RTK測量的作業(yè)流程及其在地質(zhì)勘查中的應(yīng)用

吳 盤

（寧夏回族自治區(qū)煤田地質(zhì)局，寧夏 銀川750011）

0 引言

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

1 RTK 測量的作業(yè)流程

1.1 內(nèi)業(yè)準(zhǔn)備

在實施RTK 外業(yè)測量前，應(yīng)事先對測區(qū)進行踏勘，根據(jù)地質(zhì)勘查測量的特點完成內(nèi)業(yè)的準(zhǔn)備工作。主要包括以下幾方面的內(nèi)容：

1）根據(jù)工程項目，設(shè)定工程名稱；

2）主機的參數(shù)設(shè)置，基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)采樣率一般為4-5s，流動站的數(shù)據(jù)采樣率一般為1-2s，截止高度角通常先設(shè)定為10°；

3）若有已知坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)，則輸入手薄；

4）若無坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)，則整理測區(qū)的已知控制點資料，控制點盡可能均勻分布在測區(qū)，使所測點在已知點的內(nèi)涵之內(nèi)，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(yīng)符合GPS 作業(yè)的要求；

5）實施工程放樣時，內(nèi)業(yè)輸入每個放樣點的設(shè)計坐標(biāo)，以便野外實時、準(zhǔn)確放樣。

1.2 求定測區(qū)轉(zhuǎn)換參數(shù)

地質(zhì)勘查測量是在測區(qū)地方獨立坐標(biāo)系上進行的，這就存在WGS-84 坐標(biāo)和測區(qū)地方獨立坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換問題。由于RTK 作業(yè)要求實時給出測區(qū)當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)，這使得坐標(biāo)轉(zhuǎn)換工作非常重要。根據(jù)測區(qū)已知控制點成果來源情況，求定測區(qū)轉(zhuǎn)換參數(shù)可分為以下2 種情況。

1）測區(qū)控制點坐標(biāo)是GPS 靜態(tài)相對定位測量完成的，并且坐標(biāo)成果既有測區(qū)獨立坐標(biāo)系的坐標(biāo)，又有靜態(tài)GPS 作業(yè)控制網(wǎng)無約束平差時精確求得的WGS-84 坐標(biāo)，就可以利用同一控制點的2 種坐標(biāo)成果求出轉(zhuǎn)換參數(shù)。

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

1.3 基準(zhǔn)站的選定原則

數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)由基準(zhǔn)站發(fā)射臺和流動站接收臺組成，它是實時動態(tài)測量的關(guān)鍵設(shè)備。穩(wěn)鍵可靠的數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)莿討B(tài)初始化的前提。保持高質(zhì)量的數(shù)據(jù)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(zhǔn)站的安置是順利實施RTK 作業(yè)的關(guān)鍵之一，基準(zhǔn)站安置應(yīng)滿足下列條件。

1）基準(zhǔn)站可設(shè)立在有精確坐標(biāo)的已知點上，也可設(shè)在未知點上；

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

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

4）考慮到南北極附近是衛(wèi)星的空洞區(qū)，電臺天線應(yīng)架設(shè)在GPS 接收機的北方。

1.4 RTK 施測步驟

野外作業(yè)時，基準(zhǔn)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(biāo)。如果未知WGS-84 坐標(biāo)，則需采集單點定位坐標(biāo)，設(shè)置完畢檢查接收的GPS 衛(wèi)星數(shù))5 顆。設(shè)置電臺的通道和靈敏度，檢查電臺發(fā)射指示燈是否正常，基準(zhǔn)站設(shè)置完成。流動站選擇與基準(zhǔn)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(wèi)星數(shù))4 顆，流動站可開始測量任務(wù)。先聯(lián)測1-2 個已知控制點，評定測量精度，滿足設(shè)計要求則開始測量任務(wù)。實時動態(tài)RTK數(shù)據(jù)處理相對簡單，外業(yè)測量采集的實測坐標(biāo)通過手簿的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，直接下載到計算機內(nèi)。經(jīng)整理、分類、判斷形成文件后待用。

2 RTK 技術(shù)在地質(zhì)勘查測量中的應(yīng)用

2.1 地形圖測量

地質(zhì)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(wù)。根據(jù)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(tǒng)方法測圖(如全站儀測圖)，先要建立測圖首級控制網(wǎng)和圖根控制網(wǎng)，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(wǎng)這個中間環(huán)節(jié)，節(jié)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(qū)首級控制網(wǎng)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(wǎng)的基礎(chǔ)上布設(shè)圖根控制網(wǎng)。如果用傳統(tǒng)方法布設(shè)(如使用全站儀)，工作量大、速度慢、時間長，并且測量結(jié)果和精度必須經(jīng)室內(nèi)計算平差后才能知道。采用GPS RTK 動態(tài)測量系統(tǒng)建立測區(qū)圖根控制網(wǎng)，能夠?qū)崟r獲得圖根點的坐標(biāo)。當(dāng)達到要求的點位精度，即可停止觀測，大大提高了作業(yè)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(zhì)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(yè)區(qū)附近控制點少、地形復(fù)雜的情況下很難完成，采用GPS RTK 測量，只需將定位點的坐標(biāo)輸入到GPS RTK 手簿中，系統(tǒng)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(chǎn)生累積誤差，各點放樣精度趨于一致。

2.4 地質(zhì)特征點采集

地質(zhì)勘查中，通常需要對地表的一些地質(zhì)特征點進行實地坐標(biāo)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(yè)區(qū)控制點少、地形復(fù)雜的情況下很難實現(xiàn)，采用GPS RTK 在測區(qū)首級控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上使用簡單的數(shù)據(jù)采集功能就可輕松完成。

2.5 物化探測網(wǎng)

傳統(tǒng)的物化探布網(wǎng)是采用基線加測線的方法，首先利用全站儀在測區(qū)控制網(wǎng)的基礎(chǔ)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(chǔ)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(yè)，就可以很容易完成這項工作。GPS RTK 測量系統(tǒng)有一種線放樣功能，只要把一條線段的兩個端點坐標(biāo)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(biāo)定出來，從而可以輕松實施放樣，當(dāng)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(zhì)剖面測量

地質(zhì)勘查中，為了更好地反映地質(zhì)地貌特征，研究成礦規(guī)律，常常需要實測勘探線的地表特征，即實測地質(zhì)剖面，如果用傳統(tǒng)方法(如使用全站儀測量)，既要支站，又要定向，在地形復(fù)雜的情況下作業(yè)效率很低。采用GPS RTK 施測地質(zhì)剖面，方法和物化探測網(wǎng)一樣，也是利用線放樣功能，只要把剖面的端點坐標(biāo)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(biāo)采集回來按順序連線就可輕松繪出剖面圖。

3 結(jié)束語

總之，GPS-RTK 作業(yè)，每個點的誤差均為不累積的隨機偶然誤差，外業(yè)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(zhì)勘查中，利用GPS-RTK 實時動態(tài)測量系統(tǒng)可完成地形圖測量、圖根控制點加密、工程放樣、地質(zhì)特征點采集、物化探測網(wǎng)、地質(zhì)剖面測量等多種工作。

［1］馬云飛.GPS 快速靜態(tài)及RTK 技術(shù)在物探中的應(yīng)用研究[D].吉林大學(xué)，2007.

［2］張延同.GPS-RTK 技術(shù)在城區(qū)物探測量中的應(yīng)用[D].山東科技大學(xué)，2006.

［3］宋秉紅，楊明光.RTK 技術(shù)在城市測量中的應(yīng)用[J].測繪通報，2005（02）.