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北鬥壹號衛星定位通信在西北野外地質工作中的應用與示範

基於3S技術,在野外地質調查管理與服務2011 ~ 2012關鍵技術研究與應用項目中,開展了3S技術(以北鬥通信為重點)野外試驗、示範與研究。統籌Xi安中心節點平臺與總項目的運行維護,為西寧、烏魯木齊野外工作站節點提供支持,建立區域與工作站之間的常態化協同服務機制,基本形成覆蓋西北地區的野外地質工作管理與服務網格體系,建立規模化示範模式,從管理服務、節點資源服務、生產調度、應急救援保障、態勢管理等方面對所轄地質勘探隊伍野外地質調查工作進行全面的論證和總結。

近兩年來,課題組在Xi安地質調查中心選擇了4個野外項目組,涉及區域地質調查、地質災害詳查、礦產調查等領域,培訓指導野外地質人員開展北鬥通信應用,測試北鬥終端和網格節點。

壹.示範項目

(1)青海省門源縣青石嘴地區礦產遠景調查示範項目

工區位於青海省東北部,行政區劃隸屬海北藏族自治州門源回族自治縣和西寧市大通回族土族自治縣。地理坐標:東經101 15 ' 00 " ~ 1600 km2 00 ' 00 ",北緯37 10' 00 "~ 37 30' 00 ",涵蓋四個65438。

工作區ETM ++遙感影像的景觀特征大致可分為中高山、低山丘陵、盆地河谷三種類型。也就是說,高大雄偉的大阪山呈西北或西北方向蜿蜒於工區中部,連續的主脊橫跨四幅本工區1: 5萬圖,主要由中高山地貌組成;大阪山北側的門源盆地遼闊平坦,盆地南緣的大通河自西向東流淌。大阪山南的西包包河及其兩岸是壹個由近東向東南轉折的小河谷地帶,形成了山間盆地和河谷的景觀。這兩種地貌之間的區域為丘陵地貌景觀區。工作區主要在大阪山山區,這裏植被覆蓋很厚,交通極不發達,而且山勢陡峭,山頂與山腳落差較大,通常在800 ~ 1000 m之間,攀登難度較大。尤其是春、冬季,山上經常積雪,覆蓋嚴重,給野外作業帶來困難。

工作區位於東祁連山支脈大阪山主嶺。大阪山方向為西北-東南,與區域構造線方向壹致。區內山川交錯,山勢險峻,山谷狹窄。當地海拔最高的是大阪山,海拔最低的是2650m,是大通河。壹般海拔2900 ~ 4100 m,具體高度1200 ~ 1654 m,屬於高山深挖區。

這個地區的水系統很發達。大通河和寶庫河自西北向東南和東部流經勘察區,水量豐富,落差大。河水湍急人畜無法過河,當地有吊橋供人畜通行。此外,大通河和寶庫河兩岸發育常年和季節性支流,水系呈東北、西北和近南北向羽狀分布。張寧(西寧-張掖)公路和岷門(民和-門源)公路分別從西南角和東北角穿過。夏大板公路南北向貫穿勘察區中部,主要交通便利。測區東南部的大阪山和華山主脊兩側山坡陡峭狹窄,地形復雜,運輸困難,主要馱運牲畜。

該地區屬於大陸性氣候,四季分明,冬季幹燥少雨,夏季溫暖多雨。降水期為每年5-9月,以7-8月最多。山區以降雪和冰雹為主,河谷以降雨為主。該地區氣候明顯地帶性,氣溫隨海拔高度而變化。山區寒冷潮濕,盆地地區溫暖幹燥,氣溫變化大。海拔3500米以上的山區年平均氣溫在0℃以下,年極端最低氣溫可達-30℃。陰坡上有永久凍土。海拔3500米以下盆地河谷地區年平均氣溫2 ~ 9℃,最高氣溫30 ~ 34℃。無霜期為5-8月,冰期為10-次年4月的微風季節,吹滿西北風。植被發達,灌木遍地,主要有杜鵑花、紅柳、黃刺、黑刺等屬。此外,在仙米、克圖的樺樹、松樹等林區。

該地區較大河谷的盆地和河岸是農業區,有密集的定居點。民族以漢族和回族為主,少數土族和藏族從事農牧業生產。農作物主要有青稞、馬鈴薯和油料作物。山麓是牧區,牧民以藏族和回族為主。

以礦業為主,礦山有鐵麥煤礦和松樹南溝金礦。青石嘴鎮有小油坊,祁連山銅電廠,無其他產業。總的來說,這個地區經濟比較落後,工業不發達,屬於貧困山區。

(2)青海1: 25萬巴什庫爾幹幅(J46C001001)、茫崖鎮幅(J46C002001)區域地質調查(修編)項目。

工作區位於青海省西部和新疆維吾爾自治區東南部的交界處。主體為阿爾金山,北臨塔裏木盆地,東臨柴達木盆地,平均海拔3000-5000m,最高峰位於玉素普阿裏克塔格西端,海拔6062m,調查區自然環境極其惡劣,交通不便。除了茫崖鎮-若羌縣公路(國道315)沿西北方向貫穿調查區外,幾乎沒有車道,行車極為困難。項目的總體目標和任務是利用數字成圖方法,綜合應用區域物化探遙感數據,開展1∶250000區域的調整修復調查和專題研究,完成1∶250000區域19000km2的調整修復調查。

工作區位於柴達木盆地西北緣,阿喀騰能山和阿喀其曼塔格山之間。阿爾金山位於西北邊緣,昆侖山位於南部,是青海和新疆的邊界,海拔3188米。地處歐亞大陸腹地,由於遠離海洋和塔克拉瑪幹沙漠的影響,加上海拔高和山脈阻隔,多風多雨,植被稀疏,空氣稀薄。它的含氧量在平原地區不到70%。這裏的年平均氣溫只有16℃。年降水量在50mm以下,日照時間長,年平均3320h·h,沒有絕對無霜期。氣候極其幹燥,水資源匱乏。自然條件惡劣。礦產資源主要有鋅、鹽、石膏,尤其是石棉,是我國重要的石棉生產基地。因為有石棉礦工區,公路是茫崖鎮對外交通的唯壹依靠。有公路通往冷湖鎮、茶卡、敦煌、格爾木市。

(3)青海省玉樹州地質災害詳查項目

工作區位於青藏高原東南部,橫跨昆侖山以南和唐古拉山以北的廣大地區。它是青海省主要的畜牧業區,平均海拔超過4200米..工作區域覆蓋青海省玉樹州稱多縣、雜多縣、治多縣、曲麻萊縣行政區劃,總面積18.1877×104 km2。

示範區位於青藏高原東部、青海省南部、玉樹藏族自治州東北部的稱多縣。是國家級自然保護區和江河源頭縣之壹。巴顏喀拉,昆侖山的中支,是長江和黃河的分水嶺,主峰5267米,奔騰的通天河自西向東,壹直是天然屏障。稱多縣東鄰果洛藏族自治州瑪多縣,北與西接曲麻萊縣,東南與四川省石渠縣、西南與玉樹縣隔河相望。地理坐標為北緯32° 53 ' 30 " ~ 34° 47 ' 10 "東經96° 02 ' 36 " ~ 97° 21 ' 24 "。東西寬160km,南北寬209km以上。全縣土地總面積15300km2。境內地形復雜,地勢高,平均海拔約4500m,年平均氣溫3.8℃,年降水量600 mm,據說很多縣的河流河床落差大,水力資源豐富。主要河流有通天河、紮曲、多曲、小曲、德曲(曲:藏語,意為河),還有湖泊。當地的野生動物資源非常豐富。有60多種優良牧草和200多種野生藥用植物,其中著名的有冬蟲夏草、川貝母、大黃等。野生動物有80多種,其中以白唇鹿、麝、猞猁等著名。礦產資源豐富多樣。初步探明礦點13處,包括金、銀、銻等十余種,礦產儲量大,品位高,開發潛力大。其中,該縣已開采砂金資源,擁有壹家采金企業和三艘機械化采金船。全縣成品黃金年產量在100公斤以上。公路建設方面,全縣基本形成了以縣城為中心,214國道為主骨架,農村公路為輻射的公路交通網絡。

(4)青海阿爾金打柴溝(J46E005011,J46E05012,J46E05013,J46E006011,J46E006065438+)

工區位於甘肅省和青海省交界處。行政區劃隸屬甘肅省阿克塞哈薩克族自治縣和青海省冷湖鎮。勘察區地勢中間高,南北兩側低。南部位於柴達木盆地北緣,北緣位於塔裏木盆地東南緣,中部為阿爾金山東部。整體海拔較高,在2400-5000m之間,多在3000m m以上,北坡較陡,高差變化較大,南坡相對較緩。

該地區水系不發達,只有斷斷續續的河流,沒有主流。北方的山谷又深又窄,到處可見陡峭的臺階和圍墻,是典型的深切割區;阿爾金山南坡和山前洪積扇的河谷徑流長,都天然靠近沙漠或窪地。

工作區屬於大陸性沙漠氣候,高原缺氧,氣候惡劣。年平均氣溫在4℃以下,晝夜溫差可達25℃。夏季炎熱幹燥,冬季寒冷,四季變化很大。6 ~ 8月為雨季,年降水量20 ~ 50毫米,風季為3 ~ 8月,多為西北和東南風,最大風力8 ~ 10級。

工作區大部分屬於新疆阿爾金國家級自然保護區,植被極不發育。少數草本植物和耐旱植物如胡楊、沙柳、梭梭沿著當地的溝壑和匯水窪地生長。野生動物有野駱駝、野驢、盤羊、巖羊、羚羊、狼、雪豹、熊、水貂等。沒有固定的居民,只有少數遊牧民族從事放牧。

該地區礦產資源豐富,主要礦產有金、銅、鉛、鋅、石棉、石膏、芒硝等。除石棉礦外,其他大部分礦產都處於檢查-勘探階段。

2.基於3S技術的野外地質工作管理與服務野外演示流程

(1)技術培訓

為確保北鬥通信技術在2012年盡快應用於野外地質工作,全面實施示範工作,基於3S技術的野外地質工作管理與服務關鍵技術研討會暨培訓會於2016年4月19日在Xi安召開,重點對野外示範項目組進行應用培訓和技術研討。我們還邀請了青海西寧現場工作站和新疆烏魯木齊現場工作站參加會議,討論了Xi安中心節點與西寧、烏魯木齊現場工作站節點之間的相互支持,建立了區域與工作站之間的常態化協同服務機制。

(2)設備配置

1)北鬥中心指揮和天線設在Xi安中心機房,供單位和部門領導監管。

2)2)3S項目組到各個野外站,設立總指揮,連接筆記本,在站上接受項目負責人的監督。

3)將野外項目組分成兩隊,每隊2-3人,為司機和野外地質隊分別配備壹臺PDA和北鬥終端。

(3)制定詳細的工作流程。

1)每天出門實地之前,項目組都會召開會議,制定當天詳細的工作任務和工作流程。

2)項目負責人通過北鬥總指揮機將當天的工作任務和工作流程發送到各現場團隊。

3)出站前,現場小組分別向指揮人員發送發車信息,並開啟路線軌跡進行連續定位。

4)到達現場工作區域後,現場小組向駐地指揮官和另壹個現場小組發送安全到達信息和定位信息。

5)野外地質人員帶壹套北鬥設備開始工作,司機手持壹套北鬥設備進行通訊。

6)外業調查中,外業地質人員將使用北鬥終端隨時將發現的問題發送給外業站和另壹個外業隊進行咨詢。

7)現場小組將在現場工作中每2小時工作壹次。如果壹切順利安全,壹鍵按“安全”,向指揮員報告;如遇緊急險情,可壹鍵按“危險”並向指揮員報告,指揮員接到信息後會立即安排相應救援。

8)現場小組完成工作後,將完成和位置的信息發送給司機、另壹個小組和車站。

9)司機收到現場隊完工信息後,安排見面,收到現場隊後,向現場站發送安全報告。

10)在所有現場小組已經關閉並返回駐地後,項目負責人將向項目單位的中央指揮官發送壹份安全報告,共同指揮官。

第三,實地論證的結果

(A)實地演示軌跡跟蹤

2012年7月6日“青海省門源縣青石嘴地區礦產遠景調查”項目野外示範路線軌跡回放見圖7-34。西寧至玉樹2013年7月至2012年6月15日航跡跟蹤定位回放圖見圖7-35。2012年7月29日通過數字測圖系統查詢北鬥衛星定位工作軌跡回放圖,如圖7-36、圖7-37所示。

圖7-34青海省門源縣青石嘴地區礦產勘查調查項目野外示範路線軌跡回放

圖7-35西寧-玉樹沿線軌跡跟蹤定位回放

圖7-36數字測圖系統查詢北鬥衛星定位軌跡回放圖

圖7-37數字測圖系統查詢北鬥衛星定位軌跡回放圖

(2)利用北鬥衛星設備在野外進行通信交換短報文記錄。

1)安全備案信息見圖7-38。

圖7-38安全報告信息

2)業務通信信息見圖7-39。

圖7-39商務溝通信息

3)定位坐標信息見圖7-40。

圖7-40定位坐標信息