水工環地質調查中GPS RTK的運用研究

高 銳

(山西省第二水文地質工程地質隊，山西 侯馬 043000)

水工環地質調查中GPS RTK的運用研究

高 銳

(山西省第二水文地質工程地質隊，山西 侯馬 043000)

對GPS技術、RTK技術予以了分析，并對GPS RTK技術在水工環地質調查中的應用價值及工作原理進行了探討，詳細闡述了水工環地質調查中GPS RTK技術的具體運用，并提出了今后水工環地質調查中GPS RTK要注意的問題。

水工環地質，GPS RTK技術，運用

GPS RTK技術作為差分GPS定位系統，具有實時、動態數據測量的特點，以載波相位為基準，落實觀測點數據測量的目的。RTK系統將差分法作為測量依據，不僅可降低測量誤差，還可避免GPS技術、RTK技術間誤差矛盾，即前者為衛星測量差，后者為機鐘差，而技術間融合的方式，可避免測量誤差，并將測量精度控制在厘米級。

1 對GPS RTK技術的分析

1)GPS技術。GPS(全球定位系統，Global Positioning System)技術作為動態定位技術，可依據導航定位系統的輔助，對載波相位數據予以全面收集，可有效保證地質測量數據的準確性。其中GPS技術將衛星、地面間距實施定位，借助地面基站，對高性能、高水平GPS接收器進行布設，并選擇實時觀測的方式，努力做好信號傳輸、轉換工作。此環節的進行，地面GPS接收器可將數據信號轉變為無線信號，并通過基站基線向量的精準核算，確定待測對象坐標點。

現階段，由于國內地質災害研討、環境保護等工作的深入施行，在某種程度上拓展GPS技術應用空間，促使其在地質采礦、水工環地質勘探、城市規劃等領域占據首席地位。

2)RTK技術。RTK(Real-Time Kinematic)技術依據動態差分原理，貫徹落實地質測量和地質定位工作的深刻內涵。常規角度下，RTK技術將數據誤差值控制在厘米范圍內，即以基站、流動站位置為導向，結合接收設備的輔助，對數據予以接收，并針對同源衛星信號數據開展對比分析工作。待差分改正后，方可以無線傳輸設備的融合，將數據傳輸至流動站內，多適用于環境污染和地質災害的預防、調查等領域。此外，RTK技術還具有自動化作業、數據可靠、安全系數高、作業效率高以及操作簡易的特點。

2 GPS RTK技術在水工環地質調查中應用價值

1)工作原理。GPS RTK為實時、動態測量技術，其工作原理如下：于基站處布設GPS接收機，以各衛星觀測為依據；在連續觀測的前提下，利用衛星將數據信號傳輸至觀測站，而無線電設備作為信號傳輸的主要媒介；GPS接收機通過對觀測數據與轉換參數的實時且完整接收，借助GPS定位系統，科學預算基線向量，取得基站另一坐標點，即WGS-84；結合WGS-84坐標、地方坐標間參數的融合，以此實現對所需精度、系數的真實顯示。

2)應用價值。首先，效率高。和傳統測量技術對比中，發現GPS RTK技術具有高強度測量優勢。即在地質環境勘察中，現代化RTK基站可對5 000 m半徑探測區予以測量，僅需1次測量結果方可明確地質數據信息，極大程度上降低測量設備、控制站安裝及布設量。總之，GPS RTK技術不僅可減少勘察人員工作量，還可縮減地質調查周期，使其能夠在短期內做好各項工作調查的意義和目標，真正實現地質環境調查效率高的優勢。其次，定位精準。GPS RTK技術是以載波相位為基準，用于觀測點數據實時且動態定位的技術典型。即采用觀測站三維坐標點，同時實時定位分析的數據變化，將其精準至厘米級。若要在實際地質調查中，將GPS RTK技術標準完全落實于實處，即可避免測量偏差，既是對傳統測量技術平面精度、高程精度的合理強化，又是避免數據誤差的核心途徑。再次，無間斷作業。相較于傳統測量技術而言，GPS RTK技術無需遵循“兩點光學通視”原則，僅可依據電磁波通視、對空通視原理及相關標準，方可達到數據測量的目的。對此，水工環地質調查中關于GPS RTK技術的運用，可在外界因素無干擾的條件下，貫徹落實24 h無間斷作業的目的。最后，自動化作業。針對水工環地質調查工作，GPS RTK技術可用于對多種環境下測繪作業工程，以人為誤差降低或控制的手段，提升數據測繪精準度。此外，借助專業軟件運行的測繪功能，以其多元化的優勢做好自動化測繪作業。

3 水工環地質調查中GPS RTK技術的具體運用

GPS系統以新興技術的層面，經多年探索與更新的角度，取得顯著進步，并在水工環地質調查領域中起到決定性作用，如在環境污染、碳氫污染物等勘探領域中對GPS RTK技術的應用。

1)環境污染。據權威部門調查結果證明，于地質環境污染中GPS RTK技術的選擇，能夠在精準數據獲取的基礎上，及時將數據傳輸至管理部門，便于工程人員數據分析與研究工作的進行，以期在短期內尋找地質環境污染制因，并制定解決對策。而若要做好該項工作，筆者建議應從以下事項出發：結合集裝箱的使用，開展GPS RTK技術試驗工作，其試驗結果是對GPS RTK技術應用價值的真實反映；待試驗表明相鄰區域無污染趨勢時，倘若需對潛水面進行探測，則可通過GPS RTK技術觀察懸浮于潛水面污染顆粒物；若污染物呈現飽和狀態，則難以對潛水面實施探測，但卻可獲取準確性水工環地質數據。

例如：A硝化纖維廠，地處石灰巖區域。由于污水泄露發生地質環境污染問題，即硝化纖維為主要污染源。為實現潛水面、地表水、巖溶等結構硝化纖維的測量工作，則于井下布設雷達鉆孔，即30 m鉆孔15個、50 m鉆孔6個，依據常規資料收集處理模式，以“HK疊加法”作為應用基準，繪制三維數據圖。通過該種方式的運用，可以圖像重建為核心，將探測深度控制在10 m，隨后利用后續硝化纖維污染點的開挖，對地質環境污染問題予以根本上解決，即表明GPS RTK技術在水工環地質調查中，具有顯著探測效果。

2)碳氫污染物。GPS RTK在水工環地質勘查中的應用價值，是其余勘查技術所不具備的。在野外勘查中，GPS系統能夠以自身獨特優勢，在短時間內確保地質勘探結果的精準度。為證實該項觀點，國內外某學者開展GPS RTK野外勘查實驗，即選用4 m×0.4 m×0.5 m集裝箱開展試驗調查工作。為進一步分析GPS RTK技術于碳氫污染物探測領域的應用效能，通過撂型雷達的使用，以水文參數、雷達響應間對比處理的模式，完成試驗。從而得出如下結論污染物處于飽和狀態時，GPS RTK技術難以對潛水面予以探測；相鄰區域點零污染條件下，GPS RTK技術在潛水面污染物探測中存在較高價值；試驗項目的開展，主要針對沙質土壤進行探測、驗證工作。于多元化水工環地質數據基礎上，對毛細水頭、羽狀污染物等傳播速率進行針對性把控，如在石油污染(如圖1所示)探測案例中，對GPS RTK技術的科學運用。

若要做好以GPS RTK技術為核心的石油污染探測工作，則應做好三項流程步驟，即準備、參數轉換、施測。其中準備為：對石油污染勘測區平面資料、高程資料予以收集，以資料控制點的明確對測取內控制點予以確定；完成基站、流動站參數布設工作，并保證二者數據一致。參數轉換：以資料收集的指標參數為基準，做好坐標系、高程點間公共點的篩選，并在參數轉中對測區分布態勢、控制點基數進行均勻布設，以此能夠通過GPS軟件操作實現參數轉換的目的。施測：本次實驗采用徠卡1200型動態GPS-RTK施測設備，其具有低高度角和快速跟蹤、更新快與抗干擾等多項優勢，并早動態檢測中精準度可達至±5 mm+1 ppm×D(D為基線長度)，即在幾秒內均可實現RTK測量的目的，于15 000 m內準確度可高達99.9%。

4 結語

鑒于科技水平的穩步提升，多元化、現代化探測技術在各領域中得以全面運用。以水工環地質調查工作為例，工作人員若要從根本上確保勘察水平與質量，強化工作效率，則應對先進技術、先進設備予以科學探究，以優化創新的層面，為國內水工環地質調查工作的施行創造條件，確保其穩定發展的步調。此外，GPS RTK技術以效率高、定位精準、無間斷作業以及自動化作業的優勢，在環境污染和碳氫污染物、區域水文地質與安全檢查等領域得以運用。

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ApplicationofGPSRTKingeologicalinvestigationofhydraulicring

GaoRui

(ShanxiSecondHydrogeologyandEngineeringGeologyTeam,Houma043000,China)

This paper first analyzes the GPS technology, RTK technology, RTK technology and the GPS application in hydrogeology survey and working principle are discussed, finally expounded the specific application of GPS RTK technology in hydrogeology survey, and puts forward the future hydrogeology survey in GPS RTK should pay attention to the problem.

hydraulic ring geology, GPS RTK technology, application

P624

A

1009-6825(2017)26-0198-03

2017-07-09

高 銳(1979- ),男,助理工程師