GPSRTK技術(shù)在地質(zhì)勘查中的應(yīng)用

孟祥成

（新疆維吾爾自治區(qū)有色地質(zhì)勘查局704隊(duì)哈密839000）

GPSRTK技術(shù)在地質(zhì)勘查中的應(yīng)用

孟祥成

（新疆維吾爾自治區(qū)有色地質(zhì)勘查局704隊(duì)哈密839000）

隨著現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展，GPS測(cè)量技術(shù)在普通測(cè)量工作中應(yīng)用廣泛。對(duì)于經(jīng)典測(cè)量來(lái)說(shuō)，GPSRTK技術(shù)具有觀測(cè)站之間無(wú)需通視、提供三維坐標(biāo)、操作簡(jiǎn)便、自動(dòng)化程度高、全天候作業(yè)的特點(diǎn)。因此在現(xiàn)在地質(zhì)工作中得到廣泛的應(yīng)用。

GPSRTK測(cè)量數(shù)據(jù)采集地質(zhì)勘查

1 GPSRTK工作原理

GPSRTK是在兩臺(tái)靜態(tài)型測(cè)量?jī)x器間加上一套無(wú)線電數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)，將相對(duì)獨(dú)立的GPS信號(hào)接收系統(tǒng)連成一個(gè)有機(jī)整體?；鶞?zhǔn)站把接收到的衛(wèi)星數(shù)據(jù)和自身的信息通過(guò)通訊系統(tǒng)傳送到流動(dòng)站，流動(dòng)站本身接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)和基準(zhǔn)站衛(wèi)星數(shù)據(jù)，在流動(dòng)站初始化后，將基準(zhǔn)站的載波觀測(cè)信號(hào)與本身接收的載波觀測(cè)信號(hào)進(jìn)行差分?jǐn)?shù)據(jù)處理，即可實(shí)時(shí)求解得出兩站間的基線值，同時(shí)輸入相應(yīng)的坐標(biāo)，轉(zhuǎn)換參數(shù)和投影參數(shù)，即可實(shí)時(shí)求得實(shí)用的未知三維坐標(biāo)。

2 GPSRTK技術(shù)在地質(zhì)勘查工作中主要應(yīng)用

地質(zhì)勘查工程測(cè)量是地質(zhì)找礦工作的一個(gè)重要組成部分。地質(zhì)勘查工程測(cè)量在地質(zhì)找礦中主要完成物化探測(cè)網(wǎng)測(cè)量、地質(zhì)勘探線及剖面測(cè)量、地質(zhì)工程點(diǎn)測(cè)量及地形測(cè)量等任務(wù)，而GPSRTK技術(shù)可以完成以上的工作內(nèi)容。

2.1 在物化探測(cè)網(wǎng)測(cè)量中應(yīng)用

在物化探工作中，先要布設(shè)物化探測(cè)網(wǎng)，物化探測(cè)網(wǎng)由基點(diǎn)、基線組成。利用GPSRTK的線放樣功能，把基線的兩個(gè)端點(diǎn)輸人到GPSRTK掌上機(jī)，然后利用GPSRTK線放樣方法將基線上的基點(diǎn)布設(shè)到實(shí)地，并將做好的帶有編碼的標(biāo)識(shí)放在實(shí)測(cè)位置上，便于地質(zhì)人員工作。

2.2 在地質(zhì)勘探線、剖面及地質(zhì)工作點(diǎn)中應(yīng)用

在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作的階段性工作中，一般要布設(shè)地質(zhì)勘探線、剖面、探槽和鉆探等地質(zhì)工作，測(cè)量工作的任務(wù)就是把以上工程坐標(biāo)精確的測(cè)定出來(lái)。一般地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作都在山區(qū)，地形比較復(fù)雜、通視條件差，耗費(fèi)大量人力、物力，且效率低，鑒于GPSRTK技術(shù)作業(yè)無(wú)需通視，提供三維坐標(biāo)，精度高定位時(shí)間短的特點(diǎn)，利用GPSRTK點(diǎn)放樣、線放樣功能等，可以完成布設(shè)及采集以上工作的三維坐標(biāo)。

2.3 在地形測(cè)量中應(yīng)用

在地質(zhì)礦產(chǎn)詳查階段，要使用大比例尺地形圖，但地質(zhì)礦產(chǎn)勘查區(qū)域往往都是高山地區(qū)，地形尤其復(fù)雜，若使用常規(guī)測(cè)量?jī)x器工作，通視條件差，需要布設(shè)多個(gè)控制點(diǎn)，野外工作量就會(huì)變得繁重，工作時(shí)間長(zhǎng)等缺點(diǎn)。而利用GPSRTK技術(shù)就可以解決以上問(wèn)題，其測(cè)定點(diǎn)位坐標(biāo)時(shí)無(wú)需通視，工作人員一個(gè)以上就可，利用點(diǎn)測(cè)量就可采集三維坐標(biāo)，精度高時(shí)間短。采集數(shù)據(jù)時(shí)，僅需每人帶著一臺(tái)移動(dòng)站儀器在測(cè)區(qū)進(jìn)行碎部點(diǎn)采集，且每個(gè)點(diǎn)僅需5s通過(guò)電子手薄記錄下三維坐標(biāo)，在點(diǎn)位精度滿足實(shí)際精度要求的情況下，再把采集的數(shù)據(jù)通過(guò)內(nèi)業(yè)，利用電腦南方CASS軟件把地形圖繪制出來(lái)。經(jīng)過(guò)大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，GPSRTK測(cè)量技術(shù)在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查地形測(cè)量中擁有巨大的優(yōu)勢(shì)，改革了傳統(tǒng)測(cè)量模式，比常規(guī)的測(cè)量技術(shù)點(diǎn)位的選擇更為靈活，大大縮短了作業(yè)時(shí)間，且節(jié)省了70%～80%的外業(yè)費(fèi)用。

3 RTK精度分析

3.1 影響RTK定位精度的主要因素

影響GPSRTK定位誤差從誤差來(lái)源講，一般可分為三種：（1）與衛(wèi)星有關(guān)的誤差，即衛(wèi)星星歷誤差、衛(wèi)星鐘誤差和相對(duì)論效應(yīng)。星歷誤差除了跟蹤系統(tǒng)的質(zhì)量和星歷預(yù)報(bào)間隔影響，由于美國(guó)政府的SA技術(shù)，也引入了大量的人為誤差。（2）與信號(hào)傳播有關(guān)的誤差，即電離層折射、對(duì)流層折射和多路徑誤差。電離層折射大小取決于觀測(cè)條件和信號(hào)頻率；對(duì)流層折射產(chǎn)生的誤差的大小取決于外接條件（氣候、氣壓、濕度等）；多路徑誤差是經(jīng)過(guò)某些物體表面發(fā)射后到達(dá)接收機(jī)的衛(wèi)星信號(hào)，將和直接來(lái)自衛(wèi)星的信號(hào)疊加進(jìn)入接收機(jī)，使測(cè)量產(chǎn)生了系統(tǒng)誤差。該誤差的大小取決于測(cè)站周圍的環(huán)境和接收機(jī)天線的性能。（3）與接收機(jī)有關(guān)的誤差，即接收機(jī)鐘的誤差和接收機(jī)的位置誤差。接收機(jī)鐘的誤差大小主要取決于鐘的質(zhì)量，和使用環(huán)境也有一點(diǎn)的關(guān)系。接收機(jī)的位置誤差在進(jìn)行衛(wèi)星定軌時(shí)，接收機(jī)天線的相位中心是已知值，它們的誤差將定軌的結(jié)果產(chǎn)生系統(tǒng)誤差。

3.2 作業(yè)精度保障

為保證GPSRTK定位精度準(zhǔn)確，滿足工作要求，進(jìn)行野外作業(yè)時(shí)，基準(zhǔn)站盡量設(shè)在視野開(kāi)闊的較高位置，適當(dāng)提高基準(zhǔn)站發(fā)射天線高度；聯(lián)測(cè)控制點(diǎn)，與國(guó)家已建成的GPS網(wǎng)點(diǎn)、三角網(wǎng)點(diǎn)或在礦區(qū)已建設(shè)的滿足精度的GPS點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測(cè)。要求數(shù)量盡量多且圖形強(qiáng)度高；根據(jù)衛(wèi)星星歷預(yù)報(bào)，選擇適當(dāng)時(shí)段進(jìn)行測(cè)量；適當(dāng)?shù)难娱L(zhǎng)時(shí)間在布設(shè)點(diǎn)上測(cè)量，保證移動(dòng)站天線桿氣泡對(duì)中并確保固定解采集數(shù)據(jù)；在作業(yè)區(qū)工作范圍要控制好，移動(dòng)站離基準(zhǔn)站過(guò)遠(yuǎn)就會(huì)大大的影響精度，可采用中繼站電臺(tái)或定向天線的方法；作業(yè)人員采集數(shù)據(jù)時(shí)要嚴(yán)格按照規(guī)范操作，確保采集的數(shù)據(jù)精度準(zhǔn)確。

4 GPSRTK外業(yè)工作中的注意事項(xiàng)

GPSRTK其性能具有可靠性，定位精度高時(shí)間短等特點(diǎn)，在野外地質(zhì)工程測(cè)量工作有以下兩點(diǎn)注意事項(xiàng)：

4.1 基準(zhǔn)站工作時(shí)注意事項(xiàng)

基準(zhǔn)站應(yīng)設(shè)置在工作區(qū)地勢(shì)視野開(kāi)闊，周圍無(wú)信號(hào)反射物的地方，盡量避開(kāi)交通要道，無(wú)過(guò)往行人干擾；離通訊塔、微波塔等大型電磁發(fā)射源200m以上，高壓線、通訊線50m以上；移動(dòng)站作業(yè)時(shí)，基準(zhǔn)站不許移動(dòng)或者關(guān)機(jī)，若移動(dòng)關(guān)機(jī)需從新校正，連接蓄電池電源時(shí)需注意電池正負(fù)極。

4.2 移動(dòng)站工作時(shí)注意事項(xiàng)

（1）基準(zhǔn)站和移動(dòng)站的各項(xiàng)參數(shù)設(shè)置必須保持一致；

（2）移動(dòng)站作業(yè)前先檢查儀器內(nèi)存能否滿足工作要求，電池是否充足；

（3）為滿足GPSRTK精度要求，最好有3個(gè)以上平面控制點(diǎn)進(jìn)行校正，而且精度要均等，均勻分布在測(cè)區(qū)周圍，如果用兩個(gè)點(diǎn)校正，注意尺度要接近于1；

（4）在數(shù)據(jù)采集時(shí)要保證天線桿垂直和坐標(biāo)是固定解。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，測(cè)繪科學(xué)技術(shù)不斷的革新，而GPSRTK技術(shù)不受地形復(fù)雜，通視條件差等惡劣環(huán)境影響，有作業(yè)范圍廣，測(cè)量人員少，速度快精度高，成本低，效率高等優(yōu)點(diǎn)，GPSRTK測(cè)繪技術(shù)必將為我國(guó)的地質(zhì)勘查及其他的工程領(lǐng)域創(chuàng)造更大的貢獻(xiàn)。

[1]喬仰文，趙長(zhǎng)勝，夏春林，徐信軍，等.GPS衛(wèi)星定位原理及其在測(cè)繪中的應(yīng)用[M]教育科學(xué)出版社，2003.

[2]南方測(cè)繪儀器公司CASS9.0用戶手冊(cè)[Z].

收稿：2015-03-09

10.16206∕j.cnki.65-1136∕tg.2015.06.009