GPS技術在地質測繪中的應用實踐

范董偉

摘要：就土地面積而言，我國是世界第三大國家。地域遼闊涵蓋各種地質構造。因此，地質測繪是一項非常重要的任務。本文以某煤礦為例，利用GPS技術進行山地地質測繪，并系統地描述了RTK坐標轉換參數解和現場數據采集，總結了GPS技術應用中應注意的問題和技巧，為提高地質測繪效率提供了參考。

關鍵詞：GPS-RTK技術；參數設置；測繪應用

1.地質概況

為了將某礦區的構造特征、地層層序等相關地質情況查明，因此根據相關部門的要求設立了福建省尤溪縣煤礦普查項目，通過對該礦區進行勘察發現，該礦區擁有25.08km2的面積，該區域的形態屬于山地形，通過相關的地勢測量發現，其海拔高度集中在160m～1150m之間，具有一定的高差，并且切割非常深的程度、呈現出溝谷的形態、并有較為茂密的植被覆蓋等，這些因素給測繪工作帶來非常大的難度。通過將上述的情況進行綜合測區后，進行了科學的分析和討論，決定采用RTK技術在擁有較好衛星信號的山坡和平坦地區開展相應的地質測量，對這些信號較好的區域采用RTK外業雙頻RTK系統進行觀測。而在深溝、樹林等擁有覆蓋較為濃密的區域無法采用這種方法進行測量，因此就需要利用到拓普康GTS-602型全站儀進行相關的觀測。

2.作業依據

在進行執行相關測繪作業的過程中要根據相關的測量和技術規范開展工作。在進行布設GPS控制網時，需要采用科學的布設方法來實現靜態定位，在此過程中需要進行布設6個觀測點。在進行外業的過程中需要通過進行合格鑒定的4臺接收機，其規格型號為中海達V8雙頻GPS并在該設備的有效期內進行靜態水平垂直的觀測。在進行觀測的過程中要保證周圍的條件和作業環境達到相關的標準規范要求，要保證這些進行同步同組觀測的有效衛星數量超過6顆，PDOP值要控制在4以內，超過15°的衛星高度角，并且觀測時長要保證超過60分鐘。在該行業領域中普遍采用的是中海達數據處理軟件來進行解算基線以及實現對網平差的科學控制，進一步的檢核解算后的方差比、中誤差等相關指標，將一些不滿足基線向量要求的指標剔除，在WGS-84坐標系內將達到標準要求的基線向量進行網平差，基于有效觀測量利用福建省C級GPS點作為相應的約束條件，再運用P156作為相關的檢核條件，平差采取的是二維約束平差方法，具體來說就是將GPS點進行坐標轉換。

3. RTK地方坐標系轉換參數解算

選擇5個既能夠呈現均勻分布，又能夠將礦區進行全面的覆蓋，通過兩套坐標成果進行相應的求解，運用七參數法進行參數解算，相關的經緯度的坐標及高程基準都需要進行測定，通過計算平面坐標使其殘差最大值達到了0.0149m，限差的范圍控制在±0.03m，上述所使用的這些參數能夠達到相關的標準要求，詳細數據如表1所示。

4.圖根點測量

利用RTK觀測圖根點的過程中，三腳架可以實現中和平整的目的，歷元數每次所能掌握要超過20個，且在不同時段進行觀測2次，2次測量結果都控制在0.04m范圍內，將2次測量的結果進行平均后得到的數值作為結果。

5.測量勘探線剖面

在進行勘探時對線剖面所采取的相關操作需要達到 1∶2000范圍的比例尺，并采用77°00’00″的剖面設計方位。測量剖面的過程采用了傳統的施工中所使用的鉆孔作為施工的基點，科學的運用解析法將要測量的每個剖面線兩端點的坐標計算得出，并將計算的結果導入到RTK中作為樣點庫，通過對RTK手簿進行相應的觀測，從其中選取直線來達到放樣的作用，將剖面線的起始點與終點的坐標值進行輸入，按照相關儀器的提示，當其垂直的間距逐漸地接近0時，就說明可以對剖面點進行坐標和高程的測量，將剖面點進行全面的實地放樣。在此過程中要控制剖面點間距在30m范圍內，在一些地形發生變化的區域適當的增加碎部點的采集，所采集的數據都可以成為RTK的固定解。觀測所得到的數據主要是通過采集器將這些記錄保存在儀器的內存中，當結束了工作后在計算機中將這些數據進行相應的導入，同時生成*.csv格式文件。剖面圖主要是通過MAPGIS軟件進行生成，然后再對其進行相關的編輯、調整。

6.鉆孔定測

采用RTK來實現定測鉆孔，一共可以定測5個鉆孔，平面所在的位置主要是在封孔的中心，水泥面就是其標準高度，接收衛星的數量要保證超過6顆，達到15°的高度角，控制PDOP的數值達到4以內，10次作為觀測一次平滑的次數，通過2次的觀測后取平均值，將其作為RTK的固定解，通過相應的采集器將相關的數據直接記錄在儀器的內存中。

7. RTK成果質量控制

7.1利用已知控制點檢核

運用RTK來進一步的觀測沒有參與運算的靜態GPS控制點，主要將其坐標和高程進行比較，通過比較發現采用RTK進行觀測的精度達到了相關規范的標準要求，具體結果見表2。

7.2重測比較法

對本煤礦區采取不同時段的定測的方法，能夠有效的提升RTK測量結果的精確性，使得到的結果更加的可靠，通過比較同名點的坐標和高程數據，所得出的結果達到了相關規范的標準要求，這充分的說明采用RTK方法對鉆孔及剖面點進行觀測，能夠得到較高的精度，詳細的比較數據見表3所示。

8.在使用RTK的過程中需要重視的問題

8.1正確解算轉換參數

在對控制點進行轉換時，通常情況下參與的數量要超過3個點，并且參與的這些點都要達到足夠等級、精度、密度，通過這些參數能夠實現對整個測區的有效控制，RTK測量時轉換坐標所形成的誤差要控制在±2cm范圍內，高程要控制3cm～-3cm之間。采用的轉換方式主要有三參數、四參數等，當然最好還是選用四參數來對相關數據進行求解，因為三參數適用于面積較小的觀測區，解算好參數后再進行相應的檢核。

8.2基準站要正確架設

盡量保證在中央礦區高地對相關的基準站進行架設，這樣能夠使周圍的環境更加的廣闊，防止雜物對其進行遮擋，確保遠離水域、雷達站等外部條件的干擾，這樣能夠更好地降低多路徑效應對其產生的影響，量取儀高要保持足夠的精準，設置專人進行守候且在進行觀測時嚴禁任何操作。

8.3流動站使用技巧

在流動站進行觀測過程中要盡量確保氣泡居中，在對重要點位進行測量時，要利用三腳架進行調平后才能開展觀測工作，同時觀測的時間與次數要進行科學的增加。當通訊時，要保持一定的距離的檢測，避免發生串頻情況，當遇到雷暴天氣時就不適宜進行RTK觀測，要盡量避免在中午衛星強度不夠的時段進行觀測。根據多年經驗可以得到RTK浮動解，當點位誤差分布在0.2m～3m范圍之間時，高程誤差比較明顯。因此，在深溝、有超過10m高度的樹木時，可以選擇附近平坦的地帶進行圖根點的布設。

9.結論

綜上所述，GPS技術具有實時，快速等特點，非常適合礦區測量工作，并且可以滿足對地圖根測量的控制，降低了勞動強度，提高了工作效率，值得進一步推廣和大范圍應用。

參考文獻：

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