地質測量中動態GPS RTK測量作業方式研究

張靜娜

（河南省有色金屬地質礦產局第六地質大隊，河南 鄭州 450016）

GPS為全球定位系統，是現代科學技術的產物，通過衛星定位的方式實現對地理信息的實時定位。目前，該項技術已經應用到了汽車、航海等領域當中。而在地質測量當中利用GPS可以對地質、地貌進行準確的定位勘查，并且在一定程度上提高地質測量工作的技術含量[1]。隨著我國各級CORS站網的大規模建成及全天連續觀測，可積累大量測量數據，通過對CORS站網進行高精度數據處理，及時獲得地質測量點特征信息，實現更加精確的測量作業。動態GPS RTK技術主要是通過衛星信號對地質地形進行勘查，將GPS技術與RTK技術相結合，實現對地質測量作業的數據采集及數據處理。

1 地質測量中動態GPS RTK測量作業方式研究

1.1 建立動態GPS RTK地質測量項目屬性

CORS基準站可以持續接收GPS RTK測量信號，以獲取特定時間段地質測量區域各個參數，同時把從CORS站觀測到的衛星信息按照實際工作需求發送到服務器Eagle軟件指定位置，另外還可以對靜態數據進行打包儲存。在實施動態GPS RTK測量作業前，首先要對測定的區域進行實地考察，根據地質勘查測量的基本要求完成相應的內業準備工作，并建立動態GPS RTK測量項目屬性[2]。動態GPS RTK測量作業主要是在空間直角坐標系中完成，利用GPS技術構建測量控制區域。對于外業數據的測量而言，只需要完成對中、整平等基本操作即可。而對于內業數據的采集與處理需要通過屬性的建立、基線向量的計算等操作完成。測量項目屬性包括對項目的名稱、坐標的選擇、坐標表單位以及錯誤報告提醒方式等[3]。其中，影響測量結果最關鍵的屬性為坐標的選擇。本文設定的坐標選擇標準為：當地質地貌長度變形超過1.5cm/km時，可以采取投影在任意平面直角坐標系當中；當地質地貌長度變形不超過1.5cm/km時，可以采用高斯正形投影的方式，構建平面直角坐標系。

對于長度投影變形的計算可根據地面實際測量的邊長計算出參考物的變形影響，其公式可表示為：

公式中，l表示為長度投影變形后的邊長；Gm表示為超出實際參考物的平均高程；r表示為參考物截弧上的曲率半徑。通過公式可以看出，地面實際測量的長度到參考物球體上的長度總是縮短的，因此長度投影變形后的邊長與平均高程之間存在正比例關系，隨著平均高程的增加長度投影變形后的邊長也逐漸增加。

為了方便后續的測量工作，要求通過控制點坐標直接反算出的邊長與實際測量的邊長長度應該保持一致。在滿足上述條件下，采用平面直角坐標系方式完成對測量項目中所有參數屬性的建立。當其長度投影不能夠滿足測量作業的精度要求時，為了使本文測量方法更加方便，在完成地質獨立的坐標系投影時應盡可能采用抵償高程面，并設置抵償高程面上的長度投影變形數值為0。

1.2 基于動態GPS RTK技術的地質測量數據采集

基于動態GPS RTK技術的地質測量數據采集，其一是求解初始的整周模糊度，其二時利用地質測量的基準站與流動站的相互連接實現數據的傳輸，其三是選擇出正確的坐標轉換參數。

根據本文上述建立的動態GPS RTK地質測量項目屬性完成對樣品的數據采集，樣品的基準站數據采樣頻率為5s～7s一次，樣品的流動站數據采樣頻率為2s～4s一次。通常情況下，當達到高度角為15°時，完成樣本采集。

圖1為動態GPS RTK單點定位原理示意圖。

圖1 動態GPS RTK單點定位原理示意圖

在建立坐標轉換參數的情況下，通過四種不同位置上的衛星完成對該測定點的定位，并將四個點的橫、縱、空間坐標數值求解平均值，完成對該測定點的坐標測定。

若在沒有建立坐標轉換參數的情況下，通過已知的控制點資料對測區進行均勻的分布控制。同時，在控制過程中應當盡可能避免出現一端向另一端無限制的外推現象。

地質測量區域內的控制點坐標是通過動態GPS RTK技術測定完成的，并且測量結果中既包括測定區域內部的獨立坐標系坐標，又包括動態的GPS RTK作業控制網無約束平差坐標。因此通過利用同一控制點的兩種坐標完成對測量參數的轉換，最終求解出相應的地質測量參數。

圖2 對照組與實驗組實驗結果對比

2 實驗論證分析

選用某地區礦山地形圖作為實驗測量項目對象，利用已知的地質特征信息作為實驗標準，為了保證本文實驗的客觀性，將本文設計的測定方法與傳統測定方法進行對比實驗，完成對本文測定方法測量作業效率的驗證。

2.1 實驗準備

首先利用傳統測定方法對該礦山的地質地貌中的各參數進行測量，并將實驗過程中產生的數據信息進行記錄，將其設置為對照組。其次，利用本文提出的地質測量中動態GPS RTK測量作業方式對該礦山的地質地貌中的各個參數進行測量，并同樣將數據進行記錄，將其設置為實驗組。將記錄的兩組數據結果與該礦山實際地質地貌參數進行比較，對比兩組方法在完成標準參數測量的作業效率。

2.2 實驗結果及分析

通過本文上述實驗準備，完成對比實驗。將實驗組、對照組與標準參數比較的結果繪制成如圖2所示的實驗對比曲線圖。（圖2）。根據圖2中的兩條曲線可以看出，實驗組的測量作業效率明顯高于對照組。因此，通過本文建立的對比實驗可以證明，本文將動態GPS RTK測量技術結合到地質測量作業中能夠有效提高測量作業的效率，同時在一定程度上也證明了該方法的定位精準度更高。動態GPS RTK測量技術中測量的精度可以達到厘米級以上，因此，更能夠滿足于實際礦山企業對地質勘查工作的質量要求。

3 結語

本文根據動態GPS RTK測量技術的優勢，將其應用于地質測量作業中，實現了對地質勘查工作測量作業效率的進一步提高。在后續的研究中還將對動態GPS RTK測量技術進行更多的了解，從而將其應用于更多的地質勘查工作當中，提高測量作業的效益及準確性，保證地質勘查工作的可持續發展。