地質(zhì)工程測量中GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用

【摘要】我國的經(jīng)濟以及社會一直在持續(xù)的發(fā)展，地質(zhì)工程測量在地質(zhì)勘探領(lǐng)域當(dāng)中占據(jù)非常重要的地位，同時，地質(zhì)工程測量的發(fā)展也具備較大的挑戰(zhàn)，對于各級地質(zhì)部門來講，尤其是GPS-RTK在地質(zhì)工程測量當(dāng)中的具體應(yīng)用，為地質(zhì)工業(yè)開辟了一種全新的領(lǐng)域。在地質(zhì)工程當(dāng)中，地質(zhì)工程測量部門在應(yīng)用新的工程測量技術(shù)時將會面臨更加嚴峻的挑戰(zhàn)。本篇文章主要對地質(zhì)工程測量中的GPS-RTK技術(shù)進行簡單地介紹，希望可以給大家?guī)ヒ恍﹩l(fā)。

【關(guān)鍵詞】地質(zhì)工程測量;精度;GPS-RTK;工程測量技術(shù)

近些年來，為了鼓勵更多的資源項目得到開發(fā)以及應(yīng)用，我國一定要不斷的增加對地質(zhì)勘探的具體資本投資。傳統(tǒng)的測繪方法在工作效率方面是比較低的，無法更好的和測繪需求相適應(yīng)。其已經(jīng)被市場逐漸的淘汰，GPS-RTK測繪技術(shù)憑借其自身的成熟性、穩(wěn)定性、以及全天候型、使得地質(zhì)勘探工程測量的效率得到了大大的提高，并且被非常廣泛的進行使用。

1、RTK基本工作原理

工作原理（圖1 ）是將一臺接收機作為基準(zhǔn)站，另一臺或幾臺接收機置于載體（稱為流動站）上，基準(zhǔn)站和流動站同時接收同一時間、同一GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號，基準(zhǔn)站所獲得的觀測值與已知位置信息進行比較，得到GPS差分改正值。然后，將所得的改正值通過無線電數(shù)據(jù)鏈電臺及時傳遞給共視衛(wèi)星的流動站精化其GPS觀測值，從而得到經(jīng)差分改正后流動站較準(zhǔn)確的實時位置。RTK系統(tǒng)主要由基準(zhǔn)站接收機、數(shù)據(jù)鏈及移動接收機三部分組成。它是利用2臺以上GPS接收機同時接收衛(wèi)星信號，其中一臺安置在已知坐標(biāo)點上作為基準(zhǔn)站，另一臺用來測定移動站（未知點）的坐標(biāo)?；鶞?zhǔn)站根據(jù)該點的準(zhǔn)確坐標(biāo)求出其他衛(wèi)星的距離改正數(shù)并將這一改正數(shù)發(fā)給移動站，移動站根據(jù)這一改正數(shù)來改正其定位結(jié)果，從而大大提高定位精度。它能夠?qū)崟r地提供測站點指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果，并達到厘米級精度。

圖1RTK基本工作原理

2、RTK的技術(shù)特點

2.1全天候工作

RTK測量技術(shù)僅僅的需要滿足“電磁波可見性”的具體要求，而不需要基準(zhǔn)站以及移動臺的光學(xué)通視。與傳統(tǒng)的測量技術(shù)相比較，RTK測量技術(shù)不會受到氣候，季節(jié)，能見度以及視覺條件的影響。在某些難以使用傳統(tǒng)技術(shù)實施操作的區(qū)域當(dāng)中，只要能夠滿足RTK技術(shù)的一些基本工作條件，就可以實施全面以及精確的測量[1]。

2.2準(zhǔn)確的定位

RTK技術(shù)在測量的過程當(dāng)中具備比較高效的定位精度，并且數(shù)據(jù)信息相對來講比較的安全以及可靠。當(dāng)工作半徑處在4km以內(nèi)時，RTK技術(shù)的平面精度以及平面標(biāo)高可以精確到厘米級。

2.3工作效率高

使用RTK技術(shù)，可以一次施測到幾公里的相關(guān)測量區(qū)域，有效地降低了測量過程當(dāng)中測量儀器遷站以及測量控制點分級控制的次數(shù)。通常情況下，在電磁波的環(huán)境之下，工人只需要花費幾秒鐘即可以獲得坐標(biāo)點。使用RTK技術(shù)可以降低人員的勞動強度，加快工作的速度，并降低一些不必要的支出。

2.4易于操作

RTK技術(shù)相對來講非常的易于操作，設(shè)置之后，就可以在步行以及測量時獲得測量的具體坐標(biāo)并放樣相應(yīng)的結(jié)果。RTK在數(shù)據(jù)處理方面具備非常強大的作用，其不僅可以實施數(shù)據(jù)輸入，轉(zhuǎn)換，存儲以及讀取等，還可以及時的與計算機或者其他的一些測量儀器完成通信[2]。

3、具體應(yīng)用

3.1測繪意義

地質(zhì)勘測指的是所有從事礦物勘探、地質(zhì)勘測以及成果匯編的一種勘測工作的總稱。它主要包含：地質(zhì)剖面測量，地質(zhì)點測量，物化探測量，礦區(qū)地形測量，礦區(qū)控制測量，勘探網(wǎng)絡(luò)布局測量，礦井勘探工程測量，勘探工程定位測量，井探工程測量，露天開采采礦測量，穿透測量以及地表運動觀測等等。隨著我國的現(xiàn)代化測繪技術(shù)一直在持續(xù)的擴展，逐漸的告別了舊儀器，舊技術(shù)以及舊設(shè)備，衛(wèi)星定位技術(shù)（GPS）的使用不僅大大的降低了地質(zhì)勘測以及制圖的難度，而且還使得其數(shù)據(jù)以及圖形的準(zhǔn)確性得到大大的提高。但是，具備高科技含量的新技術(shù)也給地質(zhì)勘測行業(yè)帶來了非常大的挑戰(zhàn)，無論是設(shè)備的工作條件還是技術(shù)人員的具體綜合技術(shù)都需要具備較高的要求。在地質(zhì)勘測當(dāng)中，GPS衛(wèi)星屬于已知點，只要它們可以接收到相應(yīng)的衛(wèi)星信號，就可以很好的測量三維坐標(biāo)。由于快速的GPS測量沒辦法和工程測量所需的精度相適應(yīng)，因此在某個點重復(fù)性的測量需要花費比較長的時間（大致為12-24小時），并且按照衛(wèi)星時間調(diào)整所獲得的多個坐標(biāo)，被稱之為靜態(tài)[3]。

3.2 GPS-RTK的應(yīng)用

地質(zhì)勘探工程測繪屬于地質(zhì)工作當(dāng)中比較重要的部分，其主要任務(wù)是為地層結(jié)構(gòu)以及地質(zhì)設(shè)計提供相應(yīng)的測繪數(shù)據(jù)。其次，它是按照地質(zhì)勘探工程設(shè)計相應(yīng)的路線以及地面鋪設(shè)的，進而給出開挖方向以及施工位置;第三，定位工程點，為地質(zhì)報告的編制以及儲量計算提供具體信息。

3.2.1控制測量

工作區(qū)的控制測量一般指的是按照測量區(qū)的具體操作區(qū)域在國家級控制點上完成首級控制。在工作區(qū)域面積不太大的情況之下，可以采用GPS-RTK方法布設(shè)一級以及二級小三角點或者導(dǎo)線點精度能滿足現(xiàn)行《地質(zhì)勘探工程測量規(guī)范》要求。按照GPS-RTK的厘米級精度指標(biāo)，可以更好的和一般區(qū)域的具體控制測量需求相適應(yīng)[4]。

3.2.2地形的具體測量

在地質(zhì)勘探工程要求的大規(guī)模地形制圖工作中，如果地形條件比較良好，（主要指的是高度差相對比較小，地形切割不劇烈，無線連接比較良好，接收到衛(wèi)星信號以及不存在死角），這樣就可以非常直接的利用GPS-RTK收集測量數(shù)據(jù)。否則，在比較惡劣的地形條件下，RTK-GPS可以與其他的一些測量儀器（比如全站儀）共同使用以完成測量數(shù)據(jù)的收集。無論使用哪種方法，與之前傳統(tǒng)的測量方法相比較，都使得工作效率以及測繪精度大大的提高。

3.2.3工程現(xiàn)場的具體布置

如果對工程點的精度要求比較高，并且導(dǎo)航型手持式GPS無法更好的滿足需求，那么只有使用GPS-RTK可以很好的承擔(dān)這項任務(wù)。我們把設(shè)計項目點的坐標(biāo)輸入到相應(yīng)的手持設(shè)備當(dāng)中，然后利用GPS-RTK放樣功能將點設(shè)置到實地。其他的靜態(tài)測量（比如GPS以及后差分后測量）不具備此種功能，并且無法更好的完成工程點的具體布局任務(wù)。

3.3測量質(zhì)量的具體控制

由于受到各種各樣因素的影響，在利用GPS-RTK技術(shù)實施測量時，出現(xiàn)坐標(biāo)誤差的可能性是比較大的。只能通過降低射程并增加相應(yīng)的回合數(shù)來解決問題。為了保障GPS-RTK技術(shù)具備較大的作用，及時的總結(jié)工作經(jīng)驗是非常必要的，要不斷的總結(jié)相應(yīng)的測量方法，仔細的計算相應(yīng)的測量精度，并且要仔細的編寫測量報告，這樣才會使得GPS-RTK操作方法更加的完整。

3.3.1重復(fù)性的實施測量

在某些測量區(qū)域，由于會受到干擾源的影響，無法更加有效的保障RTK測量的具體質(zhì)量。如果存在過多的誤差，那么就會造成偽值現(xiàn)象的情況變得越來越嚴重，誤差可能會由之前的幾十厘米變?yōu)閹酌住Ｒ虼?，在收集?shù)據(jù)的過程中一定要非常的謹慎?？梢岳闷渌囊恍┮苿优_多次的收集相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，然后判斷觀察質(zhì)量。在移動站重復(fù)收集數(shù)據(jù)的過程當(dāng)中，其可以重復(fù)測量1到2個已測量的點，這樣就可以檢查參考站設(shè)置的正確性。

3.3.2已知點的具體比較

已知的點的比較方法是利用在RTK測量當(dāng)中啟動數(shù)據(jù)的相關(guān)高級控制網(wǎng)絡(luò)。通常情況之下，可以利用GPS靜態(tài)進行獲取，可靠性是非常的高。為了檢查坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的具體參數(shù)，一定要保障RTK測量的準(zhǔn)確性以及已知數(shù)據(jù)輸入的準(zhǔn)確性，可以把已知點輸入到測量鏈當(dāng)中來完成檢查。這種方法的效果非常的明顯，可以在任何情況之下使用。

4、技術(shù)發(fā)展前景

施工單位在實際應(yīng)用RTK測量技術(shù)的過程中，總結(jié)出了該技術(shù)的實際應(yīng)用價值。首先，GPS-RTK測量在20km內(nèi)的點位平面標(biāo)稱精度可以達到±3cm，完全能夠滿足Ⅰ級導(dǎo)線點的要求，所以GPS-RTK測量可以適用于I級以下的導(dǎo)線點技術(shù)要求。目前，該技術(shù)有著良好的發(fā)展前景，不僅可以用于城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)當(dāng)中，還可以在礦業(yè)開采工作以及國土資源調(diào)查等眾多領(lǐng)域當(dāng)中應(yīng)用。因此，現(xiàn)階段相關(guān)技術(shù)人員正在不斷總結(jié)自身的工作經(jīng)驗，研究優(yōu)化工作流程，創(chuàng)新技術(shù)操作方法的可行措施。目的是降低GPS-RTK測量技術(shù)的操作難度，讓各個施工單位都能將該技術(shù)應(yīng)用于前期工程測量測繪的環(huán)節(jié)中，進而推動我國施工行業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展。

結(jié)語：

總之，地質(zhì)工程測量屬于地質(zhì)勘探當(dāng)中非常重要的內(nèi)容，在這個過程中不可以忽視GPS-RTK技術(shù)的具體應(yīng)用。盡管GPS-RTK技術(shù)在應(yīng)用的過程中存在一定程度的缺陷，但是總體來講，這種技術(shù)的測量精度是非常的高，操作比較的簡單，可以使得操作效率得到有效的提高。因此，一定要充分的重視GPS-RTK技術(shù)，重視研究以及開發(fā)力度，不斷的對GPS-RTK技術(shù)進行加強，促進地質(zhì)工程測量工作的具體轉(zhuǎn)型，進一步促進我國地質(zhì)勘探業(yè)的發(fā)展。

參考文獻：

[1]馬永芳，姚書磊.GPS-RTK技術(shù)在地質(zhì)工程測量中的應(yīng)用[J].世界有色金屬，2017（16）：46+48.

[2]趙樹梅.地質(zhì)工程測量中的GPS-RTK工程測量技術(shù)簡析[J].華北國土資源，2015（06）：71-72.

[3]李峰.GPS-RTK技術(shù)在土地整理工程測量中的應(yīng)用[J].河南科技，2018（15）：125-126.

[4]雷謹魁.探究GPS-RTK工程測量技術(shù)在煤礦整裝勘查中的應(yīng)用[J].山東工業(yè)技術(shù)，2018（09）：87.

作者簡介：

林健（1963.01-），男，漢族，湖南長沙人，工程師，主要從事測繪工作。