水文地質測繪中的三維定位基準研究

楊澤隆

【摘? 要】水文地質測繪中，往往因為測區環境差，地質點較分散等特點給水文地質測繪帶來了很大的困難，然而隨著GPS技術的發展，三維位基準應用范圍越來越廣泛，逐漸進入到了水文地質測繪中，這種方法具有很大的優勢，可以減少測繪的阻力。

【關鍵詞】三維;水文地質;測繪;基準

1.CORS

CORS是建立在GPS的基礎上的，GPS系統雖然能夠獲取某個地質點的三維坐標，但是卻受到高程系統的限制，而以GPS為基礎的連續運行參考站即CORS卻能彌補它的不足，它不僅可以獲取地質點的三維坐標，還能對其進行實時定位，誤差建模、網絡參數估計以及網絡模糊度、數據通訊等等是CORS最主要的的技術。

1.1優勢

CORS的優勢主要表現在它具有很高的精度，而且在測繪的時候能夠分布均勻，它所得到的測量成果都比常規作業下所得到的成果具有更高的精確度、更均勻。連續運行的CORS系統可以替代傳統的、常規的測量控制網，國家以及區域的基本控制網都可以使用CORS的基本功能，可以為測繪提供長久的、動態的基準點。CORS在地心坐標基準的基礎上上可以對傳統的參心系統進行取代，CORS的作用很廣泛，它不僅可以監測地質中的斷層現象、以及火山，還可以預測地震的發生，總之它可以滿足任何物理與環境監測的要求，在動態監測的基礎上，還能實時地將數據信息傳遞給各種類型的定位和導航系統，它的便捷性可以讓用戶利用通訊手段，連接到合適的服務器，從而快速地下載數據，同時幫助用戶計算點位信息。在對地震或者是橋梁等進行監測的時候，GPS參考站網的建立是有效的選擇，即使受到了災害的損害，但是利用CORS就能及時地恢復測繪基準。

1.2布設內容

在CORS布設的時候，主要涉及兩個方面的內容，即均勻性和疏密度。均勻性即CORS基準站布設的空間均勻性，均勻性與CORS的精確度有著直接的聯系，通過CORS的均勻布設可以提高測繪的精度，在網絡覆蓋的范圍內，即使地形條件十分復雜，地勢起伏很大，但是在CORS均勻性的支持下，還是能夠提高對流層濕分量內插的精度。疏密度指的是CORS基準站的數目，從根本上來說就是單位面積中的CORS站。當CORS基準站之間的間距越大，那么CORS站所控制的范圍就會越大，在一樣的成本下，實現的NRTK的效率就會更高，然而空間誤差相關性就會降低，直接影響了內插的精度，從高變低，并且會加長NRTK的初始化時間，更嚴重可能導致其無法初始化，從而導致其可用性降低。

2.應用案例

以某水文地質勘測項目為例，它需要對水文地質進行控制測量、地形圖測繪、以及地質點測量，所測區域地形簡單、且地勢平坦，交通也比較方便，但是通視條件比較差。為了完成這個項目，需要布設6個D級GPS點，測量鉆孔、水位觀測點等地質點坐標，還有高程89點，地形圖測繪10.8KM2，比例尺為1：1000。由于項目周邊很多的高等級控制點遭到了破壞和沉降，所以就采用了CORS靜態測量方法，將接收機架設在了所有的未知點上，在具體解算的時候，起點是CORS基準站。在實際的測量中，因為CORS基準站與測區的距離比較長，所以在為了保證精度的目的下，就要適當地增加靜態測量的時間，測量時間應該大于90分鐘。經過統計，三維無約束平差、基線向量解算，以及約束平差的精度都符合相關規范要求。在進行水文地質勘測的過程中，測量鉆孔、河流水位、水文孔的坐標與高程是很必要的。一方面，在保證RTK觀測要求的基礎上，CORS-RTK可以達到地質點的平面精度要求;另一方面，不滿足觀測要求的時候，可以利用延長觀測時間、靜態測量的方法，在周邊設置控制點，并利用較為傳統的測量方法對地質點進行測量，從而獲得其平面坐標。供水水文地質勘測的地質點高程對精度的要求，要遠遠高于平面坐標，它要求排泄區域的高程誤差小于等于4厘米，補給區的低于20厘米，而徑流區的要低于8厘米，不同的區域有不同的精度要求，在必要的質量控制措施的幫助下，就可以滿足上述要求，在對其高程進行測量時，每個水文地質測點都要進行獨立的測定，次數都為2次，而且兩次的誤差不能超過5厘米，一旦超過這個誤差就要重新測量，最護取兩次結果的平均值。CORS與全站儀結合起來的測量方法，不僅具有很大的靈活性，還可以提高測量的效率，節省時間。

3.三維定位基準的優點與不足

三維定位基準具有三大優點：①三維定位基準幫助實際測量實現了平面高程一體化作業的目標，給其帶來了極大的便利，在三維定位基準的幫助下，可以對控制點進行動態實時地測量，它可以將高精度的GPS大地高變成正常高，從而促進了測量平面與高程的一體化。②使用三維定位基準進行水文地質勘察，可以極大地節省費用，并且能夠充分發揮儀器的作用，提高其利用率。CORS的建立減少了儀器的架設，在測量的時候，不用架設基準站就可以利用單人機進行測量。③在三維定位基準的幫助下，可以獲得更加穩定可靠的數據，因此所取得的測繪成果也具有穩定性和可靠性，提高了勘測的精度。當然三維定位基準在實際運用中也有不足之處，使用其進行控制測量的時候與常規的儀器一樣，首先要復核起算基準點的精度，高等級的控制點是其起算點，而且對起算基準點以及觀測點之間的位置分布有很高的要求，特別是在利用起進行動態觀測時，它的精度必須要經過3到5個高等級控制點的連測，以及復核，從而才能確保基準站坐標各個方位的一致性的精度，在接收信號的過程中，難免受到電離層以及對流層的干擾，從而使數據出現一些偏差;RTK電池的耗電量很大，只有多個大容量電池的支撐才能持續作業，由此可見，三維定位基準雖有多種優點，但是也難免有所缺點。

4.結語

三維定位基準相對于傳統的RTK，具有很多優勢，它可以促進勘測平面高程一體化作業，在很大程度上降低了費用，不僅如此，還提高了勘測成果的精度，給水文地質勘測工作帶來了極大的便利，節省了勘測工作的時間，同時有效地提高了勘測工作的效率和質量。

參考文獻

[1]李本賢.山東省三維定位基準在水文地質測繪中的應用。

[2]李春華.基于網絡GPS和精華大地水準面的區域實時蘭維定位理論與應用。