CORS-RTK技術在地質剖面測量（或實測）中的應用探討

郝義

（山東省煤田地質局第一勘探隊，山東滕州277500）

CORS-RTK技術在地質剖面測量（或實測）中的應用探討

郝義*

（山東省煤田地質局第一勘探隊，山東滕州277500）

為提高地質剖面測量（或實測）的精度和效率，嘗試使用了CORS-RTK技術，并與傳統地質剖面測量方法進行了對比，通過比較發現使用CORS-RTK技術在地質剖面測量過程中具有效率高、節約成本、無需通視、測量更加準確、質量更加可靠、后期成圖更加方便快捷等優勢，值得在以后的工作中推廣應用。

CORS-RTK技術；地質剖面測量；比較；優勢

1　GPS-RTK技術的發展

近年來，隨著科學技術的發展，全球定位系統技術也發生了革命性的變化。GPS-RTK衛星定位系統目前在國民經濟各領域均有應用，且應用效果較好。它具有測量人員少、速度快、不需要通視、觀測精度高等特點，能夠極大地提高工作效率。GPS-RTK技術的發展及其定位精度的不斷提高，使得地質測量的方式也悄然發生根本性的變革，從靜態到快速靜態，再到差分全球定位系統DGPS和載波相位差分實時動態測量RTK（Real-Time-Kinematic）［1］，然后發展至今天的CORS系統，使得定位過程在幾秒鐘內即可完成，三維定位精度已達厘米級。

利用多基站網絡RTK技術建立的連續運行衛星定位服務綜合系統（Continuous Operational Reference System，縮寫為CORS）已成為GPS應用的發展熱點之一。CORS系統由基準站網、數據處理中心、數據傳輸系統、定位導航數據播發系統、用戶應用系統5個部分組成，各基準站與監控分析中心間通過數據傳輸系統連接成一體，形成專用網絡［2］。CORS系統是衛星定位技術、計算機網絡技術、數字通訊技術等高新科技多方位、深層次結晶的產物。目前，全國大部分省份都已建立了CORS系統。

2　GPS-RTK技術在地質測量中的應用

由于我國大多采用1980年西安坐標系、1954年北京坐標系或地方獨立坐標系等坐標系統，而GPSRTK獲得初始坐標是WGS-84坐標系的經緯度坐標，這就要求必須將WGS-84坐標轉換成實際需要的當地坐標，RTK測量前應進行參數校正。

在手簿中輸入校正點的當地坐標，流動站置于校正點上測量出該點的WGS-84經緯度坐標，將所選的3個或3個以上的校正點逐一測量后，通過手簿上的“點校正”即可解算出轉換參數，一般選用布爾莎七參數。儀器參數校正結束后，先在已知點上測量，檢查轉換參數無誤后才能進行新的測量。

目前，RTK技術在地質測量過程中的應用廣泛，特別是出現CORS系統之后，使RTK技術在地質測量中的應用更加方便、快捷。CORS系統同樣也需要至少3個控制點的經緯度坐標和所需的平面直角坐標進行參數校正，3個點要大致成銳角三角形分布在調查區內，同時還要去調查區所在地的省測繪局購買CORS賬號和密碼。

CORS-RTK技術在地質測量方面主要應用于控制測量、地形測量、工程點測量、地質剖面測量、勘探線剖面測量、物探測量中，而其在實測地質剖面測量過程中的應用優勢更加明顯。

3　傳統實測地質剖面測量方法

實測地質剖面是正確劃分地層和巖石單元，確定礦產層位，測算地層厚度，研究巖石或地層的含礦性質、物質成分、結構、構造和互相間的關系，并根據剖面的測量結果，進一步編制測區內的綜合地層柱狀圖，劃分和建立適合本區礦產地質專項填圖的填圖單元，以作為地區統一分層對比的依據［3］。

實測地質剖面導線點偏離設計剖面基線的距離根據比例尺不同，偏離要求也不同，一般應不大于相應比例尺3cm的圖面距離，當個別地質體走向與剖面基線夾角較小時，如果偏離較遠就會出現所測的地質現象與剖面基線上的地質現象不相符的情況［4］，影響實測地質剖面的質量。

傳統工作方法是由地質人員采用測繩、羅盤、手持GPS半儀器法，一般需要4～5人，分前測手1人：負責用羅盤測量導線方位、坡角，查看測繩上導線的長度；后測手1人：負責用羅盤測量導線方位、坡角；分層1人：負責地質觀察，巖性描述，確定巖性、地層分層位置（將分層位置報告給記錄者），測產狀、采集標本（將相應的位置報告給記錄者）；記錄1人：負責將巖性描述和各種數據記錄在表格中。

實測地質剖面的具體操作步驟：以剖面的一個端點為起點，在起點處打入寫有編號的木樁（如PM200表示PM2剖面的0號點），后測手站于0點處，前測手向剖面前進方向推進，在地形明顯變化處或與0點有一定距離處設置導線點（PM201表示PM2剖面的1號點）并打入有編號的木樁或在附近標志物上用油漆編號。前后測手各自在導線的兩端點上（PM200和PM201）將測繩或皮尺拉緊，讀取刻度，丈量該導線斜長。然后，前后兩測手用羅盤互相照準對方，分別測量導線方位和坡度，2人測量數據相差不大時（一般小于3°），取平均值。坡度角記錄時，上坡為正號、下坡為負號。

傳統方法測制實測剖面的缺點：

（1）通過羅盤讀取坡角和導線方位存在較大誤差，前測手與后測手身高不一致也影響所測坡角的準確性。

（2）測繩上的最小刻度單位一般為米，讀到分米級單位時，存在人為讀數誤差，不夠精確，從而使地層分界、標本、產狀位置存在偏差。

（3）對通視條件要求較高，在植被覆蓋較厚，通視條件較差的地方，拉測繩時易有障礙物遮擋，特別是在植被覆蓋較多的山區需要多設導線點，效率較低。

（4）測制過程中地質路線容易偏離設計剖面線方向，錯過重要地質體或地質現象，達不到預期效果（圖1）。

圖1　傳統方法所測地質路線與CORS-RTK技術所測地質路線比較

4　CORS-RTK技術在地質剖面測量（或實測）中的應用優勢

一般調查區只要有手機信號（移動或聯通），且調查區所在區域有CORS信號，就可以使用CORS-RTK技術進行實測地質剖面測量。

將RTK設置為“GPRS模式”，選擇好相應的運營商、端口、服務器IP、源節點，然后登錄CORS賬號的用戶名和密碼，等儀器出現固定解時便開始測量。首先依據設計的實測地質剖面起點坐標，通過CORS-RTK進行實地放樣，根據實地情況對剖面起點進行適當調整，然后根據起點坐標和設計的剖面方位角，在RTK手簿的“路線放樣”程序中生成剖面參考基線，采用CORS-RTK技術測量剖面起點、地形起伏點、主要地物點、地質體（地層、礦層/體、構造、巖體等）界線位置、終點，并在起點和終點埋設寫有剖面編號的木樁，所有測量坐標都要求為固定解。剖面線施測完成后，計算整理剖面測量成果表，繪制實測剖面圖。

相對于傳統實測地質剖面測量的優點：

（1）縮短了初始化的時間，提高了系統的可靠性、穩定性。由于用參考站網絡代替了基準站，使得一個地區的系統誤差可以模型化，從而削弱了誤差的影響，增強了系統的可靠性，減少了初始化時間。

（2）作業半徑大幅度提高。在常規RTK作業中，流動站與基準站之間的距離受到限制，在通訊良好的情況下一般不超過10km，在城市中作業半徑也一般不超過5km，且作業精度隨距離的增加而下降。而CORS-RTK技術的作業距離只受網絡大小的限制，而與基準站無關，同時采用公用網絡（GSM/GPRS/CDMA）作為通訊平臺，從而作業距離大幅度提高。

（3）節約了成本、提高了工作效率。無需架設基準站，真正實現單機作業，省去了野外工作中基準站的值守人員和架設基準站的時間。

（4）在地形起伏點，巖性、地層分界點、礦（化）點處，定點更加方便準確，可以邊走邊獲得測量坐標。

（5）CORS-RTK在實際測量過程中一般需要2人即可，一人負責定點、取樣、量產狀，另一人負責分層、記錄描述，節省了人力物力。

（6）可以在RTK手簿中根據起點坐標和剖面方位生成剖面參考基線，測制過程中可以沿著參考基線前行，如果有些地方有障礙物可以適當繞行，儀器會提示偏移的距離和方位，根據這一提示，在隨后的測量過程中可以進行回歸校正，實測路線與設計剖面線吻合度較高。

（7）數據輸入、存儲、處理、轉換和輸出能力強，能方便快捷地與計算機或其它測量儀器通信［5］。后期數據處理可采用AutoCAD與Section相結合的方式進行繪圖。由于測制過程中導線點是用坐標的形式記錄，可以將坐標在Excel中通過公式進行處理后，再導入到AutoCAD中生成地質路線和地形線，然后進行地層分層，分層完成后，將AutoCAD文件轉換成Section可以識別的*.dxf格式，通過Section的“1輔助工具”里的“角度花紋填充”功能對地層花紋進行填充。

通過在多個項目實際應用過程中進行統計分析得出，傳統地質剖面測量方法與CORS-RTK技術具體數據對比如表1所示。

表1　CORS-RTK技術所測地質剖面與傳統方法所測地質剖面優勢比較

在實際應用中發現，由于CORS系統目前可能發展還不夠完善，在某些偏遠地區或植被覆蓋較密的山區，CORS信號不夠穩定，有時會出現失鎖現象，得不到固定解，所以在使用過程中還要結合架設RTK基準站、流動站模式進行使用。

5　結論

（1）CORS-RTK技術應用于地質剖面測量（或實測）具有快捷、簡便、省時省力、無需通視、測量更加準確、質量更加可靠等特點，與傳統地質剖面測量方法相比存在較大優勢。

（2）CORS-RTK所測數據經處理后可以直接導入到AutoCAD和Section軟件中進行繪圖，給后期的剖面成圖提供了便利。

（3）CORS系統目前在某些偏遠地區或山區可能還存在部分盲區，所以這些地方CORS系統還要結合RTK基準站、流動站模式進行使用。

［1］張楨哲.GPS RTK技術在地質測量中的應用［J］.西部探礦工程，2012（9）：129-131.

［2］劉建坡.淺析HNCORS技術在地質測量中的應用［J］.價值工程，2012（22）：203-205.

［3］1∶50000礦產地質調查工作指南（試行）［S］.2015.

［4］羅華彪.實測地質剖面及成圖方法研究［J］.礦產勘查，2015，6（1）：62-66.

［5］程林，李小偉.RTK測量技術在地質勘查中應用研究［J］.硅谷，2013（7）：93.

P228.4

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1004-5716（2016）10-0148-03

2015-12-01

2015-12-02

郝義（1982-），男（漢族），山東淄博人，工程師，現從事地質調查與礦產勘查工作。