RTK 技術(shù)在地質(zhì)礦產(chǎn)勘察測量中的應(yīng)用

張長樹，汪 濤，薛玉峰

（安徽省煤田地質(zhì)局第二勘探隊，安徽 蕪湖 241000）

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和快速發(fā)展，地質(zhì)礦產(chǎn)勘察測量工作在具體展開中，要與新時期背景下的各種先進(jìn)技術(shù)手段進(jìn)行結(jié)合，以此來打破傳統(tǒng)地質(zhì)勘測方式的局限性和單一性。傳統(tǒng)形式下的地質(zhì)礦產(chǎn)勘察測量工作在具體展開中，通常情況下都是在整個預(yù)查階段展開測量，對一條基線或者一級、二級的導(dǎo)線網(wǎng)進(jìn)行測量，將其作為獨(dú)立網(wǎng)。這也是保證地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工程能夠?qū)崿F(xiàn)有效布置的前提條件，在整個地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作的具體普查階段，要與逐級布設(shè)的基本原則進(jìn)行結(jié)合，對三角控制網(wǎng)進(jìn)行合理的布設(shè)。緊接著要對測量的碎部點進(jìn)行合理設(shè)置，通常地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作的地形相對比較復(fù)雜，同時通視條件上相對比較差。在日常工作時，對于人力以及物力等各方面資源的消耗普遍比較大?，F(xiàn)今GPS 技術(shù)的整體發(fā)展形勢相對比較良好，RTK測量技術(shù)逐漸成熟，在整個社會中的應(yīng)用范圍越來越廣。RTK平面實時定位技術(shù)在具體應(yīng)用時，具有操作簡便以及高精度的優(yōu)勢特點。同時自動化水平相對比較高，并不會受到時空等各種因素條件的限制影響。所以能夠在實踐中實現(xiàn)快速有效的測量，有利于保證測量工作的整體效率和質(zhì)量得到有效提升。

1 RTK技術(shù)工作原理

1.1 工作原理

RTK 定位技術(shù)在具體應(yīng)用時，是在載波向外觀測值的基礎(chǔ)上實現(xiàn)實時有效的動態(tài)定位技術(shù)手段之一。該技術(shù)在具體應(yīng)用時，能夠提供測站點，在具體的坐標(biāo)系當(dāng)中以三維定位的結(jié)果呈現(xiàn)出來，在精度方面具有一定的優(yōu)勢特點，能夠達(dá)到厘米級的精度標(biāo)準(zhǔn)要求。在RTK 作業(yè)模式的影響下，基準(zhǔn)站通常情況下可以直接以數(shù)據(jù)鏈為基礎(chǔ)，對其相關(guān)的觀測值以及測站坐標(biāo)信息等全部都進(jìn)行有效的結(jié)合，以直接傳送給相對應(yīng)的流動站。流動站不僅能夠?qū)@些數(shù)據(jù)鏈進(jìn)行有效的接收，同時還可以對GPS觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)合理的采集和整合[1]。在整個系統(tǒng)內(nèi)能夠組成差分觀測值，實施有效的處理流動站、在實踐中可以直接處于一種靜止?fàn)顟B(tài)，根據(jù)實際情況的不同也可以呈現(xiàn)出運(yùn)動狀態(tài)。與RTK 技術(shù)在具體應(yīng)用時的情況進(jìn)行結(jié)合，發(fā)現(xiàn)該技術(shù)在實踐中主要是針對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，同時還可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)在傳輸時的有效性和穩(wěn)定性。如圖1 所示。

圖1 RTK 技術(shù)工作原理示意圖

1.2 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

RTK 測量技術(shù)在具體應(yīng)用時。主要是將WGS84 系統(tǒng)作為基礎(chǔ)。RTK 測量時，要保證其他坐標(biāo)體系的有效性，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換。在整個坐標(biāo)轉(zhuǎn)換時，轉(zhuǎn)換參數(shù)的控制方面，通常應(yīng)當(dāng)采用三點以上的兩套坐標(biāo)系。利用Molodenky 等一系列經(jīng)典模型，能夠?qū)崿F(xiàn)對GPS 軟件的求解處理，或者以自行編制的方式對參數(shù)軟件進(jìn)行有效的利用。經(jīng)過一系列的測試和鑒定之后，能夠投入到正式使用當(dāng)中。在整個參數(shù)的轉(zhuǎn)換中要與實際情況進(jìn)行結(jié)合，可以利用各種不同類型的模型形式。但是需要注意的一點是，要利用一組全套的參數(shù)展開有針對性的轉(zhuǎn)換，對坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)進(jìn)行操作時，如果參數(shù)轉(zhuǎn)換不準(zhǔn)確勢必會影響2cm-3cm 左右的測量誤差[2]。如果在實踐中，整個轉(zhuǎn)換參數(shù)很難滿足高程精度提出的標(biāo)準(zhǔn)要求，需要對RTK 數(shù)據(jù)展開有針對性的處理。與高程擬合等各種方法進(jìn)行結(jié)合，這樣才能夠保證高程系統(tǒng)對應(yīng)高程數(shù)據(jù)的真實性和有效性。如圖2 所示。

圖2 RTK 技術(shù)實現(xiàn)思路

2 地質(zhì)礦產(chǎn)勘察測量中對RTK技術(shù)的應(yīng)用

2.1 技術(shù)設(shè)備要求

與RTK 技術(shù)的工作原理進(jìn)行結(jié)合分析，發(fā)現(xiàn)該技術(shù)在實際應(yīng)用中主要涉及到的內(nèi)容包括基準(zhǔn)站、流動站以及無線點通信系統(tǒng)。該技術(shù)在應(yīng)用時，最為重要的一點就是要保證數(shù)據(jù)的有效整理和高效傳輸系統(tǒng)。在整體運(yùn)行時，要保證數(shù)據(jù)在整個流動站與基準(zhǔn)站相互之間的高質(zhì)量傳輸。除此之外，該工作在具體展開中，要保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行?，初始情況下對整個模糊度的預(yù)算進(jìn)行求解，同時還要在整個坐標(biāo)移動中逐漸形成一套符合現(xiàn)實要求的計算體系。針對整周模糊度展開運(yùn)算時，通常是以oTF的算法為基礎(chǔ)，該方式在具體應(yīng)用時的主要原理是將流動站對應(yīng)的方差分析以及回歸分析作為基礎(chǔ)，與相近的坐標(biāo)定位進(jìn)行協(xié)同處理，實現(xiàn)對空間的搜索，進(jìn)而獲得該空間當(dāng)中的載波相位與基準(zhǔn)相位之間的未知數(shù)解。根據(jù)已經(jīng)解得出來的數(shù)據(jù)，可以對其中的最小方差進(jìn)行對照，以此來選擇符合現(xiàn)實要求的整周模糊度。數(shù)據(jù)在整個傳輸中，通常情況下是以無線通信以及衛(wèi)星系統(tǒng)為基礎(chǔ)，在針對這種基準(zhǔn)站的地點進(jìn)行選擇時，通常情況下要保證一定的開闊性，這樣能夠避免信號傳輸受到嚴(yán)重的阻礙影響[3]。條件允許時可以適當(dāng)在其中增加一些中繼站，這樣能夠為信號的傳輸流暢性提供保證。

2.2 RTK 技術(shù)工作流程

地質(zhì)礦產(chǎn)勘察測量活動在具體展開之前，要提前對測量區(qū)域展開實際的勘測與地質(zhì)特點進(jìn)行結(jié)合，這樣能夠提前做好一系列的準(zhǔn)備工作。對主機(jī)參數(shù)進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)置，同時還要對區(qū)域范圍內(nèi)已經(jīng)明確的控制點進(jìn)行深入分析。針對坐標(biāo)體系進(jìn)行整合，將該坐標(biāo)體系與設(shè)備進(jìn)行有效融合，這樣能夠為參數(shù)相互之間的有效轉(zhuǎn)換提前打下良好基礎(chǔ)。對基準(zhǔn)站進(jìn)行選擇時，要與基本的原則進(jìn)行結(jié)合，對其自身的所在方位進(jìn)行確定，這樣有利于保證數(shù)據(jù)相互之間的穩(wěn)定傳輸。如圖3 所示。

圖3 RTK 技術(shù)應(yīng)用流程示意圖

2.3 RTK 設(shè)置

在針對RTK 進(jìn)行設(shè)置時，通常情況下可以分為靜態(tài)和動態(tài)兩種不同類型的設(shè)置方式。首先，在靜態(tài)設(shè)置上，在基準(zhǔn)站上所有涉及到的儀器架設(shè)必須要保證遵循對中和整齊的基本原則。GPS 天線以及主機(jī)和電源等各種不同類型的零部件設(shè)備在連接時，要保證準(zhǔn)確性和有效性，避免出現(xiàn)一系列的誤差。對參考站接收機(jī)的天線高等進(jìn)行有效的量取，要保證符合限差的標(biāo)準(zhǔn)要求，對其中的均值展開有針對性的記錄?；鶞?zhǔn)站的定向，通常情況下在指北線時應(yīng)當(dāng)指向正北，相互之間的偏離角度不能夠超過10°。對于沒有任何標(biāo)志性的天線，可以提前對其標(biāo)志位置進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)置，在整個測區(qū)范圍內(nèi)的作業(yè)中，要保證標(biāo)志指向的一致性[4]。其次，在對動態(tài)情況進(jìn)行設(shè)置時，由于流動自然通常都會利用缺省2M 的流動開展有針對性的作業(yè)。如果高度呈現(xiàn)出明顯的差異性，那么應(yīng)當(dāng)對該數(shù)值進(jìn)行有效的調(diào)整，如果信號在實踐中受到影響。那么為了保證效率的提升，可以適當(dāng)將儀器移到開闊的位置處，數(shù)據(jù)鏈在鎖定之后將其移回到待定點。這樣有利于實現(xiàn)初始化成功，在穿越樹林等一些特殊環(huán)境時，要盡可能避免天線或者電纜受到嚴(yán)重的影響，以此來為整個儀器設(shè)備的安全操作提供保證。如圖4 所示。

圖4 RTK 設(shè)置示意圖

2.4 地形測繪

在針對地形進(jìn)行測繪時，通常是以GNSS-RTK 技術(shù)為主，展開全野外的數(shù)據(jù)采集。在具體操作中，要在測距的最高位置處對基站進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)置。同時流動站在對控制點進(jìn)行測定時，要實現(xiàn)參數(shù)相互之間的有效轉(zhuǎn)換，緊接著對其他控制點進(jìn)行有針對性的檢查。坐標(biāo)與高程相互之間的差值都控制在5 厘米范圍之內(nèi)時，可以展開碎部點的測量。各碎部點在測量時，測量的時間要停留5 秒以上，取其中的平均值，對坐標(biāo)以及對應(yīng)的高程進(jìn)行準(zhǔn)確有效的記錄。

2.5 RTK 技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

RTK 技術(shù)在地質(zhì)勘察測量中科學(xué)合理的應(yīng)用，不僅能夠從其自身的工作原理角度出發(fā)，節(jié)省在地形圖繪制中遇到的各類問題，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)全天候的觀測。為勘察測量工作的有序開展，提供了非常明顯的便利條件。在圖根控制點坐標(biāo)的獲取方面，在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作中，要與已經(jīng)測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)合，實現(xiàn)對圖根控制網(wǎng)科學(xué)合理的布設(shè)。通過RTK 測量技術(shù)，在其中的合理應(yīng)用可以直接與前期輸入的定位點坐標(biāo)進(jìn)行結(jié)合，實現(xiàn)自動化的放樣和計算，以此來得到圖根控制點相關(guān)信息數(shù)據(jù)。達(dá)到一定精準(zhǔn)要求后，可以停止測量，整個過程不僅方便，而且能夠保證圖根控制網(wǎng)相關(guān)工作的有序開展。

3 結(jié)語

RTK 技術(shù)在地質(zhì)礦產(chǎn)勘察測量中科學(xué)合理的應(yīng)用，與傳統(tǒng)人工采集方式具有明顯的差異性。在技術(shù)層面上具有明顯的優(yōu)勢特點，即使是處于地形相對比較復(fù)雜的區(qū)域，也可以實現(xiàn)有針對性的測算，尤其是針對技術(shù)盲區(qū)，能夠保證測算結(jié)果的準(zhǔn)確性和有效性。