地質(zhì)勘察測繪中GPS—RTK技術(shù)優(yōu)勢及應(yīng)用的研究

郭文龍

摘要：近百年來，地質(zhì)勘察一直被我國科學(xué)家們所重視，而他們也一直致力于研究關(guān)于地質(zhì)工程中的先進技術(shù)，GPS—RTK是地質(zhì)勘察測繪中的一種新的常用測量技術(shù)。本文通過闡釋GPS—RTK技術(shù)在地質(zhì)勘察測繪中的優(yōu)勢，以及它在地質(zhì)工程中的應(yīng)用，對同行的工作具有十分重要的參考價值。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)勘察；GPS—RTK技術(shù)；優(yōu)勢及應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)不斷地進步，現(xiàn)代的地質(zhì)工程涉及的范圍越來越廣，地質(zhì)勘察使用的技術(shù)與設(shè)備也不斷更新，越來越方便，快捷，簡單，先進。而GPS—RTK技術(shù)的出現(xiàn)是GPS應(yīng)用的重大里程碑。它的出現(xiàn)為地質(zhì)工程放樣、地形測圖，各種控制測量帶來了新的曙光，極大地提高了外業(yè)作業(yè)的效率。GPS—RTK技術(shù)利用現(xiàn)代先進科技技術(shù)，由地理信息的信息化管理而研發(fā)。它采用了載波相位動態(tài)時差分方法，能夠在野外實時得到厘米級定位精度的測量方法。GPS—RTK技術(shù)的應(yīng)用簡化了測繪工程的傳統(tǒng)測繪程序，極大地減少了地質(zhì)工作人員在地質(zhì)工程中進行地質(zhì)勘察測繪時的工作量。下面介紹GPS—RTK技術(shù)的優(yōu)勢。

1. GPS—RTK技術(shù)的原理

RTK技術(shù)是建立在實時處理兩個測站的載波相位基礎(chǔ)上的。使用差分法將基準(zhǔn)站獲得的載波相位發(fā)送給流動站進行求差解計算坐標(biāo)，是GPS—RTK技術(shù)的工作依據(jù)。GPS—RTK技術(shù)能實時提供觀測點的三維坐標(biāo)，并達(dá)到厘米級的高精度。它的工作原理是在基準(zhǔn)站安置一臺GPS雙頻接收機，對所有可見的GPS衛(wèi)星進行連續(xù)觀測，然后在連續(xù)觀測后將所得信息進行處理，再和基準(zhǔn)站自身的信息通過無線電傳輸實時傳送出去。GPS接收機上不僅接收衛(wèi)星信號外，同時還接收基準(zhǔn)站發(fā)來的數(shù)據(jù)信息，然后通過儀器內(nèi)置軟件實時解算出三維坐標(biāo)信息及其精度信息。

地質(zhì)測繪是為進行地質(zhì)調(diào)查、礦產(chǎn)勘查及其成果圖件的編制所涉及的全部測繪工作的總稱，受到廣大工程技術(shù)人員的歡迎GPS—RTK技術(shù)憑借自身的獨特的優(yōu)勢，將工程測繪的作業(yè)強度及生產(chǎn)成本大大降低。我們有理由相信，隨著移動通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)RTK等新技術(shù)在GP—SRTK測量工作中的應(yīng)用，GPS—RTK將擁有更廣的發(fā)展前景。

2. 地質(zhì)勘察測繪中GPS—RTK技術(shù)的優(yōu)勢

GPS—RTK技術(shù)最顯著的特點是直觀快捷和精確度高。實時觀測、記錄，使用測量數(shù)據(jù)避免進行不必要的復(fù)雜的平差計算；精確度高的表現(xiàn)是測量精確級別能達(dá)到厘米，其成果遠(yuǎn)高于導(dǎo)航型手持機的測量精度。不夸張地說除高等級控制測量外，所有測量工作的需要GPS—RTK技術(shù)都能滿足。

2.1 RTK自動化程度高

RTK作業(yè)自動化、集成化程度高，又有強大的測繪功能。它可以適用于各種各樣的測繪內(nèi)、外業(yè)。RTK流動站利用內(nèi)置安裝的軟件遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，不需要人工干預(yù)也可以自動實現(xiàn)多種測繪功能。相較以前需要事后進行解算才能獲得厘米級的精度的低效測量方法，RTK是能夠在野外實時得到厘米級定位精度的測量方法。使用傳統(tǒng)地籍測量方法的弊端是的測量誤差會隨著流動站與基準(zhǔn)站間的距離的增加而增大，但顯然，GPS-RTK技術(shù)不存在這一缺陷。

2.2 作業(yè)效率高

我們知道那些越積越多的老舊儀器以及低效的老技術(shù)早已高速生產(chǎn)的號召相背離，這些投入多產(chǎn)出少的工作模式早已被社會大生產(chǎn)所摒棄。在一般的地形地勢下，高質(zhì)量的RTK設(shè)站一次即可測完10km半徑左右的測區(qū)，GPS—RTK技術(shù)與傳統(tǒng)的全站儀光電測距、經(jīng)緯儀視距相比，它不僅降低了地質(zhì)測繪工作的難度，同時還提高了其數(shù)據(jù)及圖形的精確程度。這將大大減少傳統(tǒng)測量所需的控制點數(shù)量和測量儀器的“搬站”次數(shù)。更值得一提的是，完成該操作，只需一名工作人員即可，且勞動強度低，這將大大節(jié)省工作成本的同時也滿足了提高了測量效率的需求。

2.3 操作簡便、數(shù)據(jù)處理能力強，可勝任各種測繪

傳統(tǒng)測量儀器如全站儀，它在多次搬站后，往往會出現(xiàn)誤差累積的狀況。通俗來說就是搬的次數(shù)越多，累積的誤差越大。傳統(tǒng)儀器受通視條件、能見度、氣候、季節(jié)、地形、建筑物等因素的影響和限制大，但流動站利用內(nèi)裝式軟件控制系統(tǒng)，無需人工干預(yù)便可自動實現(xiàn)多種測繪功能，因此RTK技術(shù)只需求滿足“電磁波通視”和對天基本通視亮點便可正常、輕松地進行快速的高精度定位作業(yè)。輔助測量工作的減少，不僅盡可能地避免了人為誤差，更保證了作業(yè)精度。

3. 地質(zhì)工程測量工作中GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用

地質(zhì)工程的每一環(huán)節(jié)都與地質(zhì)工程測量所得的數(shù)據(jù)信息緊密聯(lián)系。GPS-RTK技術(shù)在地質(zhì)工程測量過程中具有很大的優(yōu)勢。在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，地質(zhì)勘探測繪是地址工程中的一項基礎(chǔ)性工作。GPS-RTK技術(shù)改變了傳統(tǒng)的測量模式，完成厘米級精度定位，給測繪工作帶來了革命性的變化，極大地提高了工作效率。當(dāng)然GPS-RTK技術(shù)還存在極大的發(fā)展空間，繼續(xù)技術(shù)探索與實踐可以使得此項技術(shù)更為成熟，也必將發(fā)揮更大的功效。

3.1 測量地形

使用GPS-RTK技術(shù)能極大地減少使用傳統(tǒng)測量方法半儀器法帶來的麻煩。在地形條件相對較好的情況下便可直接運用GPS-RTK技術(shù)采集需要的測量數(shù)據(jù)。也許你會問，在地形條件不是很好的情況下又該怎樣進行測量工作呢？答案很簡單，我們只需將GPS-RTK技術(shù)與全站儀等其他測量儀器配合使用，也能采集我們需要的測量數(shù)據(jù)。

3.2 控制測量

使用PS—RTK技術(shù)進行控制測量的三個運用表現(xiàn)在地質(zhì)工程點測、礦區(qū)控制測量和勘探線剖面測量。

相比于傳統(tǒng)的地質(zhì)勘探點的定位測量，GPS-RTK技術(shù)更省時省力，但在測量過程中必須將建筑物本身的幾何關(guān)系、時刻關(guān)注測量點位的收斂精確度考慮在內(nèi)，以減少由此帶來的誤差。

隨著科學(xué)技術(shù)不斷運用到企業(yè)的生產(chǎn)作業(yè)中，GPS-RTK技術(shù)正逐漸成為礦區(qū)控制測量的主要手段并已經(jīng)逐漸取代了常規(guī)的控制測量技術(shù)。在中小型礦區(qū)生產(chǎn)作業(yè)中，運用GPS-RTK定位技術(shù)完全可以達(dá)到礦區(qū)控制測量的精度要求。

綜合了檢測、計算和放樣等功能的GPS-RTK測量技術(shù)具有的獨特優(yōu)勢，該技術(shù)在剖面測量時不僅能夠保證觀測地形點的高程的精確度，也可以保證所測點在設(shè)計剖面線上不會發(fā)生偏移。

3.4 影響GPS-RTK技術(shù)測量的因素

一般說來，操作上的失誤或者技術(shù)問題是嚴(yán)重地影響到地質(zhì)測量的結(jié)果的主要因素，因此，GPS-RTK技術(shù)對測繪工作人員的要求更為嚴(yán)格。除此之外，影響GPS-RTK技術(shù)測量的還有：沒有做到在設(shè)置基準(zhǔn)站是很好地遠(yuǎn)離強電磁場的干擾源和面積的信號反射物體或遮擋物。只有在設(shè)置移動站時的各項參數(shù)指標(biāo)和基準(zhǔn)站的保持一致，兩站之間才能保持?jǐn)?shù)據(jù)的鏈接，以確保數(shù)據(jù)輸入的準(zhǔn)確度。通常解決這個問題的最佳方法是在檢測范圍內(nèi)尋找分布比較均勻并且已知的控制點來進行檢核。

3.5 GPS-RTK的測量誤差中誤差分析

在GPS-RTK的測量誤差中誤差主要分為兩種：同距離誤差以及同測站誤差。該類誤差可以借助于校正等有效措施來減小與。一般做好：保持基準(zhǔn)站和移動站的各項參數(shù)設(shè)置一致、保持兩站數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)冀K連接、保持對移動站設(shè)置輸入數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、保持線放樣的合理線上偏移距四個“保持”。另外，在遇到復(fù)雜地形而產(chǎn)生的偏移過大時應(yīng)迅速設(shè)立警告標(biāo)志以保證地質(zhì)工作人員準(zhǔn)確到達(dá)搶救地點。

4. 結(jié)論

總而言之，GPS-RTK技術(shù)以其獨特的技術(shù)優(yōu)勢已經(jīng)贏得了工程測繪技術(shù)工作者們的廣泛贊譽。隨著我國地質(zhì)勘探業(yè)的迅速崛起和GPS-RTK技術(shù)日益更新，GPS技術(shù)仍會是主導(dǎo)工程測繪領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊。同時，隨著技術(shù)革命的推進，GPS-RTK技術(shù)的功能將會變得愈加強大。我們要堅信，越來越高級、智能的GPS設(shè)備將會不斷地出現(xiàn)在人們的視線中。GPS-RTK技術(shù)仍有極大的發(fā)展空間，對GPS-RTK技術(shù)探尋的腳步不應(yīng)停止在當(dāng)下，只有對其進行不斷深入的研究，此項技術(shù)才會發(fā)揮更大的功效。

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