礦山地質勘察測繪中GPS-RTK 測繪技術的運用探討

胡緒昌，李實成

（1.江西省地質礦產勘查開發局物化探大隊，江西 南昌 330000；2.江西省瑞華國土勘測規劃工程有限公司，江西 南昌 330000）

礦山地質勘察測繪是一項基于地球科學、自然科學理論知識，對地質結構、礦產資源等展開地質研究的活動，工作領域廣泛，隨著現代化測繪技術不斷發展，礦山地質勘察測繪工作質量及效率得以提升[1]。

1 GPS-RTK測繪技術概述

載波相位動態實時差分技術（Real-time kinematic,RTK）是一種新的衛星定位測量方法，可實時處理兩個測量站載波相位觀測差，設備運行過程中，基準站所采集的載波相位可傳輸至用戶接收機，進行求差解算坐標，可在野外實時獲取厘米級精度的定位數據，是GPS應用史中里程碑式的跨越，顯著提升了測繪作業效率。

GPS-RTK 技術系統的結構組成如下：①衛星信號系統。這是GPS-RTK 技術的基礎系統，具體包括基準站、流動站及GPS 接收設備等，為了讓基準站、流動站獲得相同的采樣速度，可在基準站上配置雙頻GPS 接收機；②數據傳輸系統。數據傳輸系統由GPS 基準站上的數據發送裝置和GPS 流動站上的數據接收裝置組成，是支持RTK 測量的基礎性裝置；③軟件解算系統。軟件結算系統是提升RTK 測繪精度的關鍵性設備，甚至能夠消除失誤或誤差[2]。

2 GPS-RTK測繪技術的優劣勢分析

2.1 優勢

2.1.1 作業效率高

GPS-RTK 技術在地質勘察測繪中，作業效率較高，獨自一人即可完成對測繪系統的控制，單次作業可實現直徑4km 區域的勘察，無需重復測量，而且只需布設個位數控制點即可實現全區域觀測，這項技術的整體勞動強度較低，在一般電磁環境下運行速度較快，無需頻繁搬運觀測設備，在工作量較小的情況下，總體測繪成本較低，節約了大量人力物力資源。

2.1.2 數據精度高

GPS-RTK 技術勘察測繪精度高，在同等的作業環境下，在控制點的觀測范圍內，應用這項技術，水平精度和高程觀測結果可達到厘米級標準，相較于傳統測繪技術，所花費的人力、財力及時間較少。

2.1.3 對測繪環境要求低

傳統測繪技術對于現場環境有著一定的要求，而GPSRTK 勘察測繪技術則不一樣，對于光學視線的需求較低，只需要觀測點與被觀測區域光條件達到“電磁通視”狀態，優勢明顯，GPS-RTK 不會受到外界天氣條件、季節因素、光線情況、能見度等因素影響，能夠適應大部分野外測繪環境。

2.1.4 使用方便

GPS-RTK 勘察測繪技術應用前，無需進行大量的準備工作，按照規范簡單設置觀測點、總基站即可，使用方便，而且單次測量結果，與傳統測繪多次觀測的結果基本一致。而且，GPS-RTK 技術設備能夠迅速、有效地連接其他測量儀器、計算機等，操作簡便。

2.2 劣勢

2.2.1 衛星狀況限制

GPS-RTK 技術的自動化程度較高，人為測繪作業量少，不過由于需要依靠衛星信號進行測繪，對于衛星信號的依賴度較高，目前部分地區尚無GPS 信號覆蓋，或者衛星信號不穩定，限制了GPS-RTK 技術的應用，而且如若衛星信號不穩定，會影響到觀測結果的準確性和精確度。此外，基準站的選取存在一定要求，宜選擇地勢偏高、周圍無大面積水域、無高大密集樹林或建筑群的地方，否則會由于物理遮蔽，影響到觀測情況。

2.2.2 抗干擾能力弱

雖然說，GPS-RTK 技術對于測繪環境要求低，不易受外界環境的干擾，但是會受到天空條件的限制，如若電離層干擾較強、共享衛星數量較少，GPS-RTK 測繪初始化時間較長，數據準確性、精確度較低[3]。而且，GPS 信號易受到強磁場干擾，所以觀測區域內不得有強磁場，信號線、電源線不可卷起，以免形成渦流產生人工磁場，干擾GPS 信號。

2.2.3 數據傳輸限制

GPS-RTK 勘察測繪技術應用中，以無線電通訊的方式，實現觀測點到基站的數據傳輸，如若數據傳輸過程中，受到高大建筑或磁場干擾，信號傳遞出現偏差，容易出現數據無法準確傳輸、數據丟失的情況。而且，在無線電信號傳輸時，采用的是短波形式，電磁波信號隨著距離延長，會逐步衰減，如若GPS-RTK 測繪作業半徑過長，會影響到定位精度。

3 礦山地質勘察測繪中GPS-RTK測繪技術的運用分析

3.1 基準站的架設

圖1 基于GPS-RTK 測繪技術的基準站、移動站設置示意圖

在應用GPS-RTK 測繪技術進行礦山地質勘察測繪時，首先，需要在合適的位置架設基準站，一般來說，會選擇一個視野開闊的位置，確保基準站附近沒有大功率發射源、高壓輸電線路等會產生強磁場的設施，以防干擾到觀測信號。安裝好GPS 接收機之后，即可設置基準站和移動站，操作時二者的運行參數應該保持一致。如圖1 所示，為基于GPSRTK 測繪技術的基準站、移動站設置示意圖。

3.2 野外數據采集

在應用GPS-RTK 測繪技術采集野外數據時，需要用到GPS 的靜態采集和動態采集功能，所謂靜態采集，是指讓站點保持相對靜止狀態，接收GPS 衛星信號，獲取目標點的三維坐標，確保數據采集的連續性，保持這一狀態直至數據采集完畢，所謂動態采集，是指利用GPS 確定目標物的坐標點，再進行放樣工作。

3.3 放樣測量

在礦山地質勘察測繪工作中，可采用鉆探、槽探、勘探網等方式，布設工程點，進行放樣測量。礦山測繪工作大多是在地形復雜、險峻、交通不便的山區，測繪面積廣，采用傳統測繪技術，難以有效開展測繪工作，且無法保障觀測結果的精準度，而利用GPS-RTK 測繪技術，能夠有效簡化測繪工作流程，突破測繪環境限制，能夠更精確地布設工程點，準備好鉆探、物探等工具設備，再進行測繪工作，保障數據精確度，提升作業效率[4]。

3.4 地形測量

應用GPS-RTK 測繪技術對地形進行測量，與全站儀類似，具有作業時間短的優點。在數字化測圖過程中，應用GPS-RTK 測繪技術，無需頻繁更換站點，無需定向通視，這在某種程度上，降低了轉站過程中引起的觀測誤差，而且，可設置多個流動站，同時進行測繪工作，極大程度提升測繪效率，保障觀測結果的準確性。

4 結語

綜上所述，GPS 技術借助空中衛星來獲取地標物的精準三維定位數據，具有定位精度高、觀測時間短、自動化水平高、全球全天候觀測的優勢，隨著這項技術的發展，載波相位動態實時差分技術（RTK）得以研發應用，可進一步提升了測繪數據的精確度和準確性，推動礦山地質勘察測繪工作質量的再度提升[5]。在具體測繪工作中，測繪人員應合理應用GPS-RTK 測繪技術，明確其優勢和限制條件，制定科學測繪方案，確保所獲取數據的精確度。