淺談地質(zhì)勘查中GPS—RTK測量技術(shù)的應(yīng)用

盧小越 蘆偲俊

摘 要：隨著現(xiàn)代測繪技術(shù)逐漸向智能化、數(shù)字化方向發(fā)展，GPS-RTK測量技術(shù)廣泛應(yīng)用于地質(zhì)勘查工作中，測量的精準(zhǔn)度有了很大的提升，降低了測量基礎(chǔ)設(shè)施的成本，也提高地質(zhì)勘查中的測量效率，給地質(zhì)勘查工作帶來了極大便利，GPS-RTK測量技術(shù)受到了地質(zhì)勘查領(lǐng)域的高度關(guān)注。

關(guān)鍵詞：GPS-RTK；測量技術(shù)；地質(zhì)勘查

1.GPS RTK測量技術(shù)

GPS技術(shù)已廣泛用于很多領(lǐng)域，測繪領(lǐng)域就是其中最具代表的領(lǐng)域之一，該技術(shù)以高精度，高效率，全天候，多功能，操作簡便等特點(diǎn)為地質(zhì)勘查工作帶來極大便利。RTK技術(shù)是GPS實(shí)時(shí)載波相位差分的簡稱，這是一種將GPS與數(shù)傳技術(shù)相結(jié)合，實(shí)時(shí)解算并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，在1～2s內(nèi)得到高精度位置信息的技術(shù)。地質(zhì)勘查中GPS-RTK測量技術(shù)的使用主要涉及到三方面，包括基準(zhǔn)站、流動站和通信系統(tǒng)，其中流動站和基準(zhǔn)站的正常使用需要借助兩臺GPS接收機(jī)支持。GPS-RTK測量技術(shù)的工作原理是利用相位原理獲取觀測量的實(shí)時(shí)查分技術(shù)，即使處于十分惡劣的自然環(huán)境中，也能精確的進(jìn)行測量點(diǎn)定位，確保地質(zhì)勘查測量結(jié)果的精準(zhǔn)度。在流動站和基準(zhǔn)站安裝GPS接收機(jī)主要是為對GPS衛(wèi)星進(jìn)行觀測，同時(shí)運(yùn)用無線電設(shè)備將觀測到的數(shù)據(jù)及時(shí)傳遞給數(shù)據(jù)中心，通過對數(shù)據(jù)的合理分析最終確定地質(zhì)勘查測量結(jié)果。在RTK作業(yè)模式下，基準(zhǔn)站通過數(shù)據(jù)鏈將其觀測的星歷數(shù)據(jù)傳送給流動站。流動站通過數(shù)據(jù)連接收來自基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)，同時(shí)采集GPS觀測數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)內(nèi)實(shí)時(shí)處理，給出厘米級定位結(jié)果，歷時(shí)不到1s。流動站可處于靜止?fàn)顟B(tài)，也可處于運(yùn)行狀態(tài)，也可在動態(tài)條件下直接開機(jī)，并在動態(tài)環(huán)境下完成周模糊度搜索求解。載整周末未知解固定后，即可進(jìn)行每歷元的實(shí)時(shí)處理，只要保持5顆以上的衛(wèi)星相位觀測值的跟蹤和必要的幾何圖形，則流動站可隨時(shí)給出厘米級定位結(jié)果。

2.GPS-RTK測量技術(shù)在地質(zhì)勘查中的應(yīng)用

2.1地形測量

在地質(zhì)找礦所需的大比例尺地形測圖中，在相對高差較小、坡度不陡和接收衛(wèi)星信號好、無線連接以及無死角的情況下，可直接利用GPS-RTK采集各地地貌要素，但在地形條件不好的狀況下，測繪工作人員還需將GPS-RTK和全站儀配合使用來采集地形要素。在使用傳統(tǒng)測量技術(shù)進(jìn)行地形測量時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的比例尺，如1：1000、1：2000、1：5000等，比例尺越大測量精確度就越低，所以給地形測量帶來了準(zhǔn)確性的困擾，而GPS-RTK測量技術(shù)的合理使用能有效改善傳統(tǒng)測量技術(shù)在使用過程中的劣勢，結(jié)合先進(jìn)的數(shù)字化來提升測量過程中的精準(zhǔn)度，盡可能降低測量過程中存在的誤差。但GPS-RTK測量技術(shù)不要求通視和頻繁地?fù)Q站，且可多個流動站同時(shí)工作，與全站儀相比，采用RTK方式進(jìn)行地形測量的速度會更快，作業(yè)的效率會更高，RTK測量單點(diǎn)的時(shí)間僅幾秒到幾十秒。

2.2地質(zhì)勘探網(wǎng)及控制測量

地質(zhì)工程勘探網(wǎng)常由基線和與之垂直的若干勘探線所組成。GPS-RTK的測量精度、速度和經(jīng)濟(jì)效益都較好，GPS-RTK將會逐步替代常規(guī)控制測量方式，成為地質(zhì)勘探網(wǎng)及其控制網(wǎng)建立的主要手段。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)：邊長在10～15km的GPS基線向量，如觀測時(shí)刻的衛(wèi)星很多和外部觀測條件好，可采用快速靜態(tài)定位模式。如在平原開闊地區(qū)，可嘗試RTK模式；邊長為5～10km的二、三、四等基本控制網(wǎng)，可優(yōu)先采用GPS快速靜態(tài)定位模式。設(shè)備條件許可和外部觀測環(huán)境合適時(shí)，也可使用RTK測量模式；邊長小于5km的控制網(wǎng)基線，則根據(jù)具體條件和要求選用RTK方法和快速靜態(tài)定位方法。

2.3圖根控制測量

為提升GPS-RTK測量技術(shù)地質(zhì)勘測的精準(zhǔn)度，充分發(fā)揮出GPS-RTK測量技術(shù)在地質(zhì)勘測領(lǐng)域中的重要作用，利用GPS-RTK測量技術(shù)進(jìn)行地質(zhì)勘查時(shí)，需在圖紙上繪制控制點(diǎn)，根據(jù)控制點(diǎn)的位置繪制出相對完整的平面圖，而這些控制點(diǎn)就是圖根點(diǎn)。每一次繪制工作都應(yīng)建立在圖根點(diǎn)的基礎(chǔ)之上，以圖根點(diǎn)為依據(jù)進(jìn)行加密測繪。

2.4地質(zhì)工程點(diǎn)的布設(shè)

測量技術(shù)人員利用GPS-RTK布設(shè)工程點(diǎn)的程序如下：在地質(zhì)勘探工程區(qū)首級控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上，合理確定礦區(qū)工程點(diǎn)的地理分布；將設(shè)計(jì)工程點(diǎn)坐標(biāo)輸入到GPS接收機(jī)上；利用GPS-RTK的放樣功能把工程點(diǎn)布設(shè)到實(shí)地。GPS的靜態(tài)測量、后差分測量都無此功能，無法布設(shè)工程點(diǎn)，且GPS-RTK技術(shù)可提高勘測區(qū)工程點(diǎn)位的布設(shè)精度。利用GPS-RTK定位技術(shù)同樣可改進(jìn)傳統(tǒng)的工程點(diǎn)的聯(lián)測方法，減少野外工作時(shí)間，從而達(dá)到提高工作效率和提高勘測區(qū)工程點(diǎn)位布設(shè)精度的目的。

2.5測量和放樣

使用GPS-RTK測量技術(shù)進(jìn)行測量時(shí)，需借助點(diǎn)校正求得坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)，確保測量順利進(jìn)行。通常地質(zhì)勘查小組會選擇通視環(huán)境好的位置作為基準(zhǔn)站，且所選擇的位置不會受到電磁干擾。當(dāng)工作區(qū)有5顆以上可見GPS衛(wèi)星且位置精度強(qiáng)弱度值不大于6時(shí)，地質(zhì)勘查工作人員只要在5～15s間就能夠獲得自己想要的測量數(shù)據(jù)。且GPS-RTK測量技術(shù)對傳統(tǒng)測量技術(shù)中復(fù)雜的流程進(jìn)行簡化，只需要一名工作人員就能夠完成整個測量操作。在放樣方面，GPS-RTK測量技術(shù)具有實(shí)施觀測的功能，能夠?yàn)楣ぷ魅藛T在測量的過程中提供更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息，同時(shí)還能夠精準(zhǔn)定位，以最快的速度找到測量電位，進(jìn)一步提升了地質(zhì)勘查測量的工作效率。

2.6勘探線剖面測量

勘探線剖面測量應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)范要求及礦區(qū)設(shè)計(jì)要求去完成，為勘探設(shè)計(jì)、工程布設(shè)、儲量計(jì)算和綜合研究提供準(zhǔn)確的基礎(chǔ)資料，地質(zhì)鉆孔基本上都要設(shè)立在勘探線上，為此需作勘探線剖面測量。傳統(tǒng)的勘探線剖面測量是由地質(zhì)工作人員布設(shè)剖面起始點(diǎn)，測量人員由起始點(diǎn)按剖面設(shè)計(jì)方向定線，沿給定的方向線上測定剖面測站點(diǎn)、剖面點(diǎn)（包括工程位置點(diǎn)、地質(zhì)點(diǎn)、地物點(diǎn)、地貌變換點(diǎn)）及剖控點(diǎn)，還需要結(jié)合測量結(jié)果進(jìn)行剖面計(jì)算和剖面圖的繪制，稍有不慎就會增加測量結(jié)果的誤差。因此，使用GPS-RTK測量技術(shù)能夠進(jìn)一步簡化傳統(tǒng)測量技術(shù)中剖面測量的步驟，可由一人利用GPS-RTK放樣功能完成勘探線剖面測量，在剖面計(jì)算和剖面圖繪制方向的效率有所提升。

2.7野外作業(yè)

GPS-RTK測量技術(shù)通過GPS技術(shù)對測量點(diǎn)進(jìn)行定位，利用衛(wèi)星對測量過程進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，即使處于惡劣的野外環(huán)境中，也不會對測量結(jié)果造成很大的影響。操作步驟如下：在基準(zhǔn)站GPS 接收機(jī)的實(shí)時(shí)動態(tài)差分系統(tǒng)中輸入工作區(qū)坐標(biāo)系間的轉(zhuǎn)化參數(shù)；在基準(zhǔn)點(diǎn)上設(shè)置相應(yīng)的GPS接收機(jī)，并輸入相應(yīng)的地方坐標(biāo)和天線高度，同時(shí)把地方將地方坐標(biāo)用轉(zhuǎn)化參數(shù)轉(zhuǎn)換成WGS-84坐標(biāo)；基準(zhǔn)站運(yùn)用電臺發(fā)送測站坐標(biāo)、接收機(jī)狀態(tài)、觀測值以及衛(wèi)星跟蹤狀態(tài)等信息；接收到基準(zhǔn)站發(fā)送數(shù)據(jù)后，接收站經(jīng)過一系列處理可以得出該點(diǎn)的WGS-84坐標(biāo)，并最終轉(zhuǎn)換為地方坐標(biāo)，以便顯示。

3.結(jié)束語

GPS-RTK測量技術(shù)在地質(zhì)勘查領(lǐng)域中的應(yīng)用具有絕對的優(yōu)勢，與傳統(tǒng)的測量技術(shù)相比，其為地質(zhì)勘查工作者的測量工作提供了很多的便利，在地質(zhì)勘查領(lǐng)域中具有廣闊的發(fā)展前景。GPS測量方法需在事后進(jìn)行結(jié)算才可得到高精度結(jié)果，也不能實(shí)時(shí)檢查核對觀測數(shù)據(jù)的質(zhì)量，GPS-RTK技術(shù)結(jié)合了GPS測量技術(shù)和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，突破原有GPS測量技術(shù)的局限。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳睿.GPS-RTK 技術(shù)在地質(zhì)勘查工作中的應(yīng)用[J].北京測繪，2010，03：84

作者簡介：

1.盧小越（1987年5月）男，漢族，大學(xué)本科，工程師，從事工程測量工作

2.蘆偲俊，（1991年6月）男，漢族，大學(xué)本科，助理工程師，從事工程測量工作