GPS-RTK技術在地質測繪中的應用分析

汪衛星

摘要：社會在不斷地發展，科學技術的發展也十分迅猛，大批的先進器材及設備被地質勘查測繪廣泛應用，極大程度地提高了地質勘查的工作效率。特別是GPS-RTK技術的發展，使得現代勘查的精度與效率都得到了明顯的提升。我國是世界領土面積第三大的國家，幅員遼闊，涵蓋了各式各樣的地質結構，因此地質勘查測繪是一項十分重要的工作。本文針對GPS-RTK技術進行了詳細的介紹，旨在為相關工作提高相應參考。

關鍵詞：GPS-RTK技術；地質測繪；應用

國民經濟的快速發展與科學技術的不斷進步，特別是日趨成熟的GPS-RTK技術在地質勘查測繪中的應用，使我國的地質勘查工作取得了豐富的經驗。GPS-RTK技術是GPS技術的一個全新突破，其效率高、精度高，具有性能好、全天候等明顯的優點，極大程度地彌補了常規測繪技術中時間、空間的限制，大大地提升了地質勘查測繪的質量與效率，對現代地質勘察測繪領域的發展有著十分重要的意義。

1. GPS-RTK技術的工作流程分析

1.1 RTK系統的組成

RTK主要由基準站、流動站、數據鏈三大部分組成。

（1）基準站：基準站通常位于已知點，GPS接收機通過基架精確定位，接收機通過無線數據鏈路或GSM電話連續采集數據并實時發送到流動站。（2）流動站：流動站GPS接收器位于測量桿的頂部，接收天線嚴格高于點位置，用戶界面主要是電子手冊。觀察者可以看到RTK系統的狀態，比如衛星數、固定模糊度值、坐標質量等，其內置的專業軟件可以解決、設置、觀察、放樣和保存參數以及存儲坐標和其他設置。（3）數據鏈：數據鏈路包括天線、電纜、調制解調器、無線電、移動通信等綜合設備，超高頻無線電信號傳輸可在一般10km范圍內使用。成熟的網絡數據傳輸技術可以大大提高數據傳輸距離。用戶可以通過移動卡接入互聯網進行數據傳輸，特別適用于城市和山區等一些無線電信號容易被阻斷的復雜地區。詳細流程如圖1所示。

1.2 GPS-RTK技術的工作流程

GPS-RTK技術在工作過程中需要完成三個步驟：一是采集環境信息及基礎數據；二是確定坐標變換參數，GPSRTK技術采用的是WGS84坐標系，一般在野外勘探中使用的測繪數據是北京80或西安54，因此不同方式采用的數據需要坐標參數轉換，否則無法進行相關的地圖疊加；三是設置接種點，為了計算坐標系轉換參數，這種站需要較好的地理位置，我們可以將它們放置在視野更好的精確位置，或者是交通便利、地勢高的地方。

2. GPS-RTK的優勢

2.1綜合效率高

利用GPS-RTK技術，一個人可以在4km內一次完成地質勘查和測繪工作，可以在幾秒鐘內計算出一個點的坐標，大大提高了運營效率，也在很大程度上降低了人力資源成本。

2.2計算精確度高

傳統測繪方法的實時性較差，一般來說，需要在后期進行計算和處理，以提高精度。而利用GPS-RTK技術，可實時獲取厘米級精度數據，直接提升了數據的精確度與可靠性。

2.3對作業的環境要求低

RTK技術主要是利用電磁波，因此不需要光穿通視，只需要電磁波通視。傳統的測繪技術要求將光學綜合作為一種條件，對自然條件如氣候、視覺條件、氣象條件、地形等都有著很大的影響。

2.4功能完善并強大

RTK操作具有高度的集成度和自動化程度，它可以實現各種測繪工作。由于采用了現代計算機控制系統，可以自動完成測繪任務，與此同時還可以減少由于人工操作造成的誤差，大大提高了測繪工作的效率及質量。

2.5可全天候待工

電磁波是RTK技術主要的信息傳輸及測量的媒介，一般來說，只要是被測區域有電磁波的存在，就可以利用RTK技術進行測量。與傳統的光學透視測量方法相比，它受環境的影響較小。GPS-RTK技術就算在氣候條件不佳的情況下，比如能見度低、氣溫寒冷或者是季節變化快的情況下，都不會受到明顯的影響，均可以準確地進行測量。

2.6實現資源的動態測量

GPS-RTK技術可以通過遙感系統長期監測地質資源，這樣可以更加方便、準確地對地質資源進行動態的調查，相關人員也可以通過后臺的數據實時的觀察到資源的變化情況，及時地對資源進行保護及管理。

2.7勘查操作簡單

GPS-RTK技術的操作相對來說是比較簡單的，相關人員在測繪的時候只需要簡單的設置相關的精度，就可以在測量的時候準確的得到地區的地質情況與坐標。

3. GPS-RTK在地質勘查測繪中的實際應用

3.1建設基準站

在GPS-RTK技術的應用過程中，為了提高測量工作的精度，測量前首先要做的就是建設基準站，基準站的設置是否正確，將直接影響后續測量的精度。因此，在實際測繪工作中，應注意基準站的建設，在建立基準站的過程中，工程師首先要選擇施工環境，工程師應根據GPS發電設備的覆蓋范圍選擇基準站的位置?；鶞收疽话阋蠼ㄔ谝曇伴_闊的開放環境中，以確保周圍環境不被包圍，還應避免存在影響測量的建筑物或障礙物。

3.2剖面測量

在地質測繪過程中，工程人員一般采用GPS控制測點作為轉換和驗證點，采用RTK技術進行剖面地形數據的測量和采集。對于剖面測量，工程師首先利用GPS技術確定剖面的坐標，然后將剖面兩端的坐標輸入RTK測量系統，利用該系統對測點與剖面點之間的距離進行測量，得到測點與勘探線之間的距離。

3.3物化探測量

在測量工程中，物化探測是指在測量區域內沿直線等距或成比例地設置地球物理地球化學探測點和采樣點，并安排物化探測網、測量網等進行測量。GPS-RTK技術可以更加方便地實現物化探測網，在測量過程中，工程師首先將基線輸入測量設備中，然后通過線放樣的方法實現測量點的布設和數據檢測。

3.4地形測量

GPS-RTK技術也可用于某一地區的地形測量，對于傳統的測繪工作來說，大比例尺地形測量是一項非常困難的工程。地形的高度和坡度都將影響測量的精度，同時，人工測量方法也會直接降低工程效率，增加測量成本。在GPSRTK技術的應用中，只要滿足無線電信號傳輸的要求，就可以對地形數據進行測量和采集。當測區起伏或坡度變化對測量精度影響較大時，工程師便可以把其他測量儀與GPSRTK結合起來，科學有效的提升測量的精確度。

3.5放樣工作

在利用GPS-RTK對地質進行勘查測繪的時候，工作人員應該做好測繪前的準備工作，首先要對現場進行一定的布控，把測繪需要用到的鉆探物以及物探的工具準備好，在準備好上述工具以后則可以開始相應的測繪工作，此過程不受光學的影響。

4.影響GPS-RTK技術測量的因素及質量控制措施

4.1影響GPS-RTK技術測量的因素

一般來說，影響地質勘查結果出現嚴重誤差的首要因素是人為的操作不當或者是人為的技術問題，因此，GPS-RTK技術對人員的要求是十分嚴格的，尤其是對核心的測繪人員來說，更應該避免誤差的現象出現；此外，GPS-RTK技術還會受到基準站的影響，如果建立的基準站沒有很好的遠離磁場的干擾或者是沒有遠離可反射電磁波的物體或者是遮擋物，其結果也是會受到影響。只有當移動站內的各項數據與基準站內的數據保持一致的時候，兩者之間的數據傳輸結果才能是準確的，才可以保證基本數據的準確程度。

4.2 GPS-RTK技術測量質量控制相關措施

在實際的測繪工作中，不可避免地會出現一定的誤差，因此，我們需要在實際測量的時候，減少測點之間的距離，這樣才能保障測量過程高質量地完成。詳細的措施我們可以通過以下幾點進行處理：（1）觀察收斂數值。在當前的測量過程中，大多數GPS-RTK設備采用otf測量方法計算測量模糊度，這樣可以有效地縮短測量數據的計算時間；（2）重復觀測，提高觀測精度。在一些地勘區，由于測量干擾源的影響，RTK測量質量較低，過多的干擾會使測量質量難以保證。因此，在采集測量數據的過程中，工程師可以反復測量受干擾區域，檢查觀測數據的正確性，避免和減少干擾引起的誤差。

5. GPS-RTK技術在地質勘查測繪中的實際案例應用分析

5.1工程概況

安徽省寧國市竹溪嶺礦區位于寧國市南東120°方向約30km，地理坐標119°1200"～119°1500"，30°2945"～ 30°3200"，屬1∶5萬寧國墩幅（H50E010021）和河瀝溪幅（H50E009021），行政區屬寧國市中溪鎮管轄，區內交通便捷，用電、用水能滿足未來礦山建設需要。安徽省寧國市竹溪嶺鎢銀金屬礦普查項目系2007年省地勘基金項目，經2010年、2012年、2013年3次續作，于2013年11月完成設計的各項工作。受安徽省地礦局332地質隊委托，黃山市地質測繪院承擔了該項目的前期測量任務。

此次測量任務的主要內容為：1.靜態GPS基礎控制測量；2.礦區范圍內1∶5000地形圖修測、補測；3.地形剖面測量；4.槽探工程、鉆孔放樣定位測量。

5.2工程作業依據

作業執行《地質礦產勘查測量規范》（GB/T18341-2001）和《全球定位系統實時動態測量（RTK）技術規范》（CH/T2009-2010），以下簡稱《規范》和《RTK規范》。

5.3工程設計原則

考慮到測區范圍內已有控制資料缺失，我院針對礦山測量工作實際，布設E級GPS控制網作為礦區的首級控制。同時鑒于對該項目測量工作的要求，在已有控制資料的基礎上，直接做“RTK”控制測量，以滿足補測、修測及斷面測量的需求。本次測繪坐標系采用1980年西安坐標系?？紤]變形因素，中央子午線應采用120°，Y值常數加500km。顧及今后用圖的一致性，高程系統采用1985年國家高程基準系。

5.4地形測量

（1）測量范圍：圈定探礦權范圍紅線內（可向外圍延伸測量200m范圍）。（2）地形圖測圖比例1∶5000；考慮到測區內地形起伏較大，基本等高距定為5.0m；高程注記至分米。（3）成圖方法：以全站儀配合掌上電腦全野外數字化成圖。數據文件格式為“dwg”。（4）測圖前應認真校核輸入的已知數據，設站時均須對鄰近控制點進行檢校，確定無誤后方可測圖。（5）全站儀的施測距離最大不超過300m。轉站測量采用正、倒鏡，往、返觀測，轉站次數不超過2次。各轉站之間應有2個～3個重合點，重合點較差應≤±0.2m；在限差以內成圖時取中數，否則應檢查測站高程，所有重合檢查點應保留記錄。（6）地形點采集密度以能準確勾繪表達地形特征為原則。（7）村莊、房屋、建筑可綜合；堤坡、護岸以及陡坎類地貌地物，應按其起訖位置及加固類型，使用規定符號表示；電力及通信線路應準確區分其級別及連線關系。

5.5基本控制測量

布設E級GPS控制網作為礦區的首級控制，高程采用平面擬合的高程；本測區平面采用1980西安坐標系，高程為 1985國家高程基準，等高距為5m，中央子午線為120°。

布網形式以三角網形式向前推進，以茅屋、竹溪嶺2個D級GPS點作為起算點，GPS網觀測采用6臺中海達HD8200E，觀測時段大于60min。

GPS網基線處理和網平差采用HDS2003數據處理軟件包，根據平差計算成果，該網點位中誤差最大為±0.77cm，最小為±0.45cm，最弱邊相對中誤差為1∶158783。

5.6鉆孔定測

鉆孔定測采用RTK進行，共定測5個鉆孔，平面位置以封孔標志中心為準，高度以水泥面為準，接收的衛星數≥6顆，衛星高度角15°，PDOP值≤4，一次觀測平滑次數為10次，觀測2次取平均值，解類型為RTK固定解，由數據采集器直接記錄于儀器內存里。

5.7測量其他數據

除了控制點的選擇，我們還需要完成其他數據的測量，這主要包括地址點和溝深端點的測量，通常由相關地勘測繪人員隨機選取測量，以保證數據的隨機性。

5.8檢測作業精度

在地勘填圖過程中，要保證探測工作的準確性，主要通過以下途徑來實現這一目標。首先，我們可以多次測量坐標的位置；其次，對數據進行分析，以檢測操作的準確性。

6.結語

綜上所述，科學技術的快速發展為地質勘查測繪領域提供了極大的方便，在地質勘查測繪中應用GPS-RTK不僅可以有效地提升整個地質測繪工作的整體效率，還可以科學地減少測繪工作整體的難度與復雜程度，保障整個勘查數據的精確性。相關人員在GPS-RTK系統未來的發展中，應緊密結合現代科學技術來保障數據計算的精確度，為我國的發展做出更大的貢獻。

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