地質(zhì)勘察測(cè)繪中GPS-RTK測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用

■李祖治 ■江西核工業(yè)二六四大隊(duì)地調(diào)院，江西 贛州 341000

由于地質(zhì)勘察的準(zhǔn)確性提高，傳統(tǒng)的勘察技術(shù)已經(jīng)難以滿足測(cè)繪需求了，急需新的測(cè)繪技術(shù)，才能滿足現(xiàn)階段人們的勘察需求。GPSRTK測(cè)繪技術(shù)由于使用簡(jiǎn)單，勘察精確度高，勘察誤差小等優(yōu)越性能，提高了勘察效率，目前已在地質(zhì)勘察中國被廣泛應(yīng)用。本文就該技術(shù)在地質(zhì)勘察測(cè)繪中的應(yīng)用進(jìn)行如下分析。

1 GPS-RTK測(cè)量原理

GPS-RTK測(cè)繪技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于測(cè)量準(zhǔn)確，自動(dòng)化程度高，測(cè)量不受天氣因素影響，并且操作簡(jiǎn)單，從而在地質(zhì)測(cè)量中被廣泛應(yīng)用。GPS-RTK測(cè)繪技術(shù)是動(dòng)態(tài)定位技術(shù)的簡(jiǎn)稱，在測(cè)量時(shí)，將測(cè)量過程和測(cè)量數(shù)據(jù)傳出有效的結(jié)合到一塊，從而縮短了測(cè)量時(shí)間，提高了測(cè)量效率。該測(cè)量技術(shù)主要包含三個(gè)主要部分，其一，基準(zhǔn)站，其二移動(dòng)站，其三為數(shù)據(jù)鏈。三者之間的運(yùn)作關(guān)系為，安裝在基準(zhǔn)站中的接收機(jī)對(duì)GPS衛(wèi)星發(fā)送的信號(hào)接收，做初步處理，之后發(fā)送給各個(gè)移動(dòng)站，移動(dòng)站將接收到的信息和自己原有的信息進(jìn)行對(duì)比，并對(duì)比較結(jié)果做進(jìn)一步處理，然后再通過數(shù)據(jù)鏈，給出厘米級(jí)的數(shù)據(jù)結(jié)果。

2 GPS-RTK測(cè)繪技術(shù)的測(cè)量方法

2．1 測(cè)量依據(jù)

測(cè)量時(shí)必須嚴(yán)格按照《地質(zhì)礦產(chǎn)勘察測(cè)量規(guī)范》及《全球定位系統(tǒng)(GPS)測(cè)量規(guī)范》中的相關(guān)規(guī)定，應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)氐膰临Y源局的測(cè)量結(jié)果，才能保證地質(zhì)勘察測(cè)量的準(zhǔn)確性。如，如果對(duì)某地的地質(zhì)做勘察測(cè)繪，需要該地的國土資源局提供測(cè)量有關(guān)的坐標(biāo)及高程起算點(diǎn)，并在實(shí)際測(cè)量中，控制好測(cè)量精度，才能使勘察測(cè)量結(jié)果更加符合測(cè)量要求。

2．2 控制測(cè)量

通過國土資源局提供的測(cè)量地區(qū)的平面坐標(biāo)及高程計(jì)算點(diǎn)，進(jìn)一步布設(shè)控制網(wǎng)，再采用合適的接收機(jī)，進(jìn)行地質(zhì)測(cè)量工作。測(cè)量點(diǎn)選取時(shí)，應(yīng)根據(jù)《全球定位系統(tǒng)(GPS)測(cè)量規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定，盡量選在視野開闊的區(qū)域，附近沒有高大建筑物阻擋，沒有其它信號(hào)干擾，如移動(dòng)塔、電信塔或者其他電纜線等。接收機(jī)接受的信號(hào)是GPS中的四個(gè)衛(wèi)星發(fā)送的，所以，在測(cè)量時(shí)，應(yīng)保證衛(wèi)星高度角大于15度，每一個(gè)測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量時(shí)間控制在55min左右，才能確定數(shù)據(jù)測(cè)量準(zhǔn)確性。當(dāng)數(shù)據(jù)測(cè)量完成之后，采用隨機(jī)軟件進(jìn)行分析處理。

2．3 外業(yè)數(shù)據(jù)采集

(1)基準(zhǔn)站、移動(dòng)站的架設(shè)及設(shè)置。首先，基準(zhǔn)站的架設(shè)。基準(zhǔn)站的架設(shè)直接關(guān)系到整個(gè)測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，是整個(gè)測(cè)量工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在架設(shè)時(shí)，應(yīng)注意到以下幾點(diǎn):①所處位置視野開闊，附近沒有高大的物體，以確保測(cè)量信號(hào)不被阻擋，從而提高了測(cè)量的準(zhǔn)確性。②基準(zhǔn)站附近不能有高壓電線或者其它信號(hào)塔，以避免測(cè)量信號(hào)受到干擾，對(duì)測(cè)量結(jié)果造成嚴(yán)重誤差。③基準(zhǔn)站附近不能有反射物，以免測(cè)量路徑加大，給測(cè)量造成嚴(yán)重影響。④確保基準(zhǔn)站所在位置在GPS發(fā)射電臺(tái)功率覆蓋范圍之內(nèi)，也就是說，基準(zhǔn)站和流動(dòng)站之間的距離要適當(dāng)，不能過遠(yuǎn)或者過近，以便于安置接收機(jī)及操作人員操作。最后，架設(shè)位置應(yīng)高，才能獲得較為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

(2)基準(zhǔn)站及移動(dòng)站的設(shè)置。在確定好的位置上安置好接收機(jī)，用手簿連接到基準(zhǔn)站，并輸入基準(zhǔn)站的坐標(biāo)點(diǎn)、接收機(jī)高度、數(shù)據(jù)保存位置。將這些設(shè)置好的信息保存，待基準(zhǔn)站電臺(tái)通訊信號(hào)顯示之后，斷開手簿，以斷開接收機(jī)和基準(zhǔn)站之間的連接。基準(zhǔn)站相關(guān)參數(shù)設(shè)置好之后，對(duì)移動(dòng)站進(jìn)行設(shè)置，和基準(zhǔn)站一樣，也用手簿對(duì)移動(dòng)站進(jìn)行連接。在基準(zhǔn)站及移動(dòng)站連接過程中，需注意以下幾個(gè)問題:首先，基準(zhǔn)站設(shè)置時(shí)，應(yīng)注意輸入數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。其次，基準(zhǔn)站的設(shè)置參數(shù)和移動(dòng)站的保持一致，才能保證測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確。再次，移動(dòng)站和基準(zhǔn)站之間始終保持連接，以確保測(cè)量數(shù)據(jù)同時(shí)接收。

(3)剖面測(cè)量。在剖面測(cè)量時(shí)，采用GPS的控制點(diǎn)作為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換點(diǎn)，同時(shí)采用RTK采集地形數(shù)據(jù)，以完成剖面測(cè)量。當(dāng)剖面線一端側(cè)量完成之后，對(duì)另一端進(jìn)行測(cè)量時(shí)，應(yīng)回檢GPS測(cè)量點(diǎn)。剖面測(cè)量時(shí)，需要輸入的參數(shù)為剖面線兩端的點(diǎn)坐標(biāo)，輸入之后，手簿便會(huì)自動(dòng)提示測(cè)量點(diǎn)和端點(diǎn)之間的測(cè)量距離及測(cè)量時(shí)偏離探線的距離。有了這些數(shù)據(jù)，測(cè)量人員便會(huì)及時(shí)的對(duì)測(cè)量過程進(jìn)行調(diào)整，從而快速準(zhǔn)確的測(cè)量出測(cè)量點(diǎn)的高差及坐標(biāo)。

(4)地質(zhì)工程點(diǎn)及鉆孔的測(cè)量。這種測(cè)量具有隨時(shí)性，如當(dāng)工程需要在那個(gè)地方測(cè)量時(shí)，測(cè)量人員便會(huì)對(duì)指定地點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。在測(cè)量時(shí)，直接采用鉆孔點(diǎn)平面坐標(biāo)及高程。

2．4 測(cè)量精度統(tǒng)計(jì)

在測(cè)量時(shí)，只要采用以下幾種方式進(jìn)行精度檢測(cè):首先，選定四個(gè)測(cè)定點(diǎn)，每個(gè)都測(cè)定，將測(cè)定數(shù)據(jù)和準(zhǔn)確值相比較。其次，在測(cè)定時(shí)，除了設(shè)置重復(fù)之外，還應(yīng)分不同階段測(cè)量，對(duì)測(cè)量結(jié)果相比較。再次，在測(cè)量位置選定22個(gè)測(cè)量點(diǎn)，然后采用全站儀對(duì)相鄰兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，之后對(duì)測(cè)量結(jié)果相比較。

3 測(cè)量質(zhì)量控制

在利用GPS-RTK測(cè)繪技術(shù)測(cè)量時(shí)，通常會(huì)出現(xiàn)點(diǎn)位坐標(biāo)飄移，從而引發(fā)測(cè)量誤差。通過減小測(cè)量距離及增加測(cè)量次數(shù)，能夠有效的避免坐標(biāo)飄移，從而也有效的降低了誤差出現(xiàn)的幾率。在野外地質(zhì)勘察測(cè)量之后，應(yīng)及時(shí)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)分析，并總結(jié)測(cè)量方法，對(duì)出現(xiàn)誤差的操作給予修改，才能不斷的完善測(cè)量過程。以下就完善方法簡(jiǎn)述:

(1)直接觀察手簿的測(cè)量值。目前，在利用GPS-RTK測(cè)繪技術(shù)勘察地質(zhì)時(shí)，通常采用OTF對(duì)模糊度進(jìn)行調(diào)整，有效的縮短了數(shù)據(jù)解算時(shí)間，提高了測(cè)量效果。如，在測(cè)量區(qū)域，當(dāng)鎖定的GPS衛(wèi)星數(shù)量達(dá)5顆時(shí)，解算時(shí)間便是5s，收斂值在2cm之內(nèi)，該收斂值準(zhǔn)確反映了測(cè)量精度。如果結(jié)算時(shí)間超過5s，說明收斂值準(zhǔn)確性不夠高，需要重新測(cè)量。

(2)通過已知點(diǎn)比較法。它是一種高級(jí)控制網(wǎng)絡(luò)，由GPS靜態(tài)獲得，具有較高的準(zhǔn)確性。當(dāng)測(cè)量完成之后，將測(cè)量數(shù)據(jù)輸入到控制網(wǎng)，便會(huì)自動(dòng)完成數(shù)據(jù)檢測(cè)工作。該檢測(cè)方法使用簡(jiǎn)單，檢查結(jié)果準(zhǔn)確，可以在任何時(shí)候使用。

(3)重復(fù)測(cè)量。在使用GPS-RTK測(cè)繪技術(shù)測(cè)量時(shí)，為了保證測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性，應(yīng)設(shè)置較多的重復(fù)，這樣可以避免測(cè)量不正常所引入誤差，對(duì)于校正數(shù)據(jù)具有重要作用。在測(cè)量時(shí)，測(cè)量數(shù)據(jù)在手簿上反映較慢，一般需要幾十秒至幾分鐘不等，這時(shí)，收斂值將會(huì)出現(xiàn)偏離，偏離范圍可達(dá)到數(shù)米。遇到這種情況，只有增加測(cè)量次數(shù)，才能降低測(cè)量誤差，最后對(duì)所有測(cè)量值求取平均數(shù)，以達(dá)到校正誤差的目的。

4 結(jié)語

隨著地質(zhì)勘察測(cè)量要求不斷提高，新型的測(cè)量技術(shù)也大量被應(yīng)用，有效的提高了勘察效率。GPS-RTK為新型的勘察測(cè)繪技術(shù)，由于自身的優(yōu)越性，在提高勘察效率的同時(shí)，也提高了測(cè)量準(zhǔn)確性，已被廣大測(cè)量人員所重視。本文就該技術(shù)在地質(zhì)勘察測(cè)繪中的應(yīng)用進(jìn)行分析，希望具有參考價(jià)值。

［1］常智勝.GPS-RTK測(cè)繪技術(shù)在地質(zhì)勘察測(cè)繪中的應(yīng)用［J］.能源技術(shù)與應(yīng)用，2012，10(4):158-160.

［2］黃文軍.GPS-RTK測(cè)繪技術(shù)在地質(zhì)勘察測(cè)繪中的應(yīng)用［J］.中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2014，16(9):8.