GPS技術在水工環地質勘察中的應用

■何小龍 謝靖斌

（青海省有色地質礦產勘查局八隊青海西寧810012）

GPS技術在水工環地質勘察中的應用

■何小龍 謝靖斌

（青海省有色地質礦產勘查局八隊青海西寧810012）

隨著我國科學技術的日益發展和進步，我國對水工環地質勘察工作的準確性和效率提出了越來越高的要求。GPS RTK技術作為水工環地質調查工作過程的重中之重，是一個必不可缺的關鍵環節，直接關系到調查工作的準確性和效率性。它能有效的降低載波測量方法后修正的偏差。本文對水工環地質進行了簡要的概述，并針對水工環GPS RTK的技術應用進行了重點分析。

水工環 地質勘查 GPS RTK 應用

水工環地質調查和研究與人類的生存有著密切的關系，特別是在全球環境變化和被社會經濟環境可持續發展的推崇的大背景之下，各國都將其引入更廣闊的空間。伴隨著不斷變化和發展的全球經濟、資源、環境，各國對地質調查工作的方向和部署都進行了調整，相對的，發生巨大變化的還有水工環地質調查研究的內容。水文地質、工程地質、環境地質的界限在傳統意義上被打破，現在發展的趨勢就是對水工環一體化的研究，它的服務領域越來越廣泛，信息量大、功能多樣的態勢不斷出現，環境地質學日益突顯其重要性。

1 GPS RTK的工作原理

GPS測量過程中必須采用載波相位觀測值，而RTK定位技術就是基于載波相位觀測值的實時動態定位技術，它能夠實時地提供測站點在指定坐標系中的三維定位結果，同時還能將測量結果精確到厘米級。

實時動態測量方法的工作內容就是通過在基準站上設置一臺先進的GPS接收機，然后通過運用所有能夠進行觀察的衛星進行連續的觀測。在衛星的觀測過程中，相關工作人員可以實時的將觀測到的數據信息通過無線電設備傳輸到觀測站上。在觀測站上，GPS接收機不但能接收到傳送過來的衛星發射信號，還能在無線電接收設備的基礎上，成功接收到來自基準站傳輸過來的各種轉換參數以及觀測數據，再接著依據GPS相對定位的概念，準確的計算出相對基準站的基線向量，計算出基準站的WGS-84的正確坐標，最后根據坐標成功計算呈現出用戶所需的三維精度和坐標。

2 GPS RTK技術在水工環地質勘察中的優點

（1）作業效率高，在普通的地形地勢下，高質量的RTK設站對5km半徑的測區進行測量只需要一次，和傳統測量相比，其所需的控制點數量和測量儀器的“搬站”次數大大減少，操作只需要一個人，1.2s是每個放樣點僅需要停留的時間，在這個時間內就可以完成作業。

（2）滿足定位精度，只要滿足所有對RTK的基本工作條件，就不存在偏差，在一定的作業半徑范圍內（一般為5km），RTK的平面精度和高程精度都能達到厘米級，且不存在誤差積累。

（3）全天候作業，RTK技術不要求兩點間滿足光學通視，只需要對“電磁波通視和對空通視的要求”進行滿足，所以和傳統測量相比，受阻因素比較少的RTK技術作業，作業幾乎是可以進行全天候的。

（4）RTK作業自動化、集成化程度高，對于各種測繪外業RTK都可以勝任。高效手持操作手簿要在流動站中盡心配備，多種測繪功能在內置專業軟件中都可以自動實現，對人為誤差也可以有所減少，對作業精度也有了保證。

3 GPS RTK技術在水工環地質調查中的實踐應用

3.1 地質環境污染的調查

根據權威部門的數據調查顯示，在地質環境污染調查過程中有效應用GPS RTK技術，能夠獲得大量準確的地質環境數據信息，并在第一時間傳送給相關的地質環境管理部門，工作人員對這些數據就可以展開研究分析，想出對應的解決方法。科學家通過在小范圍的集裝箱內進行了GPS RTK技術應用試驗，試驗充分反映了GPS RTK技術在地質環境污染調查中的作用。試驗結果顯示當兩個彼此靠近的區域同時沒有受到污染，能夠有效的探測到淺水面時候，通過合理利用GPS技術可以清晰的觀察到淺水面上的污染物。如果區域內的污染物處于飽和狀態時，工作人員使用GPS技術則不能有效探測到淺水面。在整個實驗過程中，通過在地質環境污染調查中應用GPS RTK技術，可以獲得許多有關水文地質方面的參數數據，例如水面羽狀的污染物以及各種毛細垃圾物等等。

3.2 區域水文地質調查

雷達相圖被定義為某一特定地層產生的雷達反射圖像特征均總和，指的是雷達剖面資料上內眼可見的反射波的不同組合形式。雷達資料觀測中，地質體的構造和結構特征會影響雷達響應并產生特征效應。這些特征效應被稱為雷達相圖元素。自1990年以來，荷蘭TNO應用地學研究所在荷蘭30多個適合于GPS調查試驗的點上作了測量，用于評價GPS對不同水文地質目標成像和描述目標特征的可能性。探查成果揭示出荷蘭不同沉積環境下雷達相圖元素的特征，該相圖集對確定地下水文地質層序的位置有益。

3.3 探測碳氫污染物試驗

多年來的野外試驗已證明GPS具有調查地質環境污染的能力。國外專家在lm×0.4m×0.5m箱體中作了精心的試驗，試圖再一次驗證GPS探測污染的能力，并用相關攢：型說明雷達響應與一些水文參數間的關系。通過試驗和GPS數據的處理和解釋得出結論：在污染物達到飽和對，利用GPS探不到潛水面；在相鄰未受污染區可探到潛水面對，GPS可用于監測潛水面上的污染物；小型實驗有助于探測或驗證砂質土壤的水文地質參數，如毛細作用水頭、污染物羽狀流的傳播速度；GPS能成功探測石油污染。

4 結語

GPS技術應用于地質調查可以有效的解決一系列問題，高質量、豐富的數據儲存處理系統是GPS在地質調查中占據重要地位的基礎。工作人員可以根據GPS對數據的要求有目的的采集數據并加以處理，使采集的數據能夠滿足GPS的過程模擬、空間分析等要求，給予了地質調查工作以極大的便利。

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P5[文獻碼]B

1000-405X（2016）-5-189-2