水工環地質調查中GPS RTK技術的應用

■　魯偉光

（廣東省地質災害應急搶險技術中心廣東廣州510425）

水工環地質調查中GPS RTK技術的應用

■魯偉光

（廣東省地質災害應急搶險技術中心廣東廣州510425）

GPS RTK技術作為一種高精度的測量方法，將它應用在水工換地址調查中，能夠大大促進水工環地質調查的發展。本文主要介紹了水工環地質調查工作中運用到的一些GPS RTK技術，并且對RTK技術在日常工作中測量的一些高精度數據進行分析，希望對水工環地質調查有所幫助。

GPS RTK水工環地質調查

0　引言

RTK是一種時差動態差分法。最為一種新興的GPS測量法，它才用了載波相位動態實時差分方法，因此能夠在野外實行精確到厘米的測量工作。在這項技術中較于先前的測量系統來說差分法的利用是最大的優點。差分法不僅避免了因載波相位測量所造成的測量數據誤差殘留，還解決兩種方法融合所產生的誤差影響。RTK技術自動化程度高，降低了作業的要求，能夠在保證測量準確性的前提下很有效的提高測量效率，而且精度也相當之高。

1　GPS RTK的基本工作方法

在運用GPS RTK進行觀測測量之前，需要先選定一個基準站，在這個基準站上架設一個GPS接收器，之后運行所有可以利用到的衛星進行不間斷的觀測，用以收集全面的數據，然后再將數據整合傳輸到地面觀測站。觀測站除了要接收衛星發來的各種參數信息，還要通過無線電設備接收基準站發來的數據，主要包括一些基礎的地質數據和轉換參數。接下來要運用的就是GPS相對定位的方法，將基準站的基線向量和WGS-84坐標準確的計算出來，再將WGS-84與地方坐標系上的轉換參數結合。最終得到三位系數和精度。

2　測量儀器設備的發展歷程

自改革開放以來，中國大量引進國外的高科技測量儀器設備，所以在之前測量儀器設備的發展只有國外在不斷的進行。但是在九十年代后，中國的發展進程逐漸跟上了國外的步伐。GPS系統在國外發展的系統相當之多，經過不斷的研究換代，多態雷達系統和層析雷達系統漸漸成為著名的主流系統。此外，還有三位的雷達技術，這項技術在解決淺層地質的問題上有著自己獨特的優點，但是此項技術所耗費的人力物力是遠超其他兩項技術的，因此，并沒有得到人們的廣泛應用。反觀國內自九十年代引進國外的先進測量儀器設備后，就將地質雷達儀器的測量儀器應用到地質勘探工程以及地質災害調查中。經過多年的研究，國內在測量儀器及測量技術上取得了長足的進步，在眾多的技術中DVL防爆型的礦井雷達系列，撂地雷達系列都是較為先進的系統。

3　數據采集分析

3.1資料收集

前人的工作記錄對我們現在的工作有很大的幫助，可以通過收集這些工作成果，來減輕工作量。這樣的工作記錄有很多，需要主要注意的是先前就建立好的數據庫，其次就是比較傳統的各種記錄本、紙制圖紙、文字報告等等。地質調查需要記錄的數據量是很龐大的，但是在擁有強大的GPS系統情況下，不僅能夠輕松應付龐大的數據網絡，還可以從多方面收集地質數據，例如從社會經濟、地球化學、地球物理、遙感信息。在使用中GPS進行地質調查的過程中，需要很多使用現代化數字計算得出的精細地質數據，還需要一定數量的工作手圖、底圖，再加上相關工作區域地理特征的數據報告。在水工環地質調查中使用GPS，不能僅僅局限于這個專業內的相關知識，因為GPS這項高新技術的包含量很大，拓展面積也相當的廣泛，只要是有聯系的相鄰專業知識，都可以納入收集參考范圍。再有收集的數據最好有文字性敘述和相應的圖示，這樣可以形成空間數據和屬性數據相對應，便于系統對數據的處理。

3.2野外調查

在傳統的水工環地質調查中野外調查是必不可少的一項，雖然時代在不斷的變化，勘探技術不斷更新換代，勘測人員的工作量與工作環境都在慢慢的提升，但是野外調查仍然是水工環地質調查手機數據的常見重要手段。現在不同于傳統野外調查的是技術手段不同，單就論數字地質填圖系統來說，其主要應用GPS、RTK、GIS系統，配備使用野外調查專門使用的測量設備，在使用相關的軟件進行收集處理，最后構建數據庫。主要步驟如圖1所示。

4　數據整理

4.1數據預處理

數據的預先處理是整理數據最為基礎的步驟。當來自用不同的方法不同的軟件收集而來的數據匯總在一起的時候，它們的精度，比例尺都不是統一的，并且都有各自的儲存方式，這樣沒有統一的標準，直接使用起來將會加大工作量。現在我們主要應用的是GPS RTK系統進行水工環地質調查，所以工作人員需要對這些手機來的數據進行加工處理，使其能夠直接被GPS RTK系統識別儲存，并且應用。還有其他的一些數據變換，雖然看起來很瑣碎，但是往往在應用中會省去很大力氣，例如投影變換、格式轉換、比例尺的校正等等。

4.2圖元及圖層劃分

圖元是指圖形數據，是組成畫面的基礎材料。一幅畫面是有若干的簡單幾何圖形符號構建而成，作為構成圖形的基本單位，在GIS處理系統中他是分類的，主要分為點、線、面三種基礎類型。若干圖元構成的實體類型是圖素，而圖層正是由一類或者一組Jl性質相似的圖素構成的。圖層的劃分是用來分別實體空間的類型，主要的目的是滿足GPs作圖顯示、分析和管理的需求，也是之后數據能夠持續有效使用的基礎。如今，許多相關的GIS軟件都是把圖層作為最基礎的處理單元，例如距離、位置和圖譜關系的計算，也都是在圖層這一級內進行的。圖2為勘探技術應用流程圖。

5　應用案例

GPS系統作為新興的技術，在多年來不斷的探索更新中取得了很大的進步，在一些實際工程應用中都體現出了它的作用。在很多科技報道中都能看到GPS的身影。尤其在工程勘探方面，起到了尤為關鍵的作用。

5.1對地質環境污染的調查

很多化工工廠都存在著污水泄漏的隱患，例如一座硝化纖維廠，如果排放的污水泄漏就會造成硝化纖維的泄露，對地質環境的污染將不可估計。我們可以通過GPS系統來定期檢測工廠周圍時候有硝化纖維泄漏，通過捕捉硝化纖維和檢測土地中硝化纖維的含量。要使用各類雷達探測，需要鉆幾個可以放置雷達的深井，在進行探測之后，將收集的數據進行整合處理，

再將其疊加，從而得到一張三維雷達圖。通過雷達圖就可以當地的受污染程度進行分析探究，從而達到探測污水是否泄漏的目的。

5.2對碳氫污染物的探測試驗

GPS RTK系統之所以能夠在水工環地質調查中常年應用，而不被其他的一些技術所替代，是因為他在野外調查中有著自己獨特的技術系統優勢，這已經在多年的應用中被證實。在國外曾經有這樣一個實驗，實驗者將實驗地點選擇在一個4*0.4*0.5（單位：m）的箱體當中，主要目的就是為了測試GPS RTK系統對于污染物的探測的靈敏精確程度，并且使用相關的撂型雷達，來說明雷達的響應與相關的水文參數之間的關系。在進行了這個簡單的小實驗之后，得到的結論是：在當次水域污染物過多，使污染物達到了飽和程度之后，GPS系統將會受到干擾，從而無法進一步檢測潛水面；但是如果受污染區域的鄰近區域沒有受到污染，還可以準確的檢測到潛水域的污染情況的話，GPS就能夠輕易的探測到水面上的污染物。

6　結語

時代在進步，科技的步伐也在慢慢的加快，如果一直使用陳舊的探測手段，所得到的數據一定是粗略的，并且將會面臨艱難，繁多的勘測工作量。在水工環地質調查中應用GPS RTK系統，不僅能夠提高野外探測數據的精確度，還給勘探工作人員降低了工作難度，簡化他們的工作內容，減少工作量。這樣不僅能夠提高工作人員的積極性，還促進了水工環地質調查工作的向前發展。雖然GPS RTK系統擁有高智能化，精確度高的特點，但還是需要工作人員進行精密細致的鋪墊工作的，這就要求勘探工作人員必須全面的認識了解這一系統，并且擁有足夠的耐心，在工作中不斷的發現問題，解決問題，從而達到促進GPS RTK系統不斷融入水工環地質調查工作中，為勘探事業做出更大的貢獻。

[1]溫俊濤.GPS RTK在水工環地質調查中的應用分析[J].中小企業管理與科技（下旬刊），2009，01.

[2]付麗莉，淺析水土環地質勘察中的技術應用[J].華章，2010,32.

[3]陳慶運，GPS-RTK在地形測量中的應用[R].中國礦業科技大會，2010-08-19

P228.4[文獻碼]B

1000-405X（2016）-3-186-2