探析水工環(huán)地質(zhì)勘察中GPS RTK的技術(shù)應(yīng)用

劉富庭

（湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四0二隊(duì) 湖南長(zhǎng)沙 410000）

探析水工環(huán)地質(zhì)勘察中GPS RTK的技術(shù)應(yīng)用

劉富庭

（湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四0二隊(duì) 湖南長(zhǎng)沙 410000）

科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展提高了水文地質(zhì)勘察工作效率與質(zhì)量。在水工環(huán)地質(zhì)勘察工作中采用新技術(shù)，不斷地提高工作效率，降低工作風(fēng)險(xiǎn)，是一直追求的目標(biāo)，本文對(duì)水工環(huán)地質(zhì)勘察工作的重點(diǎn)以及以GPS RTK技術(shù)為例做了相關(guān)討論，希望對(duì)讀者有所啟發(fā)。

水工環(huán)；地質(zhì)勘察；GPS RTK；技術(shù)應(yīng)用

1 引言

水工環(huán)與人們的生活水平有著明顯的關(guān)系，為提升人們生活的水平，就需要采取有效的技術(shù)手段對(duì)水工環(huán)進(jìn)行勘察，在水工環(huán)中，地質(zhì)勘察工作是其中的重點(diǎn)，在對(duì)水工環(huán)地質(zhì)進(jìn)行勘察的過(guò)程中，需要合理的采用GPS RTK技術(shù)，這樣可以有效的保障水工環(huán)地質(zhì)勘察的質(zhì)量和效果。下面就主要針對(duì)水工環(huán)地質(zhì)勘察中的GPS～RTK技術(shù)應(yīng)用情況進(jìn)行更為深入的分析。

2 水工環(huán)地質(zhì)的概述

2.1 水工環(huán)地質(zhì)概念

水工環(huán)地質(zhì)分為三種類型，即工程、水文、環(huán)境，根據(jù)勘測(cè)工作的需要，勘測(cè)人員要對(duì)不同的環(huán)境進(jìn)行了勘測(cè)，其中包含自然地質(zhì)環(huán)境、地下水資源環(huán)境以及工程建設(shè)環(huán)境，通過(guò)對(duì)這三方面進(jìn)行詳盡的評(píng)估，能夠有效的促進(jìn)地質(zhì)勘探工作的順利開展。由此可見，水工環(huán)地質(zhì)與人們的生活具有密不可分的關(guān)系，是影響人們生活環(huán)境的重要影響因素。當(dāng)前，我國(guó)正在走一條可出續(xù)發(fā)展的道路，運(yùn)用水工環(huán)地質(zhì)為原理的技術(shù)進(jìn)行勘測(cè)具有顯著的效果。因此，要不斷提高勘測(cè)的技術(shù)，為促進(jìn)地質(zhì)勘測(cè)工作的進(jìn)一步發(fā)展提供理論上的幫助。

2.2 勘察技術(shù)應(yīng)用范圍

現(xiàn)如今水文地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)遺跡工作地質(zhì)勘察工作早已與以往的地質(zhì)勘察工作發(fā)生了巨大的變化。自改革開放后，我國(guó)很多地方的經(jīng)濟(jì)發(fā)展都十分的迅速，但這些經(jīng)濟(jì)的發(fā)展大都是以破壞當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境、自然資源為代價(jià)，為人們的生活與發(fā)展帶來(lái)巨大的影響，這時(shí)候，人們才認(rèn)識(shí)到保護(hù)環(huán)境就是在保護(hù)自己生活的家園。人自然和諧相處、可持續(xù)發(fā)展是當(dāng)今世界發(fā)展的主旋律，我國(guó)水工環(huán)地質(zhì)勘察工作也應(yīng)該積極響應(yīng)社會(huì)發(fā)展的潮流，向可持續(xù)發(fā)展方向發(fā)展。對(duì)與社會(huì)的發(fā)展與自然生態(tài)環(huán)境保護(hù)越來(lái)越多的沖突，使得水工環(huán)地質(zhì)勘察的工作量也在不斷增加。比如：環(huán)境水文地球化學(xué)與地方病和人體健康的研究、生物地球化學(xué)與土地資源利用規(guī)劃、農(nóng)業(yè)生態(tài)地質(zhì)研究等。

城鎮(zhèn)化是當(dāng)前我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的最終結(jié)果，城市化的建設(shè)水平往往也代表著一個(gè)城市的整體發(fā)展水平。我國(guó)很多城市都存在著人口密集、生存空間不斷減小等問(wèn)題。隨著我國(guó)城市建設(shè)進(jìn)程的不斷加快，城市建設(shè)與規(guī)劃中的地質(zhì)勘察工作是一件非常重要的工作。在城市化建設(shè)的過(guò)程中，保護(hù)環(huán)境不受破壞、工程地質(zhì)勘察、生活生產(chǎn)垃圾的處理等都是水工環(huán)地質(zhì)勘察工作中的重要關(guān)注對(duì)象。進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展也使得很多領(lǐng)域的學(xué)科與技術(shù)在不同程度上出現(xiàn)了相互交叉、融合、滲透等現(xiàn)象，使得各個(gè)領(lǐng)域之間的界限越來(lái)越模糊，各種新思想與新的發(fā)展方向也不斷出現(xiàn)。在現(xiàn)代地質(zhì)學(xué)中，它與生態(tài)學(xué)也發(fā)生了一定的融合與滲透，使得現(xiàn)代的地質(zhì)學(xué)綜合性、系統(tǒng)性更強(qiáng)。

3 水工環(huán)地質(zhì)勘察中GPS RTK技術(shù)的具體應(yīng)用

3.1 GPS RTK技術(shù)原理

在當(dāng)前水工環(huán)地質(zhì)勘察中較為典型的新技術(shù)是GPS RTK技術(shù)，作者試對(duì)此進(jìn)行分析。GPS是衛(wèi)星定位系統(tǒng)，它的基本原理是通過(guò)無(wú)線電波信號(hào)經(jīng)過(guò)地面反射到衛(wèi)星，在導(dǎo)航系統(tǒng)下，使用無(wú)線電波測(cè)距的原理，其中衛(wèi)星位置固定，三點(diǎn)定位原理從而確定地面上的一個(gè)具體的位置。或者將定位系統(tǒng)安裝在基準(zhǔn)站的上方，進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，之后進(jìn)入傳輸裝置，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)GPS信號(hào)接收系統(tǒng)接收，然后再經(jīng)各種計(jì)算得出三位坐標(biāo)，其監(jiān)測(cè)結(jié)果精確而又標(biāo)準(zhǔn)。而RTK技術(shù)系統(tǒng)可以進(jìn)行實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)測(cè)量，此項(xiàng)技術(shù)是衛(wèi)星定位系統(tǒng)與數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)共同結(jié)合的產(chǎn)物。其原理是利用GPS的接收機(jī)接收GPS衛(wèi)星測(cè)量的信號(hào)，在通過(guò)無(wú)線傳輸系統(tǒng)將觀測(cè)到的數(shù)據(jù)傳輸給地上用戶觀測(cè)站，然后在觀測(cè)站中將傳輸?shù)臄?shù)據(jù)傳給GPS接收信號(hào)，再通過(guò)定位原理計(jì)算出未知數(shù)，最后對(duì)結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確性測(cè)評(píng)，如圖1所示。

圖1 GPS RTK工作原理

3.2 GPS RTK的應(yīng)用

此項(xiàng)新技術(shù)可以保證數(shù)據(jù)的精確。但在使用時(shí)必須保證RTK的應(yīng)用條件準(zhǔn)確無(wú)誤，否則會(huì)出現(xiàn)定位偏差。而且GPS RTK技術(shù)耗費(fèi)較低的勞動(dòng)力，工作效率相當(dāng)高，并且每次周期特別短，其全天候的工作這對(duì)定位工作帶來(lái)很大的便利。此項(xiàng)技術(shù)經(jīng)過(guò)反復(fù)的驗(yàn)證改進(jìn)并且實(shí)踐，目前已經(jīng)在地質(zhì)勘察工作中被廣泛的應(yīng)用。它可以勘察地下埋藏的物質(zhì)、位置，地下結(jié)構(gòu)情況等，而且在水文地質(zhì)工作中，可以對(duì)較淺的地方進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查。

通過(guò)作者在某地測(cè)量工程中對(duì)RTK技術(shù)的應(yīng)用為例來(lái)介紹此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)。①選擇當(dāng)?shù)鼐雀卟⑶铱煽啃院玫某鞘械幕究刂凭W(wǎng)點(diǎn)來(lái)作為RTK測(cè)量工作的基準(zhǔn)；②選取其中的一個(gè)作為RTK GPS的測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)，建立RTK的基準(zhǔn)站，來(lái)對(duì)基準(zhǔn)站特定范圍內(nèi)記性測(cè)量，將測(cè)量結(jié)果與使用其它技術(shù)的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比較，來(lái)檢測(cè)RTK技術(shù)的定位精度，從在當(dāng)?shù)貙?shí)地考察可得出RTK的測(cè)量結(jié)果和其他技術(shù)獲取的測(cè)量結(jié)果之間的互查都在厘米級(jí)別，可以達(dá)到城鎮(zhèn)地籍測(cè)量的精度要求。在檢測(cè)結(jié)果的基礎(chǔ)上再以RTK基準(zhǔn)框架網(wǎng)點(diǎn)作為基礎(chǔ)，分別架設(shè)GPS基準(zhǔn)站，采用1+2的模式，利用兩套R(shí)TK GPS接收機(jī)進(jìn)行工作測(cè)量，不僅方便快捷，省時(shí)省耗還可以準(zhǔn)確的將GPS的測(cè)量數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)接?jì)算機(jī)當(dāng)中，以便于更加精確的獲得界址點(diǎn)的信息。

以下為GPS RTK技術(shù)的優(yōu)勢(shì)如下：①作業(yè)效率高，以一般的地質(zhì)條件以及地形地勢(shì)來(lái)說(shuō)，利用RTK技術(shù)來(lái)進(jìn)行水工環(huán)地質(zhì)的勘測(cè)，則在5km的范圍內(nèi)，測(cè)量的次數(shù)只需要采用一次，從這一點(diǎn)就說(shuō)明，RTK技術(shù)在實(shí)際的測(cè)量工作中，其需要的控制點(diǎn)數(shù)量在不斷的減少，相關(guān)的測(cè)量?jī)x器也不需要多次進(jìn)行搬運(yùn)，這樣就降低了施工的難度，操作也變得更加的簡(jiǎn)便，相較于傳統(tǒng)的勘測(cè)，采用這一技術(shù)進(jìn)行勘測(cè)，只要操作得當(dāng)，一個(gè)人都能夠完成測(cè)量工作，而且每個(gè)放樣點(diǎn)的測(cè)量時(shí)間只需要耗費(fèi)1.2s，這樣就大大縮減了測(cè)量的時(shí)間；②滿足定位精度，RTK的平面精確度較高，而且高程的精度也相對(duì)較高，甚至RTK的高程精度以及平面精度都達(dá)到了厘米的程度，只要滿足相應(yīng)的工作條件，就可以使得RTK在既定的5km工作半徑之內(nèi)，精確度達(dá)到最高，而且不會(huì)出現(xiàn)任何誤差的情況；③全天候作業(yè)。相較于傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)，RTK技術(shù)在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，不需要光學(xué)通視的支持，其只要能夠充分的滿足于相關(guān)電梯波通視提出的要求即可，從這一點(diǎn)上來(lái)說(shuō)，RTK技術(shù)在作業(yè)的過(guò)程中，作業(yè)的方式可以采用全天候作業(yè)方式，其在作業(yè)的過(guò)程中，所受到的干擾也會(huì)降低，其作業(yè)的精確度會(huì)相應(yīng)的得到提升；④RTK作業(yè)自動(dòng)化、集成化程度高，傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用都有著一定的限制，無(wú)法在全部的測(cè)繪外業(yè)中進(jìn)行應(yīng)用，而RTK技術(shù)就沒有應(yīng)用范圍的限制，該技術(shù)能夠在任何范圍的測(cè)繪外業(yè)中進(jìn)行應(yīng)用，該技術(shù)具有高效的手動(dòng)操作性，根據(jù)中心站的平配備，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)外業(yè)的測(cè)繪，而且該技術(shù)減少了人工的操作步驟，相應(yīng)的就是的人工誤差減小，作業(yè)的精確度得到了有效的提高。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在水工環(huán)地質(zhì)勘測(cè)中，合理的應(yīng)用GPS、RTK技術(shù)，不僅能夠使得勘測(cè)的時(shí)間大大縮短，而且還能夠有效的提高勘測(cè)的質(zhì)量，隨著該技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，GPS、RTK技術(shù)的應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大，并且受到了各界人士的青睞。尤其是在水工環(huán)地質(zhì)勘測(cè)中，其應(yīng)用價(jià)值得到了有效的凸顯，在提高測(cè)量工作效率的同時(shí)，使得相應(yīng)的測(cè)量工序得到了精簡(jiǎn)，保障了后序各項(xiàng)工作的有效開展。

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P228.5

A

1004-7344（2016）14-0180-02

2016-4-2

劉富庭（1984-），男，助理工程師，本科，主要從事地質(zhì)勘察等工作。