2021年GPS手持導(dǎo)航儀在地震踏勘與設(shè)計的應(yīng)用

1、GPS手持導(dǎo)航儀在地震踏勘與設(shè)計的應(yīng)用 地震采集項目前期踏勘及施工設(shè)計階段，常常因地形圖陳舊、城鎮(zhèn)廠礦密集，常規(guī)踏勘方法難以滿足前期測線調(diào)整、試驗點選取、施工條件評估及后期高效物探生產(chǎn)需要。利用GPS導(dǎo)航儀存儲的航點、航線、航跡、GIS軟件及實地踏勘數(shù)據(jù)，結(jié)合地震勘探設(shè)計軟件進(jìn)行針對性設(shè)計，能夠大大提高工作效率，使設(shè)計更加合理，同時可降低地震勘探設(shè)計成本。 隨著物探作業(yè)施工區(qū)域逐漸向城區(qū)、廠礦密集區(qū)、大山區(qū)深入，對地震踏勘及設(shè)計要求也越來越高。手持GPS以全天候、高精度、成本低、操作簡單、高效益等顯著特點，給定位提供了極大的方便，越來越多的應(yīng)用到地震采集踏勘至設(shè)計各個環(huán)節(jié)，大大提高了踏勘精度及

2、效率，成為地震勘探野外采集作業(yè)中必不可少的輔助定位工具。 本文就GPS數(shù)據(jù)格式、定位精度、數(shù)據(jù)采集及交換進(jìn)行了介紹，結(jié)合地理信息軟件Goggle Earth、Global Mapper、MapSend Lite等地理信息軟件，介紹了在地震采集系統(tǒng)中設(shè)計及踏勘中的應(yīng)用。 1.1 便攜式手持終端簡介 在野外工作中，性價比較高便攜式GPS接收終端大體上有Garmin、Explorist、Venture 、勞倫斯等機(jī)型，根據(jù)價位高低及功能多少分為三個層次的產(chǎn)品。 基本機(jī)型：有Garmin Legend H、eXplorits600等機(jī)型，目前應(yīng)用面較廣，也是普通用戶大規(guī)模使用的普及機(jī)型。中高端機(jī)型：e

3、Xplorits510、Garmin Vista C 蜂彩、GPS76C等。該類機(jī)型代表市場發(fā)展的主流方向。電子地圖數(shù)據(jù)較為詳細(xì)，亦配備內(nèi)置電子羅盤和氣壓高度計，避免了屏蔽后的方位指向困難，也在一定程度上緩解了GPS 測高不準(zhǔn)的問題。 隨著信息技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，SD擴(kuò)展卡漸漸應(yīng)用到手持導(dǎo)航儀中，卡容量從最初的64MB 擴(kuò)展到現(xiàn)在的8GB，使人們可以隨心所欲地存儲MapSend格式的詳細(xì)地圖數(shù)據(jù)。 1.2 eXplorist600手持終端簡介 1.2.1 性能簡介 eXplorist序列機(jī)型是地震勘探野外作業(yè)目前應(yīng)用較為廣泛的便攜式機(jī)型之一，它有如下特點：(1)TrueFix技術(shù)，精確度更高，改

4、正精度達(dá)到3m以內(nèi);(2)SD擴(kuò)充卡：支持SD卡 擴(kuò)展內(nèi)存，可實現(xiàn)航點、航線、航跡無限存儲;(3)內(nèi)置地圖;(4)航跡：可存儲35條航跡，每條航跡可包含2000個航跡點;(5)超大顯示屏：超大顯示屏可以清晰的看到GPS數(shù)據(jù)信息，eXplorist510配有高清晰度彩色觸摸顯示屏。 1.2.2 功能簡介 eXplorist600手持GPS提供3種基本導(dǎo)航功能。(1)航點導(dǎo)航。用航點導(dǎo)航到地圖上某點的直接路徑，通過點導(dǎo)航模式，就可以根據(jù)手持機(jī)導(dǎo)航信息提示，尋找到坐標(biāo)點。根據(jù)需要，還可以設(shè)置其他數(shù)據(jù)項在顯示屏上，比如方位、時間、速度、坐標(biāo)等。(2)航線導(dǎo)航。將測線定義為航線，包括定義航線附近的各種路

5、標(biāo)，用于測線導(dǎo)行。(3)航跡導(dǎo)航。通過對行進(jìn)過的路線進(jìn)行存儲，可以在再次行進(jìn)時重復(fù)原有的路線，或利用航跡返回功能沿原路返回到起點。這一功能在物探施工中非常有用，先期踏勘的班組把航跡存儲起來，然后把GPS交給其他后續(xù)班組，后續(xù)班組利用航跡，直接導(dǎo)航到已設(shè)定的激發(fā)或接收物理點位上。如果在施工中迷失方向，還可以利用這一功能，根據(jù)已存儲的航跡原路返回。 2.1 數(shù)據(jù)類型 航點(Waypoint)：用于記錄地圖上的某個點的位置，可以存儲坐標(biāo)(經(jīng)緯度)、注解、點標(biāo)識等其它信息。航跡(Track)：一段運動軌跡，由很多個點組成，一般的GPS內(nèi)部可以存幾百個到幾千個。Track的生成算法比較重要，好的算法記錄

6、點少而且描述精確。航線(Route)：手工或自動生成的線路，一般由幾十個點組成。 2.2 數(shù)據(jù)格式定義 GPX( GPS Exchange For _t )是GPS數(shù)據(jù)的交換格式，是一種基于XML(Extensible Markup Language)的一種 _數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，編碼采用UTH-8 Unicode格式，分別以XML標(biāo)簽的形式記錄文件基本格式、航點、航跡、航線等信息。目前GPX在GPS 數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、制圖等方面支持上百種應(yīng)用軟件和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，成為GPS接收機(jī)、桌面軟件、 _設(shè)備軟件以及基于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的標(biāo)準(zhǔn)格式(見表1)。 GPX 數(shù)據(jù)格式僅支持WGS-84 經(jīng)緯度坐標(biāo)(格式為DDD

7、.dddddddddb)。如果已知數(shù)據(jù)為其它坐標(biāo)系數(shù)據(jù)， 需要轉(zhuǎn)換為WGS-84經(jīng)緯度格式的坐標(biāo)。 表1 GPX數(shù)據(jù)交換格式屬性 2.3 GPS數(shù)據(jù)交換 2.3.1 GPS手持機(jī)數(shù)據(jù)輸入 GPX交換文件是一個XML文件，Mapsend Lite軟件、Global Mapper軟件可以直接讀取，而eXplorist GPS手持機(jī)亦能通過MapSend Lite軟件輸入GPX數(shù)據(jù)。利用Global Mapper數(shù)據(jù)輸入、輸出功能可快速將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為GPX數(shù)據(jù)。其過程是將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為SPS數(shù)據(jù)，利用Global Mapper輸出GPX數(shù)據(jù)，實現(xiàn)由MapSend Lite向GPS手持機(jī)寫入GPX數(shù)

8、據(jù)。 采用上述方法，可將測線、炮檢點設(shè)計數(shù)據(jù)或踏勘路線利用Global Mapper轉(zhuǎn)化為GPX格式后，利用MapSend Lite批量導(dǎo)入手持機(jī)，實現(xiàn)航點、航線數(shù)據(jù)的快速建立與查詢。 2.3.2 GPS手持機(jī)數(shù)據(jù)輸出 手持GPS 踏勘基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的航點坐標(biāo)位置和測點坐標(biāo)必須轉(zhuǎn)換成KLsies、Mesa等地震勘探設(shè)計軟件可以加載的格式(常見為平面坐標(biāo)或SPS格式，見圖1)，才能用來實現(xiàn)地震勘探設(shè)計和圖件的任意比例尺輸出。手持機(jī)GPX格式數(shù)據(jù)輸出，可利用Global Mapper自動投影轉(zhuǎn)換功能，將GPX數(shù)據(jù)自動轉(zhuǎn)化為采集設(shè)計軟件通用格式。 圖1 導(dǎo)航儀與設(shè)計數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程 采用上述方法，可將野外踏勘時手持機(jī)記錄的航點、航線數(shù)據(jù)輸出為采集軟件可識別格式，在采集軟件中準(zhǔn)確、直觀顯示踏勘路線、障礙物及干擾源位置，為地震設(shè)計提供準(zhǔn)確、詳細(xì)的基礎(chǔ)資料。 3.1 參數(shù)設(shè)置 3.1.1 參考橢球-坐標(biāo)系統(tǒng)