RTK測量的作業流程及其在地質勘查中的應用

吳 盤

（寧夏回族自治區煤田地質局，寧夏 銀川750011）

0 引言

與GPS 靜態相對定位、 快速靜態定位需要較長觀測時間和事后進行數據處理相比，RTK 定位效率大大提高，并且能夠滿足多種地質勘查測量的精度要求，利用RTK 實時動態測量系統可完成地形圖測量、圖根控制點加密、工程放樣、地質特征點采集、物化探測網、地質剖面測量等多種工作。

1 RTK 測量的作業流程

1.1 內業準備

在實施RTK 外業測量前，應事先對測區進行踏勘，根據地質勘查測量的特點完成內業的準備工作。主要包括以下幾方面的內容：

1）根據工程項目，設定工程名稱；

2）主機的參數設置，基準站的數據采樣率一般為4-5s，流動站的數據采樣率一般為1-2s，截止高度角通常先設定為10°；

3）若有已知坐標轉換參數，則輸入手薄；

4）若無坐標轉換參數，則整理測區的已知控制點資料，控制點盡可能均勻分布在測區，使所測點在已知點的內涵之內，盡可能避免一端向另一端無限制的外推。控制點所處的位置和周圍的條件應符合GPS 作業的要求；

5）實施工程放樣時，內業輸入每個放樣點的設計坐標，以便野外實時、準確放樣。

1.2 求定測區轉換參數

地質勘查測量是在測區地方獨立坐標系上進行的，這就存在WGS-84 坐標和測區地方獨立坐標系的坐標轉換問題。由于RTK 作業要求實時給出測區當地坐標，這使得坐標轉換工作非常重要。根據測區已知控制點成果來源情況，求定測區轉換參數可分為以下2 種情況。

1）測區控制點坐標是GPS 靜態相對定位測量完成的，并且坐標成果既有測區獨立坐標系的坐標，又有靜態GPS 作業控制網無約束平差時精確求得的WGS-84 坐標，就可以利用同一控制點的2 種坐標成果求出轉換參數。

2）只知道測區地方獨立坐標系的坐標成果，沒有與控制點相對應的WGS-84 坐標成果，這種情況下可在工程項目中臨時求得轉換參數。首先在對空視野開闊的地方設立基準站并采集單點定位WGS-84坐標，然后流動站聯測2 個以上的測區地方獨立坐標系下的控制點，同樣是利用同一控制點的2 種坐標求解坐標轉換參數。

1.3 基準站的選定原則

數據傳輸系統由基準站發射臺和流動站接收臺組成，它是實時動態測量的關鍵設備。穩鍵可靠的數據鏈是動態初始化的前提。保持高質量的數據傳輸，可以減少整周模糊度的解算時間，大大提高工作效率，所以基準站的安置是順利實施RTK 作業的關鍵之一，基準站安置應滿足下列條件。

1）基準站可設立在有精確坐標的已知點上，也可設在未知點上；

2）基準站安置應選擇地勢較高、視空無遮擋、電臺有良好覆蓋的地方，地質勘查測量首選測區中央的制高點上；

3）為防止數據鏈的丟失和多路徑效應，周圍應無GPS 信號反射物(大面積水域，較大陡崖的附近)，200m 范圍內無高壓電線、無線電發射臺等干擾源；

4）考慮到南北極附近是衛星的空洞區，電臺天線應架設在GPS 接收機的北方。

1.4 RTK 施測步驟

野外作業時，基準站安置在選定的控制點上，打開接收機輸入點號、天線高、WGS-84 的已知坐標。如果未知WGS-84 坐標，則需采集單點定位坐標，設置完畢檢查接收的GPS 衛星數)5 顆。設置電臺的通道和靈敏度，檢查電臺發射指示燈是否正常，基準站設置完成。流動站選擇與基準站電臺相匹配的電臺頻率，檢查電臺接收指示燈是否正常，檢查接收衛星數)4 顆，流動站可開始測量任務。先聯測1-2 個已知控制點，評定測量精度，滿足設計要求則開始測量任務。實時動態RTK數據處理相對簡單，外業測量采集的實測坐標通過手簿的數據傳輸系統，直接下載到計算機內。經整理、分類、判斷形成文件后待用。

2 RTK 技術在地質勘查測量中的應用

2.1 地形圖測量

地質勘查分普查、詳查、勘探幾個階段，每個階段都有測繪地形圖的任務。根據勘查礦種的不同，普查階段測圖比例尺有1:2000、1:5000、1:10000 等，詳查階段測圖比例尺有1:500、1:1000、1:2000 等。用傳統方法測圖(如全站儀測圖)，先要建立測圖首級控制網和圖根控制網，然后才能進行碎部測量，這樣須投入大量的人力、物力，工作量大、速度慢、花費時間長。采用GPS RTK 測圖，可以省去建立圖根控制網這個中間環節，節省大量的時間、人力、財力，同時還可以全天候的觀測，這樣可以大大加快測量速度，提高工作效率。

2.2 圖根控制點加密

在測區首級控制網建立好后，為了便于施測大比例尺地形圖和工程放樣的需要，還要在首級控制網的基礎上布設圖根控制網。如果用傳統方法布設(如使用全站儀)，工作量大、速度慢、時間長，并且測量結果和精度必須經室內計算平差后才能知道。采用GPS RTK 動態測量系統建立測區圖根控制網，能夠實時獲得圖根點的坐標。當達到要求的點位精度，即可停止觀測，大大提高了作業效率。由于點與點之間不要求必須通視，只要求相鄰兩點之間通視就可以了，使得測量更簡便易行。

2.3 工程放樣

在地質勘查詳查、勘探段階，有許多探礦工程需要測量定位，如鉆孔定位、豎井定位、坑道坑口定位等，如果采用全站儀放樣，在作業區附近控制點少、地形復雜的情況下很難完成，采用GPS RTK 測量，只需將定位點的坐標輸入到GPS RTK 手簿中，系統就會定出放樣的點位。由于每個點的測量都是獨立完成的，不會產生累積誤差，各點放樣精度趨于一致。

2.4 地質特征點采集

地質勘查中，通常需要對地表的一些地質特征點進行實地坐標采集，像探槽的端點、物化探異常點、鉆孔位置等。和工程放樣一樣，如果用全站儀在作業區控制點少、地形復雜的情況下很難實現，采用GPS RTK 在測區首級控制網的基礎上使用簡單的數據采集功能就可輕松完成。

2.5 物化探測網

傳統的物化探布網是采用基線加測線的方法，首先利用全站儀在測區控制網的基礎上把每條測線的兩個端點(即基線點)先測定出來，然后再利用全站儀在這些基線點的基礎上把每條測線的全部測點都測定出來。這種方法工作量大，效率低。采用GPS RTK 作業，就可以很容易完成這項工作。GPS RTK 測量系統有一種線放樣功能，只要把一條線段的兩個端點坐標輸入手簿，線放樣功能就會自動把這條線段上需要每隔一定距離的測點位置自動標定出來，從而可以輕松實施放樣，當然在放樣基線點的時候時間要長一些，放樣測線點的時候時間可以短一些。

2.6 地質剖面測量

地質勘查中，為了更好地反映地質地貌特征，研究成礦規律，常常需要實測勘探線的地表特征，即實測地質剖面，如果用傳統方法(如使用全站儀測量)，既要支站，又要定向，在地形復雜的情況下作業效率很低。采用GPS RTK 施測地質剖面，方法和物化探測網一樣，也是利用線放樣功能，只要把剖面的端點坐標輸入手簿，RTK 在測量過程中就會自動定出剖面線的位置，把剖面上地物特征點坐標采集回來按順序連線就可輕松繪出剖面圖。

3 結束語

總之，GPS-RTK 作業，每個點的誤差均為不累積的隨機偶然誤差，外業操作簡單，能夠滿足快速求得厘米級精度的測量要求。在地質勘查中，利用GPS-RTK 實時動態測量系統可完成地形圖測量、圖根控制點加密、工程放樣、地質特征點采集、物化探測網、地質剖面測量等多種工作。

［1］馬云飛.GPS 快速靜態及RTK 技術在物探中的應用研究[D].吉林大學，2007.

［2］張延同.GPS-RTK 技術在城區物探測量中的應用[D].山東科技大學，2006.

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