淺談測繪方法在地球物理勘查中的應用

［關鍵詞］RTK；全站儀；測繪；地球物理勘查

地球物理勘查是一種非破壞性的勘查方法，其在自然資源勘探、環境保護和工程建設等領域中具有廣泛應用。測繪技術在地球物理勘查中具有重要作用，可以通過數字地形模型、高精度測量等手段提高勘查的工作效率。本文將介紹測繪在地球物理勘查中的應用。針對復雜的地形地貌和巖層結構，需要運用先進的測繪技術來提高勘查的效率和準確性。

1. 測繪儀器的優點、缺點

1.1 RTK 技術的優點和缺點

1.1.1 RTK技術的優點

（1）高精度：RTK利用實時動態差分技術，消除了大氣延遲和多路徑誤差等影響測量精度的因素，可以獲得厘米級別的高精度測量結果[1]。

（2）實時性：RTK可以實現實時數據傳輸和處理，能夠在測量過程中及時獲得高精度的測量數據，減少后期數據處理的工作量。

（3）便攜性：RTK設備通常具有小巧輕便、易于攜帶和操作的特點，適用于野外高精度測量和室內建模等場景[2]。

（4）靈活性：RTK 可以與其他測量儀器（如全站儀、激光測距儀等）配合使用，以增強測量的效率和準確性。

（5）常規化：RTK 已經成為許多領域（如土木工程、建筑施工、航空航天、地質勘探等）中的常規測量方法[3]，可適用于各種復雜環境下的測量任務。

（6）經濟性：相比傳統的高精度測量儀器，RTK設備通常具有更低的成本和更高的使用價值，可以降低測量成本并提升效益[4]。

相對于RTK傳統的使用方法，比如電臺模式，使用方法造成設備較多，架站選點有限制等問題嚴重影響RTK的工作效率和測量工作質量，因此現在在實際工作中使用CORS賬號的較多，CORS賬號主要有省CORS、千尋CORS、移動CORS、華測CORS等，使用比較多的是省CORS 和千尋CORS，本文主要介紹省CORS和千尋CORS的優點和缺點。

省CORS和千尋CORS均是跨域資源共享的解決方案，但兩者在實現方式和應用場景上有所區別。對比如下：

（1）省CORS 優點：①簡單易用：省CORS 基于Http頭部字段進行跨域控制，使用起來相對簡單。②安全性好：可以通過設置響應頭中的相關字段，限制跨域請求的訪問。③兼容性強：支持大多數主流瀏覽器。

（2）省CORS缺點：①只能在本省范圍內使用。配置繁瑣，需要在后端服務器上進行配置才能實現跨域訪問。②不適用于所有場景：當需要從不同的域名下獲取資源時，部分瀏覽器可能會拒絕訪問。

（3）千尋CORS優點：①網絡信號全國覆蓋（只在一些地形復雜，環境比較惡劣的地方存在信號盲區。）千尋CORS使用JavaScript實現，無須對服務器進行額外配置，只需要將千尋CORS的腳本引入即可。支持非標準Http請求，千尋CORS可以處理非標準的Http請求，如PUT、DELETE等。②可以處理復雜請求：千尋CORS支持處理帶有自定義頭部字段、Cookie、認證等復雜請求。

（4）千尋CORS 缺點：安全性較弱，由于千尋CORS是通過JavaScript來實現的，因此可能存在一定的安全風險。

總體來說，省CORS適用于傳統的后端服務器配置，而千尋CORS則適用于簡單的前端場景或不方便進行后端配置的情況。具體選擇哪種解決方案應根據實際需求和應用場景來決定。

RTK 可以用CORS網絡來工作，以千尋CORS網絡為例，千尋CORS網絡信號強，覆蓋較廣，一般來說只要能接入通信網絡4G信號就能工作，千尋網絡自帶平面厘米級的坐標，在工作生產中，提供了諸多的便利。有流量卡時還能使用網絡1+N模式，該模式減少了由于基站較遠時信號較弱的現象和誤差傳播定律中的距離太遠，誤差變大的問題。在沒有網絡信號時，RTK還有星地差分模式，在沒有網絡信號只能捕捉衛星時，同樣可以使用，在荒漠，人跡罕至的原始森林，都取得良好的效果。

1.1.2 RTK技術的缺點

（1）受環境影響：RTK的測量精度受到環境影響較大，如大氣濕度、植被覆蓋等都會引起信號傳輸誤差，從而降低其測量精度。

（2）操作復雜：RTK需要進行計算和處理的步驟較多，操作比較復雜，需要用戶具備一定的技能和經驗。

（3）對觀測條件要求嚴格：RTK需要在開闊的天空下進行觀測，而且要求基準站和移動站之間的距離不能太遠，這對于一些復雜場景下的測量任務可能不太適用。

（4）無法應對特殊情況：由于RTK的測量精度依賴于參考站點的數量和位置，因此在某些特殊情況下（如地形崎嶇、密集城市區域等），其測量精度可能會下降。

（5）高成本：與傳統的測量方法相比，RTK設備價格較高，維護和升級等成本也相對較高，需要較大的投資。

1.2 全站儀技術的優點和缺點

1.2.1全站儀優點

（1）高精度：全站儀可以實現厘米級甚至毫米級的測量精度，可以滿足高精度測量任務的需求。

（2）多功能性：全站儀具備多種測量功能，包括水平測量、垂直測量、角度測量、距離測量等功能，適用于建筑、土木工程、測繪等各個領域。

（3）實時顯示：全站儀可以實時顯示測量數據，并可以通過內置的計算機進行數據處理和分析，提高工作效率。

（4）便攜性：現代全站儀通常具有小巧輕便、易于攜帶的特點，適用于室內外不同場景的測量任務。

（5）方便快捷：全站儀的操作相對簡單，且可以通過遙控器進行遠程控制，方便用戶快速準確地完成測量任務。

（6）自動化：全站儀可以自動搜索目標并進行測量，大大降低了操作難度和出錯概率。

全站儀作為一種高精度、多功能的測量儀器，在各個領域中都具有廣泛應用。其高精度、實時顯示、自動化等特點，可以大大提高工作效率和測量精度。

1.2.2全站儀缺點

（1）價格較高：相對于傳統的測量儀器，全站儀價格較高，維護、升級等成本也較高。

（2）對觀測條件要求嚴格：在進行測量時，全站儀需要在開闊的視野下進行觀測，如遇到天氣不好或有遮擋物時，會影響測量效果。

（3）需要專業技能：操作全站儀需要一定的專業技能和經驗，需要用戶具備相關知識和技能。

（4）受環境影響：全站儀的測量精度受到環境因素的影響，如大氣濕度、植被覆蓋等，可能會引起誤差。對于某些特殊測量任務可能不太適用。

盡管全站儀在高精度測量領域中具有許多優點和廣泛應用，但它也存在一些缺點。用戶需要在實際應用中根據具體情況進行選擇和使用。

1.2.3測繪儀器技術總結

RTK和全站儀是兩種常見的高精度測量儀器，它們可以互相配合來提高測量的效率和準確性。

RTK可以用于快速獲取基準點的位置信息，而全站儀則可以通過其高精度測量功能對這些基準點進行更為精細的測量，以獲得更高精度的測量結果[5]。由于RTK信號在高空會受到遮擋而出現信號不穩定等問題，因此在進行高空測量時，可以使用全站儀實現高精度的測量。同時，全站儀也可以幫助確定RTK的坐標系，進一步提高RTK的測量精度。RTK適用于野外開闊地區的測量，而全站儀則適用于室內、城市狹小地區等復雜環境中的測量。

通過將RTK和全站儀結合使用，可以更加全面地覆蓋測量區域，并獲得更高精度的測量數據。數字地形建模需要組合多源數據，包括測量數據、遙感數據等[6]。RTK可以提供高精度的測量數據，而全站儀可以提供更為詳細的地形信息。兩種測量儀器的配合使用可以獲得更全面、更準確的數字地形模型。總之，RTK和全站儀的互相配合可以在不同的測量場景中提高測量的效率和精度，有助于實現更加準確和全面的測量結果。并可保證工程定位的質量，大大提高工作效率，減少青苗砍伐和環境破壞，降低工程成本，減少野外勞動強度，取得好的社會效益和經濟效益[7]。

2. 控制網的布設方法

控制網是指為實現測量目的而在地面上或建筑物上布設的一組測量點，通常由三角形、四邊形或多邊形的點陣組成。根據《物化探工程測量規范》（DZ/T0513-2014）的規定，控制網的布設方法有以下幾種：

（1）中心點法：在待測區域內選擇一個中心點，在該點處安裝一個參考點，然后按照一定的密度在周圍區域內均勻布設一些控制點，從而形成一個以中心點為中心的圓形控制網。

（2）均勻分布法：按照一定的間隔，在待測區域內平面布設控制點，通常采用正方形網格或六邊形網格等方式，以保證控制點之間距離均勻分布，提高測量精度和可靠性。

（3）先進后出法：先在待測區域外部按照一定的間隔布設一些控制點，再依次向內布設更多的控制點，最終覆蓋整個待測區域。這種方法可以避免后期發現控制點不足的情況，并提高布設的經濟效益。

（4）不規則布設法：根據待測區域的特點和需要，對控制點進行不規則布設，以適應地形、障礙物等復雜情況。

（5）控制網的布設方法需要根據具體的測量目的和待測區域的特點進行選擇和設計，以保證控制點的數量、位置和間距合適，提高測量精度和可靠性[8]。通常使用RTK接收機，利用千尋網絡系統8003端口，直接測量圖根點2000國家大地坐標系，圖根高程測量原始值后，由省測繪局控制網凈化獲取最終成果。根據測區具體情況，布設6個以上RTK圖根控制點。圖根控制點要求四周仰角沒有高于15°的成片障礙物，利于衛星信號的接收、點位遠離大功率無線電發射源，其距離大于200 m，距高壓線大于100 m、點位選在視野開闊，且便于次級控制點的發展和加密的位置，并兩兩相互通視。準備工作完畢后，根據規范要求計算中誤差，確保工程測量精度。

3. 測繪在地球物理勘查應用及分析

3.1 測繪在城市地質災害地球物理勘查中的應用

在當前我國城市建設發展中，由于地球地殼運動，地下水系的影響和工礦企業的生產等原因，經常會遇到山體滑坡，地面塌陷，溶洞等地質災害，發展到后期甚至出現危房，地裂等現象，嚴重影響人民群眾正常的生產生活。測繪技術可以獲取地形地貌信息，建立數字高程模型和三維地貌模型。這些模型可以為城市地質災害勘查提供基礎數據和參考依據?？梢垣@取土層分布情況、厚度、深度等信息，通過地球物理探測技術（如雷達、聲波、電磁波等），可進一步了解地下巖土體結構、特性、穩定性等情況，幫助評估地質災害風險。可以通過地形地貌圖和土層分析，探測出斷層或裂縫等地質結構，進一步評估地質災害風險。

利用地球物理技術勘測災害點的層位深度和平面范圍，這些處理技術對于異常點的空間分布進行了有效的確定。由于城市中地下管線密布，需要精度較高的測量技術來為災害點提供平面和高程坐標，記錄地形的起伏和高差，如圖1所示，是利用地球物理勘查中的高密度電法對塌陷區的地下巖土體結構進行了解分析，最終利用測繪技術將塌陷區地形以斷面圖的方式繪制在圖紙上，為地球物探勘查的解算和異常點深度分析提供真實可靠的測繪資料，也為后期的治理提供詳細的測量數據。以防止在后期鉆探和治理施工中發生事故，危害人民群眾的生命和財產安全。

建立控制網后，RTK進行碎步測量獲取平面和高程坐標。平面坐標確定異常點的位置，為后續工作提供厘米級的定位精度。高程記錄地形起伏高差情況，方便技術勘查人員進行地形改正，在城市勘查中由于異常點附近可能存在仰角高于15°的成片障礙物，用RTK測量時會出現精度不足或者接收衛星較少無法獲取固定解的現象，此種現象在城市勘查也是常見的，需用全站儀做閉合導線或復合導線進行采點工作。結合地球物理勘查工作的異常點和鉆探工作的驗證，讓實際災情變得一目了然。

3.2 測繪對于地球物理管線勘查中的分析

我國正處在城市化進程的快速發展期，建設城市的步伐不斷加快，公路拓寬，城鎮化改造，正在有條不紊地進行，地下管線是城市的基礎組成部分。城市地下管線包括電力、電信、給水、下水、燃氣，特種管線六大類，它們猶如人體內的“神經”和“血管”，擔負著傳送信息和輸送能量的工作，是城市賴以生存和運轉的物質基礎，其空間地理位置及屬性是城市規劃建設管理的重要信息。各種地下管線交互錯雜，已經形成了多個地下管線的網絡系統，為了更好地管理好地下管網系統，必須要對地下管網的位置和分布清楚地了解。地球物理管線勘查需要對管道進行精確測量，以確定其位置和管徑等參數[9]。測繪技術可以通過高精度RTK定位、全站儀測量等手段，獲取地下管道的精確位置和尺寸信息。這些數據可以為勘查人員提供重要參考，幫助他們更好地了解管道運行狀況。城市的擴大和發展必定帶動地下管網的延伸。但在長期逐年建設積累的施工中，由于資料的缺失，殘缺不全或受限于當時的測繪技術，往往圖紙中沒有標注具體坐標和高程，對建設單位的施工造成困難。運用地球物理勘查技術中的管線儀等設備勘查管線的分布、深度和相互的聯系成為了城市建設當中必要的工作，在勘查過程中運用RTK，全站儀等測繪技術為勘查對象賦予平面坐標和高程，特別是雨污水管，現在城市里雨污排水都是兩套獨立的系統，排水管通過密布的雨污排水系統匯入各自的主管道，通過主管道排向自然水域和污水處理廠，通過測量技術獲得實地地面高程，結合物探儀器勘查的井深，為施工中的平面位置和管道埋深，流向，提供真實的數據，為后續施工單位提供翔實準確的資料。將物探勘查的地下管線分布和埋深展現在CAD圖紙上，讓后期的施工變得一目了然。如圖2 所示，把管線勘查工作形成一個工藝流程，使施工安全和施工進度、質量得到有效保障。

3.3 測繪對于地球物理勘查技術找礦中的應用及分析

我國是一個礦產資源豐富的國家，同時也是礦產資源短缺的國家，近年來礦產資源緊缺矛盾日益突出。地質隊利用地球物理勘探技術找礦成為重中之重的大事，在老一輩地質人找礦過程中，由于時代背景，測繪技術所限，一般都用指北針、皮尺、卷尺、手持簡易GPS接收機、全站儀來獲取坐標和高程，常常造成定位精度不足，高程不準確或者工作效率低下。由于衛星導航技術的快速發展和RTK技術的成熟，接收中國北斗、美國GPS、俄羅斯格洛納斯、歐洲伽利略、日本準天頂五個衛星導航系統的16～21個頻道，RTK接收機利用千尋網絡在樹林中仍可以獲得高精度的固定解定位，使工作精度大大提高[10]。經過實測記錄，在平原無遮擋區域，RTK 的PDOP 值在0.6～1.2，在一般山區樹林中RTK的PDOP值在1.6～2.8，符合規范的要求。在實際運用中由于千尋網絡需要利用手機4G以上網絡來工作，無線電波的傳播特性造成了山澗中4G、5G信號較弱，可利用魚竿等工具將手機等工具升高獲取4G 以上網絡，使GNSS 接收機得到CORS差分信號，獲得固定解值。在工作中解決了短板，獲得了良好的經濟效益和工作效率。找礦工作一般位于山區丘陵地帶，通視較差，勘探剖面、物探剖面、地質剖面對點位精度要求較高，一個勘查組最少都有4～5人，由于人員之間工作區域相對較遠，通信一般以大功率對講機來互相統籌協調工作，RTK在使用電臺模式時，電磁波間容易產生互相干擾，造成數據延遲或粗差，所以在地球物理勘查中RTK 宜使用CORS模式或網絡1+N模式進行工作。

地球物理勘查技術找礦需要對礦體進行精確測量，以確定其位置和大小等參數，測繪技術可以通過高精度GPS定位、全站儀測量等手段，獲取礦體的精確位置和尺寸信息。在工區建立控制網后即可開展測量工作，對設計的勘探剖面、物探剖面、地質剖面進行放樣工作，為后續工作開展做鋪墊，打下堅實的基礎。對前期地質，中期地球物理勘查，后期鉆探驗證工作提供真實可靠的測繪數據。

4. 結論

綜上所述，在當前測繪技術高速發展更新的狀況下與地球物理勘查技術方法有機地結合，可以有效地解決地球物理勘查技術中的實際問題，在應用自身的優勢和價值意義十分重要。在我國當前建設發展中很多方面都得到廣泛應用，提高了工作效率和質量，增加了持續建設的發展前景和發展空間?？梢詾榭辈槿藛T提供準確、全面的地下信息和空間定位服務，幫助他們更好地理解地質構造，預測資源分布和地質災害風險，進而實現更高效、精準的勘查工作。