GPS RTK技術在地質勘查中的應用

蘭勇

（重慶市長源地質勘察工程有限責任有限公司 重慶 408000）

GPS RTK技術在地質勘查中的應用

蘭勇

（重慶市長源地質勘察工程有限責任有限公司 重慶 408000）

隨著科學技術的發展，地質勘查市場迅速崛起，也對地質勘查工作提出了更為嚴格的要求，GPS RTK是地質勘查工作中新興起的技術，在地質勘查工作中發揮重要作用。本文主要從GPS RTK的內涵和工作原理入手，并對其在地質勘查工作中的應用進行分析，以期為地質勘查工作的相關研究，提供可靠、科學的參考依據。

GPS RTK；地質勘查；應用

1 引言

GPS是以衛星為基礎的無線電衛星導航定位系統，能夠保障定位的精確性，具有操作簡單、布網自由度大的特點，因此，該技術被廣泛應用于交通、資源、管理、軍事等領域。地質勘查工作包含許多較為復雜的工程，隨著測繪技術的快速發展，地質勘查工作也得到一定程度的創新，尤其是GPS RTK具有實時定位、定位精度高、操作簡單等特點，使之被廣泛應用于工程放樣、地質剖面測量、地圖測量等工作中，為地質勘查工作的順利開展提供有力保障。

2 GPS RTK的概述

2.1 GPS RTK技術的內涵

GPS即是所謂全球定位系統，有效實現了海陸空全方位的實時三維導航和定位，具有高精度、高效率、多功能、應用范圍廣等特點。常規的GPS測量方法有靜態測量、快速靜態測量、動態測量這三種，但這些需要通過計算后才能獲得高精度的結果，無法保障觀測數據的準確性，GPS RTK由此產生。RTK技術即實施動態定位技術，該技術是GPS測量技術的一個新突破，對推動地質勘查事業的發展具有重要意義。

2.2 GPS RTK技術的工作原理

RTK實施動態定位系統主要由基準站、流動站和數據鏈這三個部分組成，RTK定位技術主要以載波相位觀測量值為基本依據，該技術實施動態測量的保障為建立無線數據通訊，其具體的工作原理如下：GPS RTK將高精度的控制點作為基準點，并在上面安裝一臺接收機作為參考站，并通過GPS接收機對可見的GPS衛星實行連續不間斷監測。同時，流動站上的接收機收到的衛星信號及時傳遞給無線設備，從而讓其及時接受基準站上所獲取的觀測數據，在這種情況下，接收機數據處理裝置就可以根據相對定位的原理實現相關計算，并給出厘米級的定位結果。因此，用戶就可以對流動站被待測點的觀測質量和基線解算結果進行實時監測，并根據待測點精度的相關指標，將觀測時間確定下來，實現觀測效率的有效提高。

3 GPS RTK技術在地質勘查中的應用

3.1 控制測量及物化探測網的布設

物化探測線主要是指將兩邊的基線樁連接成一條線，測網則是由若干條相互平行的測線組成的網。根據之前的相關經驗來看，邊長10～15km的物化探測網，在外部較為開闊的地區，使用快速靜態測量方法是最為便捷的，而動態測量方式的工作效率最高；邊長在5～10km的基本控制網，快速靜態測量方式較為方便，邊長小于5km的控制網，GPS RTK就可以滿足相關精度要求。

3.2 地形測量

GPS RTK在地形測量中的優越性則完全可以體現出來，它不需要各個控制點間的相互通視，且基準站也不需要頻繁搬站。基準站作為一個功率較高的電臺，同時連接多個移動站的工作，有利于保障地形測量的質量。在地質找礦工作中，所測的地形圖通常有 1：500、1：1000、1：2000、1：5000這幾個比例尺，若測區的相對高差較小、大型植被沒有覆蓋的情況下，利用GPS RTK開展碎部采集工作時最適宜的。若在坡度較陡、大型植被覆蓋的測區，存在GPS信號接收死角，則以GPS RTK為主，再利用全站儀進行補測，取得的測量效果較為理想。

3.3 工程點的測定與放樣

工程點的測定和放樣工作對精度的要求較高，該特點正好符合GPS RTK高精度的優點。在作業時，先利用側區內或測區周圍已知的國家點作為本次作業的基準點，如果國家點較遠，則需要引幾個均勻分布在測區較高位置的臨時控制點，作為本次工作的基準點，并利用這些基準點積極開展后續的測量工作。

3.4 勘探線剖面測量

勘探線剖面測量時地質工作的重要組成部分，地質鉆孔基本分布在勘探線上，通過GPS RTK技術進行勘探線剖面測量，只要將放樣線設置在RTK手薄上，并準確輸入勘探線的起始坐標域（方位角和端坐標），在開展沿線測定地表工程點、地質點、剖控點和地物地貌點。

4 工程實例

4.1 工程概況

該礦區所處地區的地勢較為復雜，地形陡峭，一般山峰海拔在400～700m，相對高差為300～500m。在實際工作中，通過RTK技術觀測時間短、定位精度高、無需點間通視等優點，改變傳統的作業模式，可在短時間內，配合地質工作人員及時完成各項作業。相關的成果資料在經過專家組檢查驗收后，其是完全符合國家相關規范要求的，從而為日后RTK技術在地質勘查找礦工作中的應用奠定了基礎。

4.2 GPS靜態定位布設平面控制網

根據該礦區面積范圍內測區的實際地形地貌、具體的通視條件、交通情況，選用一級GPS網作為測區首級控制，并均勻分布十個點。在開展GPS布設工作時，聯測了兩個國家D級GPS控制點，并均勻分布在GPS網內，如圖1所示。

圖1 該礦區控制點展點圖

該GPS網觀測共采用六臺中海達HD8200E接收機（靜態測量精度：水平為±5mm+1ppm，垂直為±10mm+1ppm）實行觀測，并在觀測前對儀器進行鑒定。

一級GPS網觀測方法主要為靜態觀測，其基本要求為：衛星高度角應大于等于15°；有效觀測衛星的個數應大于等于4；平均重復設站數應大于等于1.6；觀測時段不小于45min；數據采樣間隔的時間為15～60s；點位幾何強度因子應小于6。GPS網基線處理和網平差主要采用HD8200E數據處理軟件包，并根據網平差來計算成果，該網最弱點點位中誤差為±0.77cm，最弱邊相對中誤差為1：158783。以上均符合精度相關規范要求，且點位精度分布的較為均勻。由于礦區內高程變化相對復雜，可根據測區似大地水準面的實際變化情況，對已知點進行合理布設，并選定充分的已知點，采用幾何水準來聯測GPS點，這樣可以高程擬合計算的精度。

4.3 RTK技術的應用

4.3.1 RTK圖根控制測量

傳統圖根控制測量主要采用常規的方法進行來測量，即浪費時間也浪費精力，企業要求點間通視，精度分布的不均勻，在野外作業時不能保障測量的精度。通過GPS RTK技術可不受天氣、地形、通視條件等方面的限制來開展測量工作，工作效率也得到大幅度提升，不僅能滿足測量精度的相關要求，且誤差分布均勻，不存在誤差傳遞累積的問題。

該礦區主要利用Topcon Hiper+型接收機進行圖根控制測量，能夠實時獲取點位三維坐標，且能夠準確獲得點位的精度。為了對RTK控制點的實際精度進行檢驗，應利用全站儀對部分通視點對邊長、高差和測量坐標反算的邊長、高差進行測量和比較，如表1～2所示。

表1 RTK控制點相鄰邊長檢測精度統計表

表2 RTK控制點相鄰點間高差檢測精度統計表

從表1～2中不難發現，RTK的實測精度和導線測量精度的相關要求相符，且誤差分布較為均勻，不存在誤差積累問題。

4.3.2 地質工程點測量及精度分析

該礦區地質工程點測量的內容主要包括：水文位置、鉆孔放樣定位、剝土位置、槽探端點測量、地質點位置等。工程點的測量和布設主要采用三維位置測量方法，大大提高了勞動效率。

4.3.3 勘探線剖面測量

傳統的勘探線剖面測量，需要在每條勘探線上均勻布設導線點，再通過設計的方位角逐點進行測量，且保證不能偏離方向，因此，應將一切遮擋物清除掉，費時也費力，容易和當地居住戶產生矛盾。利用GPSRTK技術進行測量，不僅不用布設剖面控制點，不僅提高了工作效率，更保證了測量精度。

5 結語

利用GPS RTK技術在地質勘查應用中具有操作簡單、定位精度高、實時性強等優勢，不僅減少了作業強度和測量成本，大大提高了勞動效率，但也應注意到其自身存在的局限性，對于處在茂密林區的地質勘查測量需要將GPS RTK技術和傳統方法相組合的方式進行測量，從而保障測量成果的精確性和可靠性。

[1]嵇申申.GPS RTK技術在地質勘查中的應用研究[J].中國科技博覽，2011（32）：590.

[2]張國新.GPS RTK技術在地質勘查工作中的應用[J].科技創新導報，2012（1）：131.

[3]王洪生，王新來，李艷君，等.GPS RTK技術及其在地質勘探測繪中的應用[J].礦山測量，2014（4）：22～23.

TD166

A

1004-7344（2016）23-0164-02

2016-7-23