淺談GPS RTK在水工環(huán)地質(zhì)勘察中的技術(shù)應(yīng)用

王偉

摘要：隨著中國(guó)科普科技水平的提高，提高水工環(huán)地質(zhì)勘察工作效率和準(zhǔn)確性具有特別重要的意義。本文對(duì)水工環(huán)地質(zhì)勘察工作做以簡(jiǎn)要的概述，同時(shí)對(duì)GPS RTK在水工環(huán)地質(zhì)勘察中的應(yīng)用做了著重闡述。 關(guān)鍵詞：水工環(huán)；地質(zhì)勘察；GPS RTK；闡述 一、水工環(huán)地質(zhì)勘察簡(jiǎn)述 水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查貌似與人類生活關(guān)聯(lián)不大，實(shí)際上水工環(huán)地質(zhì)勘察人類的生存發(fā)展存在著緊密的聯(lián)系，特別是在當(dāng)今全球環(huán)境變化下，世界各個(gè)國(guó)家都將水工環(huán)地質(zhì)勘查，提升到更高的水平發(fā)展研究。同時(shí)水工環(huán)勘察的總體部署也都進(jìn)行了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和分配。其中，水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查研究的內(nèi)容發(fā)生巨大變化。水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)的界限在傳統(tǒng)意義上被打破，現(xiàn)在發(fā)展的趨勢(shì)就是對(duì)水工環(huán)一體化的研究，它的服務(wù)領(lǐng)域越來越廣泛，信息量大、功能多樣的態(tài)勢(shì)不斷出現(xiàn)，環(huán)境地質(zhì)學(xué)日益突顯其重要性。 二、水工環(huán)地質(zhì)的應(yīng)用范圍 在改革開放以后，人類對(duì)于自身行為要促使其進(jìn)行反思，終于認(rèn)識(shí)到，只有協(xié)調(diào)人和自然的關(guān)系，共榮共存才能實(shí)現(xiàn)。水工環(huán)地質(zhì)工作新要求的提出，是要對(duì)可持續(xù)的發(fā)展的科學(xué)發(fā)展觀進(jìn)行全面協(xié)調(diào)。隨著不斷加快的全球城市化進(jìn)程，城市建設(shè)和規(guī)劃中的地質(zhì)調(diào)查評(píng)價(jià)工作也逐漸成為了一項(xiàng)重要的工作。當(dāng)前，逐漸形成水工環(huán)地質(zhì)研究的重要領(lǐng)域之一就是其中的城市環(huán)境污染防治和監(jiān)測(cè)、土地利用規(guī)劃、工程地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、垃圾填埋地質(zhì)調(diào)查等。

三、GPS RTK的基本原理 3.1GPS的基本原理 從地面把無線電信號(hào)發(fā)射臺(tái)搬到衛(wèi)星上，針對(duì)一個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)進(jìn)行組成，對(duì)無線電測(cè)距交會(huì)原理進(jìn)行有效的應(yīng)用，就可以對(duì)衛(wèi)星的位置用3個(gè)以上的地面未知點(diǎn)進(jìn)行交會(huì)，相反的，對(duì)于地面未知點(diǎn)的位置，就可以利用3顆以上衛(wèi)星的已知空間位置進(jìn)行交會(huì)，這就是GPS衛(wèi)星定位的基本原理。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量的基本工作方法是，安置1臺(tái)GPS接收機(jī)在基準(zhǔn)站，連續(xù)觀測(cè)所有課件的GPS衛(wèi)星，并且通過無線電傳輸設(shè)備把它的觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)用戶的觀測(cè)展進(jìn)行實(shí)時(shí)地發(fā)送。在觀測(cè)站上，GPS衛(wèi)星信號(hào)在被GPS接受機(jī)接收的同時(shí)，對(duì)接收基準(zhǔn)站的觀測(cè)數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)換參數(shù)通過無線電接收設(shè)備進(jìn)行傳輸，然后把GPS原理相對(duì)定位作為依據(jù)，對(duì)相對(duì)基準(zhǔn)站的基線向量進(jìn)行及時(shí)的解算，對(duì)基準(zhǔn)站的84坐標(biāo)進(jìn)行解算；再通過預(yù)設(shè)的wgs—84坐標(biāo)系和地方坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換參數(shù)，對(duì)用戶需要的三維坐標(biāo)及精度進(jìn)行實(shí)時(shí)地計(jì)算并且進(jìn)行顯示。 3.2 RTK的基本原理 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)RTK 測(cè)量系統(tǒng)，是GPS 測(cè)量技術(shù)與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的結(jié)合，是GPS 測(cè)量技術(shù)中的一個(gè)新突破。RTK測(cè)量技術(shù)是以載波相位觀測(cè)量為根據(jù)的實(shí)時(shí)差分GPS 測(cè)量技術(shù)，RTK測(cè)量系統(tǒng)一般由以下三部分組成：GPS 接收設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備、軟件系統(tǒng)。其基本思想是： 在基準(zhǔn)站上設(shè)置1 臺(tái)GPS 接收機(jī)，對(duì)所有可見GPS 衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)地觀測(cè)，并將其觀測(cè)數(shù)據(jù)通過無線電傳輸設(shè)備，實(shí)時(shí)地發(fā)送給用戶觀測(cè)站。在用戶站上，GPS 接收機(jī)在接收GPS衛(wèi)星信號(hào)的同時(shí)，通過無線電接收設(shè)備，接收基準(zhǔn)站傳輸?shù)挠^測(cè)數(shù)據(jù)，然后根據(jù)相對(duì)定位原理，實(shí)時(shí)地解算整周模糊度未知數(shù)并計(jì)算顯示用戶站的三維坐標(biāo)及其精度。通過實(shí)時(shí)計(jì)算的定位結(jié)果，便可監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)站與用戶站觀測(cè)成果的質(zhì)量和解算結(jié)果的收斂情況，實(shí)時(shí)地判定解算結(jié)果是否成功，從而減少冗余觀測(cè)量，縮短觀測(cè)時(shí)間，因此可以提高生產(chǎn)效率。 四、應(yīng)用實(shí)例 GPS RTK技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)證明了具有多方面的用途。這些應(yīng)用包括在水文地質(zhì)方面可以用于淺部地下環(huán)境調(diào)查；在工程地質(zhì)勘察方面可用于調(diào)查地下埋藏物、隧道、巖溶等方面等。 區(qū)域水文地質(zhì)調(diào)查。某一特定地層雷達(dá)反射圖像特征的產(chǎn)生平均的總和就是我們所定義的雷達(dá)相圖，指的是雷達(dá)剖面資料上肉眼可見的反射波的組合形式的不同。雷達(dá)資料觀測(cè)中，對(duì)雷達(dá)響應(yīng)并產(chǎn)生特征效應(yīng)的就是地質(zhì)體的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)特征造成的影響。雷達(dá)相圖元素就是這些特征效應(yīng)的名稱。從1990年以來，荷蘭tno應(yīng)用地學(xué)研究所在荷蘭30多個(gè)適合于GPS調(diào)查試驗(yàn)的點(diǎn)上作了測(cè)量，用于評(píng)價(jià)GPS對(duì)不同水文地質(zhì)目標(biāo)成像和描述目標(biāo)特征的可能性。 五、GPS RTK技術(shù)在水工環(huán)地質(zhì)勘察中的優(yōu)點(diǎn) 5.1作業(yè)效率高

在普通的地形地勢(shì)下，高質(zhì)量的RTK設(shè)站對(duì)5km半徑的測(cè)區(qū)進(jìn)行測(cè)量只需要一次，和傳統(tǒng)測(cè)量相比，其所需的控制點(diǎn)數(shù)量和測(cè)量?jī)x器的“搬站”次數(shù)大大減少，操作只需要一個(gè)人，1.2s是每個(gè)放樣點(diǎn)僅需要停留的時(shí)間，在這個(gè)時(shí)間內(nèi)就可以完成作業(yè)。 5.2滿足定位精度

只要滿足所有對(duì)RTK的基本工作條件，就不存在偏差，在一定的作業(yè)半徑范圍內(nèi)（一般為5km），RTK的平面精度和高程精度都能達(dá)到厘米級(jí)，且不存在誤差積累。 5.3全天候作業(yè)

RTK技術(shù)不要求兩點(diǎn)間滿足光學(xué)通視，只需要對(duì) “電磁波通視和對(duì)空通視的要求”進(jìn)行滿足，所以和傳統(tǒng)測(cè)量相比，受阻因素比較少的RTK技術(shù)作業(yè)，作業(yè)幾乎是可以進(jìn)行全天候的。 5.4 RTK作業(yè)自動(dòng)化、集成化程度高

對(duì)于各種測(cè)繪外業(yè)RTK都可以勝任。高效手持操作手簿要在流動(dòng)站中盡心配備，多種測(cè)繪功能在內(nèi)置專業(yè)軟件中都可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，對(duì)人為誤差也可以有所減少，對(duì)作業(yè)精度也有了保證。 六、結(jié)束語 GPS RTK技術(shù)已為測(cè)量界普遍地接受，并得到越來越廣泛的應(yīng)用，在水工環(huán)地質(zhì)中對(duì)GPS RTK技術(shù)的采用，已經(jīng)得到了很好驗(yàn)證，可以一步到位外業(yè)的測(cè)量，節(jié)省了很多不必要的中間環(huán)節(jié)，對(duì)外業(yè)工作量進(jìn)行最大限度地減少，從而縮短整個(gè)測(cè)量工期，提高工作效率。同時(shí)，簡(jiǎn)化外業(yè)工序和迅速完成也可以使所有的后續(xù)專業(yè)工序更快的完成。

【參考文獻(xiàn)】

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