GPS-RTK測量技術(shù)在地質(zhì)勘查中的應(yīng)用探討

滿 昌

（天津華北地質(zhì)勘查總院，天津 300000）

地質(zhì)調(diào)查工程需要完成大量的測量工作。與傳統(tǒng)的模式測量方法相比，如需要使用全站儀，水平儀和經(jīng)緯儀來完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集工作，在現(xiàn)場收集的數(shù)據(jù)上繪制準(zhǔn)確的地形圖。勞動強(qiáng)度大，需要大量的物質(zhì)和人力，因此測繪行業(yè)如何才能達(dá)到現(xiàn)代化和數(shù)字化發(fā)展的水平[1]。傳統(tǒng)的地質(zhì)調(diào)查和調(diào)查通常基于控制點(diǎn)，使用角度測量網(wǎng)，邊緣測量網(wǎng)，角網(wǎng)，執(zhí)行傳統(tǒng)方法，如金屬絲網(wǎng)，線性鎖定和角度測量（測量邊緣）[2]。采用傳統(tǒng)的測量方法，點(diǎn)的位置必須滿足一定的觀察條件，并受天氣和時(shí)間的限制。本文介紹了GPS-RTK技術(shù)的工作原理，技術(shù)優(yōu)勢，在地質(zhì)勘探中的應(yīng)用及其在實(shí)際應(yīng)用中的主要問題。深入探討GPS-RTK測量技術(shù)在地質(zhì)勘探中的應(yīng)用。

1 GPS-RTK測量技術(shù)工作原理

GPS-RTK（Global Position System - Real Time Kinematic）實(shí)時(shí)動態(tài)測量-定位技術(shù)是基于載波相位觀測值的實(shí)時(shí)動態(tài)GPS定位技術(shù)，它是GPS測量技術(shù)發(fā)展的新突破，可以在指定的坐標(biāo)系中實(shí)時(shí)提供測量站的三維定位結(jié)果。并達(dá)到厘米級精度。GPS-RTK系統(tǒng)包括基站，流動站和通信系統(tǒng)。在流動站初始化完成之后，將接收的參考站信息發(fā)送到控制器，并且利用自身接收的載波觀測信號對參考站的載波觀測信號進(jìn)行差分處理。兩個(gè)站點(diǎn)之間的基線值可以實(shí)時(shí)求解，并且可以輸入相應(yīng)的坐標(biāo)，投影參數(shù)和轉(zhuǎn)換參數(shù)，并且可以實(shí)時(shí)獲得未知點(diǎn)坐標(biāo)。

2 GPS-RTK測量技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

GPS-RTK測量技術(shù)在實(shí)際的工程測量領(lǐng)域具有顯著的自身技術(shù)優(yōu)勢，其主要優(yōu)勢點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①較短的測量耗時(shí)。GPS技術(shù)在當(dāng)今可見發(fā)展的趨勢下也取得了長足的進(jìn)步，不論從理論和實(shí)踐技術(shù)上。而GPS-RTK測量作為GPS技術(shù)中的先頭技術(shù)，其測量耗時(shí)也在逐漸縮短。常規(guī)的靜態(tài)式定位測量所需耗時(shí)一般在20分鐘左右，而新型的動態(tài)式定位測量所需一般耗時(shí)僅需幾秒鐘。②較高的測量精度。相對常規(guī)GPS測量技術(shù)通常具有較高測量精度的GPSRTK技術(shù)，是其區(qū)別于常規(guī)測量技術(shù)而廣泛應(yīng)用于地質(zhì)勘探領(lǐng)域的至關(guān)重要的一點(diǎn)。③無需多站點(diǎn)之間的直接視圖。通常常規(guī)傳統(tǒng)的測量技術(shù)都需要不同測量站點(diǎn)之間的直接視圖，而GPS-RTK測量技術(shù)則無需此視圖要求，大大增加了測量便捷性。

3 GPS-RTK測量技術(shù)在地質(zhì)勘查領(lǐng)域中的實(shí)際應(yīng)用概述

通常GPS-RTK測量技術(shù)可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)地質(zhì)勘查技術(shù)領(lǐng)域中的測量效率低、測量精密度小等技術(shù)缺陷。尤其近年來，該技術(shù)突飛猛進(jìn)式的發(fā)展，使得其在地質(zhì)勘查領(lǐng)域中的實(shí)際應(yīng)用更加廣泛。其主要應(yīng)用場景如下：

（1）地質(zhì)工程放樣。在地質(zhì)勘探工作中經(jīng)常遇到鉆探，挖溝和地球物理勘探，但通常采礦區(qū)的地形相對陡峭。復(fù)雜的地形對于放樣工作極其危險(xiǎn)并且需要很長時(shí)間。相對于常規(guī)的測量技術(shù)，GPS-RTK測量技術(shù)能有效的根據(jù)地質(zhì)地形的特點(diǎn)完善工作條件，有效的減少工作人員遭遇環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的可能。

（2）圖根控制測量。在地質(zhì)勘測測量過程中，繪制平面圖時(shí)必須在圖紙上繪制控制點(diǎn)。這些控制點(diǎn)是圖的根點(diǎn)，后續(xù)的測量和映射工作應(yīng)該基于加密映射的根點(diǎn)。因此，確保根點(diǎn)的準(zhǔn)確性對于地質(zhì)勘探和測量具有重要意義。

（3）地形測量?；诘匦蔚默F(xiàn)實(shí)情景來考慮實(shí)際的繪圖比例，如1：1000，1：2000，或1：5000等，這是常規(guī)測量技術(shù)存在的地形依懶性的缺陷。然而實(shí)際測量中比例越大，測量精度越低。

（4）剖面測量。常規(guī)的剖面測量技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)像GPSRTK測量技術(shù)具備的在輪廓測量工作中“測量”和“計(jì)算”工作的同步進(jìn)行，這是GPS-RTK測量技術(shù)在剖面測量工作中具備的用以提高工作效率技術(shù)優(yōu)勢之一。

4 GPS-RTK測量技術(shù)應(yīng)用問題討論

雖然GPS-RTK現(xiàn)場操作具有高速和高精度的優(yōu)點(diǎn)，但它也受到一系列技術(shù)和觀察條件的影響，并且具有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。由于缺乏必要的檢查條件，如果測量操作員的操作錯(cuò)誤或某些技術(shù)問題處理不當(dāng)，將對測量結(jié)果產(chǎn)生嚴(yán)重影響。因此，RTK對測量算子的要求高于GPS靜態(tài)測量。主要的應(yīng)用問題如下：

（1）GPS-RTK測量誤差來源和精度分析：RTK測量誤差包括距離和測量站相關(guān)的誤差。距離相關(guān)的誤差包括電離層誤差，對流層誤差和軌道誤差，它們隨著從移動臺到基站距離的增加而增加。因此，在RTK測量期間應(yīng)限制操作半徑。與傳統(tǒng)的經(jīng)緯儀視距和全站儀相比，GPS-RTK技術(shù)可以顯著提高地質(zhì)勘探工程的測量精度。

（2）基準(zhǔn)站和移動站的設(shè)置：①地質(zhì)工程測量中基站的設(shè)置必須遠(yuǎn)離各種強(qiáng)電磁干擾源；②基站天線和移動臺天線之間沒有大的障礙物（如高層建筑物，山脈等），天線應(yīng)設(shè)置得更高；③基站周圍不應(yīng)有明顯的大面積信號反射（如大型建筑物，大面積水域等）。

請?zhí)貏e注意移動臺設(shè)置中的以下幾點(diǎn)：①坐標(biāo)參數(shù)的選擇對測量精度有很大影響，因此基站和移動臺的參數(shù)設(shè)置必須一致；②移動臺應(yīng)始終保持與基站的數(shù)據(jù)鏈路的連接。③在建立移動臺時(shí)必須注意居中和輸入數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；④山區(qū)存在不同程度的海拔異常，因此在關(guān)節(jié)測量區(qū)域必須有盡可能多的高水平控制點(diǎn)。加強(qiáng)檢查，有效降低測量結(jié)果的高程異常精度。

5 結(jié)語

本文通過對GPS-RTK技術(shù)的分析，簡要介紹了GPSRTK技術(shù)的工作原理，闡述了GPS-RTK的技術(shù)優(yōu)勢及其在地質(zhì)勘探中的應(yīng)用。最后討論了GPS-RTK技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)注意的主要問題。總之，GPS-RTK可有效改變傳統(tǒng)測量工作的缺點(diǎn)，縮短地質(zhì)工程測量的運(yùn)行時(shí)間，降低勞動強(qiáng)度，提高測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，大大提高測繪行業(yè)的自動化建設(shè)水平。