作。

至于取舍的程度,就看具体的工作要求了。

GPS的高程显示准确度不是很高,按我实际工作中观察,大概在10米左右吧。

所以,看坡度角变化,最好能参照一下地形图。

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