GPS-RTK測量技術(shù)在地質(zhì)勘查中的應(yīng)用探討

滿 昌

（天津華北地質(zhì)勘查總院，天津 300000）

地質(zhì)調(diào)查工程需要完成大量的測量工作。與傳統(tǒng)的模式測量方法相比，如需要使用全站儀，水平儀和經(jīng)緯儀來完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集工作，在現(xiàn)場收集的數(shù)據(jù)上繪制準確的地形圖。勞動強度大，需要大量的物質(zhì)和人力，因此測繪行業(yè)如何才能達到現(xiàn)代化和數(shù)字化發(fā)展的水平[1]。傳統(tǒng)的地質(zhì)調(diào)查和調(diào)查通常基于控制點，使用角度測量網(wǎng)，邊緣測量網(wǎng)，角網(wǎng)，執(zhí)行傳統(tǒng)方法，如金屬絲網(wǎng)，線性鎖定和角度測量（測量邊緣）[2]。采用傳統(tǒng)的測量方法，點的位置必須滿足一定的觀察條件，并受天氣和時間的限制。本文介紹了GPS-RTK技術(shù)的工作原理，技術(shù)優(yōu)勢，在地質(zhì)勘探中的應(yīng)用及其在實際應(yīng)用中的主要問題。深入探討GPS-RTK測量技術(shù)在地質(zhì)勘探中的應(yīng)用。

1 GPS-RTK測量技術(shù)工作原理

GPS-RTK（Global Position System - Real Time Kinematic）實時動態(tài)測量-定位技術(shù)是基于載波相位觀測值的實時動態(tài)GPS定位技術(shù)，它是GPS測量技術(shù)發(fā)展的新突破，可以在指定的坐標系中實時提供測量站的三維定位結(jié)果。并達到厘米級精度。GPS-RTK系統(tǒng)包括基站，流動站和通信系統(tǒng)。在流動站初始化完成之后，將接收的參考站信息發(fā)送到控制器，并且利用自身接收的載波觀測信號對參考站的載波觀測信號進行差分處理。兩個站點之間的基線值可以實時求解，并且可以輸入相應(yīng)的坐標，投影參數(shù)和轉(zhuǎn)換參數(shù)，并且可以實時獲得未知點坐標。

2 GPS-RTK測量技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

GPS-RTK測量技術(shù)在實際的工程測量領(lǐng)域具有顯著的自身技術(shù)優(yōu)勢，其主要優(yōu)勢點體現(xiàn)在以下幾個方面：①較短的測量耗時。GPS技術(shù)在當今可見發(fā)展的趨勢下也取得了長足的進步，不論從理論和實踐技術(shù)上。而GPS-RTK測量作為GPS技術(shù)中的先頭技術(shù)，其測量耗時也在逐漸縮短。常規(guī)的靜態(tài)式定位測量所需耗時一般在20分鐘左右，而新型的動態(tài)式定位測量所需一般耗時僅需幾秒鐘。②較高的測量精度。相對常規(guī)GPS測量技術(shù)通常具有較高測量精度的GPSRTK技術(shù)，是其區(qū)別于常規(guī)測量技術(shù)而廣泛應(yīng)用于地質(zhì)勘探領(lǐng)域的至關(guān)重要的一點。③無需多站點之間的直接視圖。通常常規(guī)傳統(tǒng)的測量技術(shù)都需要不同測量站點之間的直接視圖，而GPS-RTK測量技術(shù)則無需此視圖要求，大大增加了測量便捷性。

3 GPS-RTK測量技術(shù)在地質(zhì)勘查領(lǐng)域中的實際應(yīng)用概述

通常GPS-RTK測量技術(shù)可以彌補傳統(tǒng)地質(zhì)勘查技術(shù)領(lǐng)域中的測量效率低、測量精密度小等技術(shù)缺陷。尤其近年來，該技術(shù)突飛猛進式的發(fā)展，使得其在地質(zhì)勘查領(lǐng)域中的實際應(yīng)用更加廣泛。其主要應(yīng)用場景如下：

（1）地質(zhì)工程放樣。在地質(zhì)勘探工作中經(jīng)常遇到鉆探，挖溝和地球物理勘探，但通常采礦區(qū)的地形相對陡峭。復(fù)雜的地形對于放樣工作極其危險并且需要很長時間。相對于常規(guī)的測量技術(shù)，GPS-RTK測量技術(shù)能有效的根據(jù)地質(zhì)地形的特點完善工作條件，有效的減少工作人員遭遇環(huán)境風險的可能。

（2）圖根控制測量。在地質(zhì)勘測測量過程中，繪制平面圖時必須在圖紙上繪制控制點。這些控制點是圖的根點，后續(xù)的測量和映射工作應(yīng)該基于加密映射的根點。因此，確保根點的準確性對于地質(zhì)勘探和測量具有重要意義。

（3）地形測量。基于地形的現(xiàn)實情景來考慮實際的繪圖比例，如1：1000，1：2000，或1：5000等，這是常規(guī)測量技術(shù)存在的地形依懶性的缺陷。然而實際測量中比例越大，測量精度越低。

（4）剖面測量。常規(guī)的剖面測量技術(shù)難以實現(xiàn)像GPSRTK測量技術(shù)具備的在輪廓測量工作中“測量”和“計算”工作的同步進行，這是GPS-RTK測量技術(shù)在剖面測量工作中具備的用以提高工作效率技術(shù)優(yōu)勢之一。

4 GPS-RTK測量技術(shù)應(yīng)用問題討論

雖然GPS-RTK現(xiàn)場操作具有高速和高精度的優(yōu)點，但它也受到一系列技術(shù)和觀察條件的影響，并且具有其優(yōu)點和缺點。由于缺乏必要的檢查條件，如果測量操作員的操作錯誤或某些技術(shù)問題處理不當，將對測量結(jié)果產(chǎn)生嚴重影響。因此，RTK對測量算子的要求高于GPS靜態(tài)測量。主要的應(yīng)用問題如下：

（1）GPS-RTK測量誤差來源和精度分析：RTK測量誤差包括距離和測量站相關(guān)的誤差。距離相關(guān)的誤差包括電離層誤差，對流層誤差和軌道誤差，它們隨著從移動臺到基站距離的增加而增加。因此，在RTK測量期間應(yīng)限制操作半徑。與傳統(tǒng)的經(jīng)緯儀視距和全站儀相比，GPS-RTK技術(shù)可以顯著提高地質(zhì)勘探工程的測量精度。

（2）基準站和移動站的設(shè)置：①地質(zhì)工程測量中基站的設(shè)置必須遠離各種強電磁干擾源；②基站天線和移動臺天線之間沒有大的障礙物（如高層建筑物，山脈等），天線應(yīng)設(shè)置得更高；③基站周圍不應(yīng)有明顯的大面積信號反射（如大型建筑物，大面積水域等）。

請?zhí)貏e注意移動臺設(shè)置中的以下幾點：①坐標參數(shù)的選擇對測量精度有很大影響，因此基站和移動臺的參數(shù)設(shè)置必須一致；②移動臺應(yīng)始終保持與基站的數(shù)據(jù)鏈路的連接。③在建立移動臺時必須注意居中和輸入數(shù)據(jù)的準確性；④山區(qū)存在不同程度的海拔異常，因此在關(guān)節(jié)測量區(qū)域必須有盡可能多的高水平控制點。加強檢查，有效降低測量結(jié)果的高程異常精度。

5 結(jié)語

本文通過對GPS-RTK技術(shù)的分析，簡要介紹了GPSRTK技術(shù)的工作原理，闡述了GPS-RTK的技術(shù)優(yōu)勢及其在地質(zhì)勘探中的應(yīng)用。最后討論了GPS-RTK技術(shù)在實際應(yīng)用中應(yīng)注意的主要問題。總之，GPS-RTK可有效改變傳統(tǒng)測量工作的缺點，縮短地質(zhì)工程測量的運行時間，降低勞動強度，提高測量結(jié)果的準確性，大大提高測繪行業(yè)的自動化建設(shè)水平。