野外地质调查工作几点注意事项

野外地质调查工作几点注意事项GPS,地质罗盘,林区作业,校正野外作业中点位和方向的确定非常重要，内蒙古额尔古纳市加疙瘩矿区的经验表明，手持式GPS如果不加校正，其点位误差可达100余米，罗盘如果不加校正，其方位误差最大可达10°以上。因此手持式GPS接收机及地质罗盘的校正非常重要！此外，原始林区或狭窄的沟谷中可能因卫星信号被屏蔽而无法使用GPS定位，此时需要用地形图按照微地貌确定站立点的位置。一、手持式GPS接收机的校正1、GPS接收机默认的坐标系统目前GPS所采用的坐标系统是美国国防部制图局于1987年建立的坐标系统，叫WGS—84坐标系。WGS84坐标系是一种国际上统一采用的地心坐标系，其坐标原点位于地球的质心，Z轴指向BIH（国际时间局）l984年定义的协议地球极方向，X轴指向BIHl984的起始子午面和赤道的交点，Y轴与X轴和Z轴构成右手系。WGS—84系所采用椭球参数为：a=6378138m；f=1／298.257223563。2、中国所采用的坐标系1）1954年北京坐标系1954年北京坐标系是我国目前广泛采用的大地测量坐标系。该坐标系源自于原苏联采用过的1942年普尔科夫坐标系。建国前，我国没有统一的大地坐标系统，建国初期，在苏联专家的建议下，我国根据当时的具体情况，建立起了全国统一的1954年北京坐标系。该坐标采用的参考椭球是克拉索夫斯基椭球，该椭球的参数为：a=6378245m；f=1／298.3。该椭球并未依据当时我国的天文观测资料进行重新定位。而是由前苏联西伯利亚地区的一等锁，经我国的东北地区传算过来的，该坐标的高程异常是以前苏联1955年大地水准面重新平差的结果为起算值，按我国天文水准路线推算出来的，而高程又是以1956年青岛验潮站的黄海平均海水面为基准。在该坐标系中，大地上的一点可用经度L54、纬度M54和大地高H54定位，其坐标详细定义可参见参考文献[朱华统【1990】。2）1980年西安坐标系1978年4月在西安召开全国天文大地网平差会议，确定重新定位，建立我国新的坐标系。为此有了1980年国家大地坐标系。1980年国家大地坐标系采用地球椭球基本参数为1975年国际大地测量与地球物理联合会第十六届大会推荐的数据。该坐标系的大地原点设在我国中部的陕西省泾阳县永乐镇，位于西安市西北方向约60公里，故称1980年西安坐标系，又简称西安大地原点。基准面采用青岛大港验潮站1952－1979年确定的黄海平均海水面（即1985国家高程基准）。3）、不同坐标系的转换由以上坐标系的定义可知，不同的坐标系采用了不同的地球椭球体参数，在不同的椭球体间进行坐标转换时不存在一套统一的转换参数。即每个地方的坐标转换参数都不相同。我们国内所使用的地形图多以北京54坐标系或西安80坐标系为基准，GPS直接测出的经纬度（地理坐标）并不适合在地形图上标记，图上最方便的坐标及方位参考线是坐标纵线和坐标横线（这两种坐标线构成所谓的方里网）。而GPS测出的WGS-84直角坐标与我们所用地形图上的高斯克吕格平面直角坐标并不一致，所以我们实际需要的是用GPS测出与所用地形图基准完全一致的坐标系统。两个椭球间比较严密的坐标转换，一般是用七参数布尔莎模型，即X平移，Y平移，Z平移，X旋转（WX），Y旋转（WY），Z旋转（WZ）及尺度变化（DM）。七参数转换比较复杂，一般采用五参数转换，即GPS使用说明书中DX、DY、DZ、DA、DF等五个转换参数，其中DA、DF是固定值，而DX、DY、DZ三个参数因地区而异。所以只需求得DX、DY、DZ三个参数即可。WGS-84转换为北京54坐标系时：DA=-108，DF：0.0000005WGS-84转换为西安80坐标系时：DA=-3，DF：-0.000000003DX、DY、DZ三个参数解算方法概要按照GPS使用说明书，到省级测绘管理部门搜集观测区域内分布均匀的等级网点(三个以上)的54北京坐标系的高斯平面直角坐标(x、y)、大地经纬度（B、L）、高程h、高程异常值ξ和WGS-84坐标系的大地经纬度(B、L)，大地高程。求得三维直角坐标X54、Y54、Z54和X84、Y84、Z84，从而解出DX、DY、DZ三个参数。4）、DX、DY、DZ参数求取步骤（以WGS-84转换为北京54坐标为例）：a.开机后设置仪器单位，位置格式选用“USERUTMGRID”（用户投影坐标网格），参数“LONGITUDE”（经度）输入当地中央子午线经度例如E120°30′，“SCALE”输入投影比例数值l，“FALSEE”（坐标纵轴向西平移的距离）输入东西偏差数值500000等仪器参数。地图基准选用“USER”，参数输入：DA=-108，DF=0.0000005，由于DX、DY、DZ三个参数因地区而异，暂时分别输入0。b.所有参数设置后，选取测区范围内的已知三角点进行测量试验，在每个已知点上将GPS平置于点之标石或木桩顶面，静置几分钟待卫星信号稳定后记录所测得的坐标X、Y、和高程Z，全部测完后将实测结果和已知坐标列于Excel表格，求出已知数据与实测数据的差值Δxi、Δyi、Δzi（i=1~3或1~5）及差值的平均值Δx、Δy、Δz。这些平均值就是我们所需要的改正参数DX、DY、DZ。c.在GPS的设置页面中,如步骤a那样重新设置参数DX、DY、DZ（例如DX=+3.0、DY=-129.0、DZ=-41.0），其它参数不变，最后确认即可。d.在上述已知点上再次实测，检查校正后测量结果与已知数据的差值大小，若差值小于5米则校正成功，如果要求不高则此差值可以适当放宽。若差值很大则需要反复校正直至符合精度要求。*校正参数的其它来源：如测区内有林业、水利、地勘部门等工作队伍先期进入工区开展工作，则他们可能已经取得这些校正参数，找他们直接讨要即可！二、地质罗盘的校正未经校正的地质罗盘给出的是磁方位角，而地形图上需要的是坐标方位角，为记录及量测便利需要对罗盘进行校正，目的是让罗盘直接测出坐标方位角，这个校正值就是测量上的所谓磁坐偏角ω，它是磁偏角δ和子午线收敛角γ的函数。磁坐偏角ω：即磁北偏离坐标北的角度，偏于东侧叫东偏计为正值，否则叫西偏计做负值；磁偏角δ：磁北偏于真北的角度，也分东偏和西偏；子午线收敛角γ：坐标北偏离真北的角度，也分东偏和西偏。ω=δ-γ在正规地形图的底部一般都绘有“三北方向线”以说明上述三个偏角，根据三北方向线查出磁坐偏角ω（例如为+11°）。旋转罗盘水平度盘使349°线对准罗盘上的北标记（刻线），即向东偏转11°（东偏东拨，西偏西拨！罗盘上的东在左侧，西在右侧）。三、卫星信号屏蔽时的点位确定当卫星信号很微弱（峡谷、密林、浓云甚至电池电量不足等造成信号接收困难）时，点位的确定不能再用GPS。此时可用地形图根据微地貌特征在图上标定，坐标由图上点位量取。林区可供利用的微地貌特征包括：河流及沟谷的分叉、拐弯、小桥、小路与河流的位置关系、坡度变化等。教科书上的大部分交会法定点在林区根本用不上。当待定点距离上一个点不远时，可以用极坐标法确定，即根据两点间的方位和估计的水平距离确定点位。沿河谷等线状地物观察时此法更为有用。四、林区作业的其它问题林区的工作环境：南方林区坡度大、相对高差大、雨水多、地形切割强烈，有些地方需要走独木桥过河或涉水过河，10月天气转凉，蚊子等各种小虫子基本绝迹，毒蛇也很少见。云南的林区以大树为主，灌木及草丛不多，有时有竹林，通视条件尚可。东北林区坡度小、相对高差也小，顺层坡通常较平缓，植被茂盛（灌木很密）、地表有机质及土壤覆盖很厚，露头很少见；而陡坡通常植被稀少、覆盖层很薄，偶尔可见真正的岩石露头。东北林区相对干旱、防火形势严峻、蚊虫很多、林子密实、河道附近沼泽范围大、通行困难，但东北林区毒蛇很少见。装备：林中及路边的竹茬容易伤及脚底及脚腕，山坡滚石容易砸伤脚面或碰伤脚趾，可穿登山鞋预防；穿着牛仔裤将裤脚扎紧可以防止毒蛇咬伤；山上的雨说下就下，雨伞通常撑不开，带件雨披是可行的；云南林区有一种阔叶草（忘记名字了）触及皮肤会热痒难受，野外行走或解手时不要碰它；上衣尽量穿的鲜艳一些，一旦迷失便于众人寻找；上山时带着打火机备用。采样：水系或重砂测量中，一般一二级水系采样容易一些，到三级水系、或二级水系的源头样品就比较难得。源头一般在沟头，经常无水，很少有沉积物残留，陡坡亦然。此时不妨寻找倒伏地面的大树，其树根上通常有砂子可作样品，或者寻找坡上的小洼坑也能找到少量砂子。当采用的地形图年代久远时，河谷的实际位置常与图上位置有较大差异，容易给人GPS不准的感觉。此时仍应以GPS定位为准，采样位置不能拘泥于设计点位，应以实际能采集到合格的样品为准。老吴2008-9-4