關于地質測量中動態GPS-RTK測量作業方式

彭志國

（湖南省煤業集團興源礦業有限公司伍家沖煤礦，湖南 耒陽 421800）

隨著我國各項科技技術的不斷向前發展，GPS-RTK技術作為地質勘察和測量工作中的一項新型測量技術，在地質勘測工作中發揮出的工作優勢非常明顯。由于傳統的地質勘察工作，通常情況下都基于控制點的基礎之上，使用測角網、測邊網、導線網、測角交匯等傳統的測量方法來加以開展。傳統的測量技術手段在測量點位方面必須要滿足相應的通視測量條件，同時在測量工作中經常會受到氣象以及時間方面因素的影響。因此，為了有效提高測量工作的精度和效率經常需要砍伐大量的樹木，并且在整個勘察時間上相對較長，消耗的經濟成本較高并且數據精確度較低。通過GPS-RTK測量技術的有效應用，將RTK動態測量技術與GPS數據傳輸技術之間進行有效銜接，具有更加實時性、高效化照測量工作優勢，并且不會受到充斥條件方面因素的影響。因此，在我國地質測量工作當中應用非常普遍，所發揮出的測量作業優勢非常明顯，受到了我國相關地質勘測工作單位的充分重視和應用。

1 GPS-RTK測量技術分析

1.1 測量工作原理

GPS-RTK系統主要是通過基準站、流動站以及多個通信系統等環節所構成,其中一個GPS-RTK系統至少需要兩個以上的GPS接收機設備作為勘測基準站和流動站，GPS-RTK技術主要是基于載波相位工作原理來獲取相應的觀測量，屬于一種實時差分GPS測量技術.在野外的地質勘測工作中所獲取的勘測點為水平精度可以實現厘米級別，主要是將GPS接收機設置在基準站用來觀測可見的GPS衛星，同時有效運用無線電接收設備，將收集到的觀測數據及時傳達到用戶站當中來進行分析。用戶站方面通過觀測站GPS接收機設備，通過無線電接收基準站的觀測數據信息，然后對數據進行針對性分析和計算，可以有效獲取用戶觀測站的三維坐標數據以及保證數據的精確度。基準站當中將所接收到的所有衛星信號，通過系統直接傳輸給流動站/流動站在接收到衛星數據信息的同時，也接收基準站傳來的衛星測量數據流動站初始化工作完成之后，將所接收到的基準站信息直接傳輸到控制器內部，同時將基準站的載波觀測信號和自身所收集到的載波信號之間展開差分處理工作，可以有效得出兩個基準站之間的基線參數，同時輸入相應的測量坐標投影參數以及數據轉化參數等，即可實時性獲取相應的測量坐標點位,測量原理如圖1：

圖1 GPS-RTK測量工作原理

1.2 GPS-RTK測量作業流程

1.2.1 業內準備工作

在正式開始進行GPS-RTK外業測量工作之前，需要對工作區域范圍內進行全面勘察和分析，根據測量工作特性展開業內準備工作，首先需要有效確定勘測工程名稱，有效收集控制點的相關資料。其次，展開外業勘查工作有效判斷控制點的基準點位置是否合理。基準站和流動站內部對勘測數據收集速率分別為1～2s、4～5s，勘測高度截止角通常設定為10°。如果坐標轉換參數已經確定則可以直接進行使用。在工程放樣工作正式開始之前，業內輸入需要對放樣點的線路以及測量區域對應的設計坐標和方位角等進行確認，為后續的野外勘測作業打下良好的基礎[1]。如圖2。

圖2 GPS-RTK測量工作流程

1.2.2 工作區轉化參數計算

GPS-RTK測量技術主要是在WGS-84坐標系當中來加以開展，而地質勘察測量工作屬于在獨立的坐標體系當中來加以進行，二者之間存在坐標相互轉化方面的問題，而GPS-RTK實時性測量工作需要有效結合當地區域的坐標條件，測量區域的坐標轉化和定位至關重要。對于大面積的勘測工作區域，相關工作人員需要提前將轉化參數進行測定基準站坐標與參數作業可以直接進行使用，相應的轉化參數可以在作業工作當中直接進行求解，同時基準站需要設置在通視環境條件更好的位置，同時準確獲取單點定位參數坐標，然后流動站通過聯測高等級控制點要求轉化出相應的測量參數，獲取三個以上的已知測量點位。

1.2.3 基準點的設置和測量

為了進一步保證GPS-RTK測量工作的精確度，全面提高地質測量工作效率，對于基準站的設置工作必須要滿足以下幾個方面測量條件：第一，基準站需要設置在精確坐標的已知點位之上，或者設置在通視條件比較良好的未知點位上。其次，基準站的設置需要盡可能選擇在地勢較高并且交通更加便利的位置，要保證通視條件更好不存在嚴重的電磁波干擾區域，以此來有效保證勘測數據傳輸的準確性和可靠性，如圖3。為了有效防止多路徑效應對數據信息傳輸所產生的影響，在基準站到200m范圍之內不能存在明顯的干擾源，同時周圍不存在GPS信號反射源等，為了進一步提高GPS-RTK測量數據的精確度，必須要根據標準的測量技術規范要求來進行操作[2]。

圖3 基準點設定

2 GPS-RTK測量技術在地質測量工作中的具體應用

在地質勘察工作過程中，主要的工作任務包含了地形勘測、鉆孔點位測量、地質點測量、坑道測量、以及挖槽點測量等多方面工作。通過GPS RTK測量技術的有效應用為地質測量工作帶來了更大的便利，和傳統的測量技術方法相比，在整個測量速率精度以及經濟性上都有了明顯的提升，在具體的地質勘測工作中，具體分為以下幾個環節技術要點。

2.1 GPS-RTK測量放樣

在勘察區域范圍內需要充分做好前期的測量和放樣工作，基于控制測量技術基礎之上，通過使用點校正可以求得相應的測量坐標與轉化參數，將基準站設置在通視條件良好，并且周圍沒有明顯的電磁干擾位置之上。當測量工作區域存在5顆以上可見的GPS衛星條件下，同時位置精度強弱度數值不超過6，則可以直接獲取固定結只需要5～15s，每一個移動站的測量工作只需要一名工作人員即可完成。在正式開始作業之前需要全面檢查，已知道控制點位情況系統確認無誤之后，則可以進行后續的放樣作業處理，其中重點包含了地形點位、坑道位置測量、工程點位以及剖面勘探等采集工作需要1～10s。GPS-RTK處理工作流程非常簡單，通過數據傳輸系統，可以將外部作業測量所獲取的坐標直接下載到計算機系統當中，通過進一步的整理分析和判斷之后，可以進行后續的數據分類打印。在放樣工作方面GPSRTK技術可以實時性導出相應的導航參數信息，可以給出定位的精確度，同時可以快速找到對應的測量工作點位。如果放點和測量點直接設置在勘探線路上，也可以很快進行上線通過GPSRTK放樣處理導航數據信息，不需要通過對講機來進行人工傳送，基于導航視圖快速上點和上線使得整個數據信息傳輸工作效率明顯提升。

2.2 野外勘測作業

首先，將工作區域范圍內的坐標系轉化參數，直接輸送到基準站內部GPS接收機實時性動態差分系統當中，然后在基準點位置設置出相應的GPS接收機，設備向接收機輸入天線高度和地方坐標參數信息。根據轉化參數可以將地方坐標參數信息轉化成WGS-84坐標系在此工作當中。基于基準站使用電臺發送實時性觀測數值，測站坐標數值接收機工作狀態以及衛星跟蹤狀態等。通過流動站接收基準站發來的相關參數數據進一步處理，可以得到該點位的WGS-84的坐標[3]。

2.3 具體應用案例

針對我國某地區一處礦區地質勘查工作進行分析和研究，本次的地質勘察工作總面積大約為11m2。該區域的交通便利位于某個中低山區的中間部位，整個礦區呈V字型溝谷發育形態，最高海拔450m、地勢比高350m。礦區構造為侵蝕地形地貌條件坡度為25°以上，屬于高山森林區段被大面積的植被所覆蓋。

通過GPS-RTK測量技術的應用，將測量工作區域的三個GPS點位設置為已知的控制點，點位設置在礦區的周圍基準站設置，在某一個已知點位上控制點，到WGS-84坐標系統大地標高和平面坐標。通過流動站獲取相應的測量參數，從而可以得到勘察工作區域范圍內的加密控制點坐標參數，測量工作根據地質礦產勘查工作規范要求來加以開展，在整個測量精度和測量方法上均達到了勘察要求。通過對測量工作精度進行檢測，使用GPS-RTK測量作業方法，在已知設定的移動站所獲取的測量參數數據，對設定的三個點位進行了同步測量，在不同的測量時間段內所對應的特征測量點有效比較特征測量點的參數差值總共檢測23個點位。通過使用鋼尺量距和全站儀檢測工作方法總共檢測32個勘測點位，在測量區域的平面與高程精度分別為±0.15m、±0.1m，符合本次地質條件勘察工作的精度要求[4]。

3 結語

綜上所述，在地質測量工作過程中，通過動態GPS-RTK測量技術的有效應用，在測量數據信息的收集效率上更高，并且參數數據更加精確充分滿足地質測繪工作的相關精度要求，進一步提高野外勘測工作效率，降低地質測量工作的經濟成本消耗量，推動我國地質測量工作的快速向前發展。