GPS和RTK技術在水工環地質調查中的應用探討

許明保，劉永剛

（山東省煤田地質局第四勘探隊，山東 濰坊 261206）

水工環地質調查工作直接影響著我國人民的日常生活及生產活動，做好水工環地質調查工作，不僅能夠促進社會經濟的穩定發展，也可以對國內的生態環境進行有效保護，實現經濟與環境的協調發展。目前水工環地質調查工作積累了一定的經驗，但是在應用現代化技術手段方面存在一定不足，需要加強對GPS、RTK等先進技術的研究，促進GPS和RKT技術在水工環地質調查工作中的有效應用[1]。通過深入分析GPS和RTK技術在水工環地質調查中的應用，有利于提出一些可靠的參考依據，實現對水工環地質調查的不斷改進。由此可見，本文圍繞“GPS和RTK技術在水工環地質調查中的應用”進行分析探討價值意義顯著。

1 GPS和RTK技術在水工環地質調查中的應用原理及優勢分析

1.1 GPS和RTK技術在水工環地質調查中的應用原理

1.1.1 GPS技術的應用原理

隨著技術研究不斷深入，GPS技術已經成為一種比較成熟的科學技術，可以將其應用到多個行業，從不同的方位進行定位和勘測，且該技術體現出較高的可靠性及精確性，能夠保證勘測工作的高效進行。就當前情況來看，GPS已經被應用到地質勘測、民用航空、交通運輸、軍事國防等各個領域，且取得了較好的應用效果，能夠為群眾的生活和工作帶來諸多便利，比如百度導航、高德導航等等，可以幫助群眾快速獲取自身的位置，幫助群眾規劃自身的出行路線，這些都能夠體現出GPS技術在改善我國人民生活質量方面的積極作用。通過深入分析GPS技術的應用過程，其應用原理就是利用衛星進行信息的傳輸，可以及時將相關的信息數據傳遞給用戶，之后利用計算機進行數據處理，進而得到準確的三維位置等重要數據[2]。

1.1.2 RTK技術的應用原理

除了GPS技術在水工環地質調查中的作用，也要認識到RTK具有的重要價值，可以對工作的效率進行提升，減少勘測人員的工作量。在應用RTK技術的時候，其主要原理就是將載波相位觀測數據作為依據，幫助工作人員順利進行地質勘測，借助GPS和數據傳輸技術進行準確測量。具體來講，GPS與RTK技術是相互促進的，需要把握好兩者的關系，使其能夠更好地服務于勘測工作。在應用RTK技術的時候，要求工作人員從軟件系統的操作、信息數據的傳輸、GPS接收等多個部分開展工作。對于軟件系統的操作，必須選擇呢觀測基準站的位置進行接收機的設置，以便能夠與衛星進行連續有效的觀測，利用無線通信技術對采集獲得的信息數據進行傳輸，而接收信息數據的一方則要對這些數據進行有效處理和分析，做出正確的判斷，確保勘測工作的質量，降低勘測工作的時間成本。

1.2 GPS和RTK技術在水工環地質調查中的應用優勢

1.2.1 提高工作精確度

在水工環地質調查中應用GPS和RTK技術，可以將其與計算機技術有效銜接，使得工作的精確度得以提升。而在傳統的水工環地質調查工作時，普遍都是以人工的方法對信息數據進行處理，經常出現計算出錯、核對失誤等問題，若是能夠將GPS和RTK技術的優勢發揮出來，則可以有效解決這一問題[3]。在應用GPS和RTK技術的情況下，無論是平面精度，或是高程精度，都能夠達到厘米級的計算狀態，可以消除5km范圍內勘測計算的失誤，獲得準確的計算結果。

1.2.2 提高作業效率

將GPS和RTK技術應用到水工環地質調查工作中，可以帶來傳統工作模式不具備的效果，使得工作的整體效率得以提升，減少資源的浪費。我國地質的形式和條件比較復雜，在水工環地質調查中應用GPS和RTK技術，僅僅1次或2次就能夠完成10km以內的勘測工作，還可以保證勘測的質量。通過分析數據可知，在水工環地質調查中應用GPS和RTK技術，可以將控制點的數量保持在最低程度，能夠減少成本投入，減少設備儀器搬運的次數，使得工作人員的工作強度得以降低，整個工作過程的操作也更加方便。在傳統的地質勘測工作時，普遍需要大量的人員配合，但是GPS和RTK技術能夠解決這一問題，可以由單人完成某個放樣點的測量工作，還可以加快工作的速度，使水工環地質勘測工作的整體效率得以提升。

1.2.3 提高自動化程度

在水工環地質調查中應用GPS和RTK技術，可以進一步提高勘測工作的自動化程度，體現出較強的集成效果[4]。在傳統的勘測工作中，普遍存在技術方面的限制，部分測量技術不符合測繪外業工作的需要，而GPS和RTK技術能夠突破這些限制，擺脫技術范圍和行業的局限性，能夠在任意范圍的測繪外業工作中得到有效應用，整個技術應用中體現出較強的一體化操作特點，能夠根據中心站的基礎設備，對自身的運作流程進行優化，方便對水工環地質情況進行全面有效的測繪。在應用GPS和RTK技術的情況下，可以減少一些人工步驟，防止因人為的因素造成數據誤差，從而提高水工環地質調查工作的精確性。

2 GPS和RTK技術在水工環地質調查中的具體應用分析

2.1 GPS和RTK應用于環境污染的檢測

在水工環地質調查工作時，可以將GPS和RTK技術應用與使用的集裝箱相結合，以便能夠獲得可靠的實驗數據，若是需要檢測的區域存在可能被污染的趨勢，或是并未出現污染的情況，可以利用GPS和RTK等技術對潛水面的污染物進行探測，了解潛水面存在的懸浮顆粒物。在污染物處于飽和的狀態下，那么潛水面的探測工作也就無法進行，但是可以獲得準確的水工環地質數據。例如：在環境污染檢測工作中應用GPS和RTK技術，該地區的地層由石灰巖構成，附近纖維廠生產中存在大量的化學污水，這些化學污水的管理存在問題，造成了化學原料的泄漏，使得附近的地質環境受到污染，其污染物以硝化纖維為主。為保證工作人員能夠充分了解調查區域內的水質環境，對地表水、潛水面等區域的硝化纖維含量進行準確測量，可以選擇雷達在井下進行鉆孔作業，鉆出6個深度為50m的孔和15個深度為30m的孔，之后對相關的信息數據進行收集和整理，利用“HK疊加法”完成三維數據圖的繪制。同時，需要采用圖像進行核心的重建，保持10m以內的探測深度，在開挖中應充分利用后續污染點的硝化纖維，徹底消除地質環境造成的污染問題。通過實際的技術應用可知，GPS和RTK在水工環地質調查中體現出較高的探測效果，應加強對該技術的研究和應用[5]。

2.2 GPS和RTK應用于區域水文雷達數據觀測中

在區域水文雷達數據觀測工作的時候，可以充分利用GPS和RTK技術，無論是地質主體結構，或是其結構的特征，都將影響到雷達的響應，體現出一定的特征作用。這些特征效應即常說的雷達相位圖元素。在GPS技術得到廣泛應用的背景下，專業的地質研究所應用GPS技術對多個測試地點進行了測量和研究，對GPS的特性及水文地質目標不同的成像可能性進行評估，其研究結果將沉積環境不同的情況下雷達相圖要素的特征揭示出來，可以為水文地質序列位置的確定提供充分有效的支持。

2.3 GPS和RTK應用于凍土安全檢查中

目前GPS和RTK技術在凍土安全檢查中體現出較高的價值，比如在南極考察活動中，科研人員在進行勘探工作的時候，發現地下冰層的0.3m到0.5m的地方存在融化坑，使得勘探工作受到一定的影響。為解決這一問題，科研人員采用GPS和RTK技術進行了站點的調查，通過對探測的繞射波結構進行分析，對其他信息進行研究，發現在地下3.5m的地方存在含有散水的冰層，其含有的水的數量相對較少[6]。

2.4 GPS和RTK應用于碳氫污染物的檢測

與其他技術手段相比，GPS和RTK技術體現出不同的優勢，使得GPS和RTK技術在水工環地質調查領域得到了廣泛應用。比如在野外勘察工作的時候，可以充分利用GPS和RTK技術，能夠降低外部因素產生的影響，且體現出時間成本少、數據精確性高等優勢[7，8]。為展現出GPS和RTK技術的優勢，某個從業者對長方體的集裝箱進行實驗，根據實驗結果進行分析可知，各項參數與理論上的要求相符。將GPS和RTK技術應用于碳氫污染物探測中，將試驗系統的數據參數作為依據，對雷達的響應時間和水文參數形成的對比處理模式進行分析，得出以下結論：污染物達到飽和的時候，利用GPS和RTK難以對潛水面的污染情況進行有效探測，但是在相鄰區域并不存在污染的時候，可以獲得準確的探測結果。通過這一試驗能夠幫助工作人員對砂質的土壤狀況進行有效探測。

3 結語

綜上所述，隨著我國社會經濟的快速發展，生態環境問題受到高度重視，為此就必須嚴格做好水工環地質調查工作，以便能夠采取具有針對性的措施進行處理，促進經濟與環境的協調發展。而GPS和RTK技術在水工環地質調查工作中體現出較大的優勢，可以提高工作精確度、提高作業效率、提高工作自動化程度，應加強對GPS和RTK技術的應用研究，將其合理應用到水工環地質調查中，從而有效提升水工環地質調查工作的效率及質量，進一步為我國地質勘查測繪整體工程項目工作質量效益的提升奠定夯實的基礎。