GPS—RTK技術(shù)的工作模式及其在地質(zhì)測量工作中的應(yīng)用

郭晨偉　李建鋒

[摘要]隨著我國地質(zhì)勘探業(yè)的迅速崛起，對現(xiàn)代測量技術(shù)的科技含量提出了更新更高的要求。GPS-RTK技術(shù)在地質(zhì)勘探測量工作中的應(yīng)用，很大程度提高了地質(zhì)勘探作業(yè)的效率。測量新技術(shù)GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用極大地提高了地質(zhì)測量工作的效率和成果的可靠性。本文對GPS-RTK技術(shù)的概念、優(yōu)勢、處理數(shù)據(jù)的工作原理及其在地質(zhì)工程測量中的應(yīng)用進行了分析和探討。

[關(guān)鍵詞]GPS-RTK技術(shù) 優(yōu)勢 工作模式 應(yīng)用

[中圖分類號] F416.1 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X（2015）-3-115-1

1GPS-RTK技術(shù)的概述及其優(yōu)勢

RTK技術(shù)是基于載波相位觀測值的動態(tài)實時定位技術(shù)。因其能實時地提供觀測站點在任意坐標系中的三維定位結(jié)果，其精確度能達到厘米級。測設(shè)放樣和測點定位是RTK系統(tǒng)應(yīng)用的主要測量任務(wù)。在流動站協(xié)和基準站共同工作時，工作人員帶著流動站系統(tǒng)在測區(qū)來回行走，進行對特征點采點測量。RTK的優(yōu)勢主要表現(xiàn)為：（1）作業(yè)效率高。在一般的地形地勢下，高質(zhì)量的RTK測量覆蓋率4--5km半徑的區(qū)域，大大減少了測量的控制點數(shù)量和測量儀器的“搬站”次數(shù)。僅需一人操作，而且作業(yè)速度快，減輕作業(yè)者勞動強度，提高了勞動效率。（2）定位精度高，數(shù)據(jù)安全可靠，沒有誤差積累。只要滿足RTK的基本工作條件，在一定的作業(yè)半徑范圍內(nèi)（一般為4km），RTK的平面精度和高程精度都能達到厘米級。（3）降低了作業(yè)條件要求。RTK技術(shù)不要求兩點間通視，只要求滿足“電磁波通視”即可。因此，和傳統(tǒng)測量相比，RTK技術(shù)受通視條件、能見度、氣候、季節(jié)等因素的影響和限制較小。（4）RTK作業(yè)自動化、集成化程度高，測繪功能強大。RTK可勝任很多種外業(yè)測繪。流動站利用內(nèi)裝式軟件控制系統(tǒng)，無需人工干預(yù)便可自動實現(xiàn)多種測繪功能，使輔助測量工作極大減少，減少了常規(guī)測量儀器人為操作誤差，保證了作業(yè)精度。

2 GPS RTK 技術(shù)在地質(zhì)測量中的工作模式

目前，GPS RTK 技術(shù)在工程測量中的有三種主要應(yīng)用模式：快速靜態(tài)定位測量、動態(tài)定位測量和準動態(tài)測量。

2.1快速靜態(tài)定位

快速靜態(tài)定位是靜態(tài)定位的衍生品，對客觀環(huán)境依賴程度大，但卻有高效快速和高精確度的特點。其工作原理是在每個用戶站上安裝 GPS 接收機，并保持接收機處于靜止狀態(tài)進行觀測和數(shù)據(jù)采集。用戶站同時接收基準站和衛(wèi)星的觀測數(shù)據(jù)，并實時進行解算來調(diào)整用戶站的三維坐標。當結(jié)算結(jié)果的變化趨勢越來越小，達到穩(wěn)定地步，并且其誤差在可允許厘米范圍之，定位工作結(jié)束。如果用戶站的接收機處于流動狀態(tài)，而非靜止狀態(tài)，只需調(diào)整接收機接受衛(wèi)星的頻率為不連續(xù)狀態(tài)，也可保證測量結(jié)果在誤差范圍之內(nèi)。

2.2動態(tài)定位

動態(tài)定位操作大致分兩步：先初始化采樣后展開測量工作。在測量工作進行前，先鎖定一固定的靜止控制點，對其觀測數(shù)分鐘并采取樣本數(shù)據(jù)。緊接著，將采取的樣本數(shù)據(jù)反饋到流動站接收機。此方法適用采樣點的實時定位，比如定位地質(zhì)點的空間坐標位置，其特點是不僅可快速定位還可控制其精確度在厘米誤差內(nèi)。

2.3準動態(tài)定位

準動態(tài)定位是以動態(tài)定位測量技術(shù)為基礎(chǔ)的，有著相似的工作原理。測量工作前，首先初始化流動站接收機，使其對靜止起始點進行觀測采取樣本數(shù)據(jù)，用來解算整體作業(yè)的未知數(shù)據(jù)。初始化后，流動站接收機一方面實時接受基準站的同步觀測數(shù)據(jù)，一方面根據(jù)初始階段采取的樣本數(shù)據(jù)，對每一個觀測站觀測解算，確定每個觀測站的三維坐標。此方法測量速度快、精確度高，可適用于地形地質(zhì)圖測繪、勘探線測量、施工后期監(jiān)測測量等工作。

3 GPS-RTK技術(shù)在地質(zhì)測量工作中的應(yīng)用

地質(zhì)勘探工程的設(shè)計、地層構(gòu)造的研究、礦體地質(zhì)儲量的計算及地質(zhì)報告的編寫所用的基礎(chǔ)資料都是由地質(zhì)勘探工程測量工作提供的。因此，地質(zhì)勘探工程測量是地質(zhì)勘探工作的重要組成部分。

3.1控制與測量

基線和與其垂直的若干勘探線組成了地質(zhì)勘探工程的勘探網(wǎng)。GPS-RTK具有較好的測量速度、精度和經(jīng)濟效益。常規(guī)的控制測量將會被GPS-RTK逐步代替，成為以后各地建立控制網(wǎng)和勘探網(wǎng)的主要手段。

3.2地形測量

GPS-RTK在測量單點時和全站儀一樣所用時間都較短。GPS-RTK測量技術(shù)實施數(shù)字化測圖，無需頻繁的換站點和通視頻，并且可以使多個流動站同時工作。由此可見，利用GPS-RTK方式進行測量地形的速度更快，節(jié)省了大量時間，從而使地質(zhì)勘探的作業(yè)效率得到了大幅度的提高。

3.3剖面測量

GPS-RTK測量技術(shù)具有測、放、檢、算于一體的特征，能夠在勘探線的橫斷面上進行剖面測量，并且能夠?qū)ν潦竭M行相關(guān)的計算。相比傳統(tǒng)的勘探線剖面測量，GPS-RTK可以完全由一人利用其放樣的功能完成勘探線剖面的測量。

3.4放樣

地質(zhì)勘探的工作需要進行工程點的布設(shè)，GPS-RTK定位技術(shù)的利用能改進傳統(tǒng)工程點的觀測方法，使野外工作的時間得到減少，從而提高工程點布設(shè)的精確度。GPS-RTK技術(shù)與傳統(tǒng)的地質(zhì)勘探工程點的定位測量相比，既省時又省力。因此，GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用提高了地質(zhì)勘探工程測量的工作效率。

4結(jié)論

GPS-RTK 技術(shù)使傳統(tǒng)的地質(zhì)勘測技術(shù)和成果發(fā)生了根本變化，它降低了地質(zhì)勘測工作的作業(yè)時間、勞動難度和積累誤差，提高了作業(yè)的精確度和效率，為測量數(shù)據(jù)的可靠性、精確度和高效率提供了保障。GPS-RTK技術(shù)動態(tài)與實際應(yīng)用得到了越來越多行業(yè)的關(guān)注和科技工作人員的重視，不僅對地質(zhì)行業(yè)有非凡的意義，對其他更多的行業(yè)來說也不失為一個難得的機遇。相信隨著科學的發(fā)展，GPS-RTK技術(shù)的穩(wěn)定性、數(shù)據(jù)傳輸能力會越來越高，再加上輔助軟件機能的提升，其應(yīng)用前景將更加廣闊。

參考文獻

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