GPS-RTK技術在地質勘察測繪中的應用研究

王小春

(中石化華東油氣分公司石油勘探開發研究院,江蘇 揚州 225000)

GPS-RTK技術在地質勘察測繪中的應用研究

王小春

(中石化華東油氣分公司石油勘探開發研究院,江蘇 揚州 225000)

隨著科學技術的進步,GPS-RTK測繪技術逐漸成熟,為地質勘探工作的展開和地質勘察工作質量和效率的提高起到了極大的促進作用.GPS-RTK技術是一種應用較廣泛的測繪技術,與其他測繪技術相比,它具有高效、準確、自動化程度高、誤差小、測繪成果統一明了的特點,且GPS-RTK測繪技術受時間、空間等因素的限制較小,因此,是一種較為先進的地質勘察測繪技術.主要就GPS-RTK測繪技術在地質勘察測繪中的應用進行了淺析.

地質勘察;測繪技術;GPS-RTK;載波相位差分技術

1 GPS-RTK測繪技術概述

RTK技術的應用為GPS測繪提供了更先進的測繪方法.RTK技術全程載波相位差分技術,其本質上是對兩個測量站載波相位觀測量的差分進行實時處理的測繪方法.將基準站采集的載波相位發給測繪人員的接收機,接收自動處理相位分差進行坐標計算,從而實現準確、誤差相對較小的測繪.這是一種新型的GPS測繪方法,與以往的GPS測繪方法相比,能夠在野外環境下實時得到厘米級定位精度,而不需要進行靜態、快速靜態、動態測量的事后解算.因此,RTK技術采用了載波相位動態實時差分方法進行差分實時解算,從而實現了GPS測繪過程中的實時、自動化解算,因此,其又被稱為GPS在測繪應用中的重大里程碑,對戶外測繪作業的效率和質量的提升起到了極大的促進作用.

2 實例分析

2.1 調查區域

地質勘探的項目區域選定為面積約為1.1 km2的低山平原地區,該地區交通便利,低山中心區域有礦井分布.海拔最高區位于礦區附近,河床平均海拔188 m.大體上呈現V形谷,具備一定的侵蝕構造特征.坡面特征相對復雜,約25°地面坡度.

2.2 測繪點選擇

使用DOO1、DOO2、XTL-1三個控制點,將GPS點埋設在地雷區域之外.將DOO2控制點設置為基站,每個控制點的大地坐標系WGS84高的國家的測量,通過DOO1、DOO2計算解決XTL-1點的轉換參數與礦山加密解決方案,從而計算X01~X014共計14個點的坐標.具體操作按照地質礦勘查測量規范進行.

2.3 地質勘察測繪

確定挖溝端點后采用地質人員用的計量原則進行勘察測繪.嚴格按照測繪程序完成第一次測繪、第二次測繪、第三次測繪流程.將勘察設計坐標中確定的2個控制點作為圖根點,同時,建立總臺用于指揮和控制具體的勘察測繪工作.

3 應用體會

3.1 GPS-RTK勘察測繪技術的優勢

3.1.1 效率問題

與傳統測繪技術相比,GPS-RTK勘察測繪技術在觀測效率上有了明顯提升.對測繪區域的調查完成后(一般為測量區域半徑2 km范圍),能以較少的控制點實現全區域觀測,而傳統測繪方法對控制點的需求量較多,且需要進行大量的測繪,觀察站的不斷移動需要將測量儀器進行同步轉移.而GPS-RTK勘察測繪技術僅需要個位數控制點,同時,在一般電磁環境下運行速度較快,且不需頻繁搬運觀測設備,勞動強度相對較低,在工作量相對較小的前提下,能夠節約測繪的總體成本,提高了勘察測繪的效率.

3.1.2 精度問題

與傳統測繪技術相比,GPS-RTK勘察測繪技術在測量精度上同樣能夠保證測繪精度到厘米級標準,同等條件下,即基本作業環境相同的情況下,只要在控制點的觀測范圍內,平精度和高程觀測結果均可達到厘米級標準.但與傳統勘察測繪技術相比,GPS-RTK測繪不需通過大量的觀測數據進行反復解算,在設備支持下可自動化地得到厘米級觀測結果.

3.1.3 操作條件

GPS-RTK勘察測繪技術較常規測繪技術相比,對光學視線的需求降低,只要觀測點與被觀測區域之間處于"電磁波通過視覺"狀態即可完成測繪,這與其使用載波相位分差為勘察測繪基礎數據有關.因此,較傳統測繪技術GPS-RTK勘察測繪技術具有無比的優越性,對天氣條件、能見度情況、光線情況、季節因素等條件的要求較低,且能適應大部分傳統測繪技術無法作業的野外環境.只要保證載波相位分差數據的有效收發,即可在短時間內實現高精度定位與測繪作業.

3.1.4 使用方便

GPS-RTK勘察測繪技術使用方便,不需要大量的前期工作進行鋪墊,只要簡單地設置觀測點和總基站,單次測量得到的結果就與其他勘察測繪方法得到的觀測結果基本吻合.且GPS-RTK勘察測繪技術所應用的設備能夠快速、有效地與計算機設備、其他測量儀器進行溝通,設置、操作和使用極為方便.

3.1.5 其他優勢

GPS-RTK勘察測繪技術能夠將基準站采集的載波相位發給測繪人員的接收機,接受自動處理相位分差進行坐標計算,從而實現準確、誤差相對較小的測繪.這一過程相對封閉,自動化程度較高,無需人工干預即可完成各種繪圖,對輔助測量作業的需求較低,同時,能夠避免人為誤差的產生,工作的精度較高、自動化程度較高、集成化特征較明顯.

3.2 GPS-RTK勘察測繪技術存在的不足

3.2.1 衛星狀況限制

與傳統的測繪技術相比,人為測繪的作業量減少,測繪精度和測繪效率明顯提升的同時,GPS-RTK勘察測繪技術對衛星信號的依賴程度明顯提高.很多地區衛星信號不穩定或尚未實現GPS信號覆蓋,在這些區域GPS-RTK勘察測繪技術的應用較為困難,即使能夠勉強應用,在衛星狀況不穩定的情況下,觀測結果的準確性和精度將無法保證.

3.2.2 天空環境限制

雖然GPS-RTK勘察測繪技術基本不受天氣情況、季節的限制,但對天空條件的要求較高--當電離層干擾較強或共享衛星數量較低時,測繪初始化的時間較長,且觀測精度較低,準確性也無法保證.就一天中的各時間段而言,正午時由于陽關直射電離層干擾較強,而11:00之前與15:00之后電離層干擾較弱,因此,在這2個時間段內更適合應用GPS-RTK勘察測繪技術進行觀測.

3.2.3 數據傳輸限制

GPS-RTK勘察測繪技術的關鍵在于從不同的觀測點進行觀測,并對載波相位差分進行采集和自動解算,而數據采集的過程是通過無線電信號來實現的,即使用短距離無線電通訊的方式進行信息從觀測點到基站的傳輸.如果有高大建筑或磁場干擾,信號傳遞容易出現偏差,導致數據丟失或數據無法準確傳輸.通常采用的無線電信號傳輸是短波形式的,這類電磁波隨距離的增加會呈現明顯的衰減趨勢,因此,GPS-RTK技術暫時無法應用于作業半徑過長的區域勘察測繪,一般作業的可行性半徑為2 km.

[1]付敏.淺析GPS測繪新技術在建筑工程項目中的運用[J].價值工程,2014(18).

[2]王鵬.基于工程測繪中GPS測繪技術的研究[J].中國科技縱橫,2014(22).

〔編輯:張思楠〕

P228.4

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.22.116

2095-6835(2017)22-0116-02