GPSRTK技術(shù)在地質(zhì)勘查工作中的應(yīng)用

覃雄謀 龍玉石 羅小兵

（貴州省建筑工程勘察院 貴州貴陽 550000）

GPSRTK技術(shù)在地質(zhì)勘查工作中的應(yīng)用

覃雄謀 龍玉石 羅小兵

（貴州省建筑工程勘察院 貴州貴陽 550000）

地質(zhì)勘查工作包含許多復(fù)雜的工程，隨著測繪技術(shù)的快速發(fā)展，地質(zhì)勘查工作也隨之得到了新的變革，尤其是GPSRTK技術(shù)具有操作簡便、無須通視、實(shí)時(shí)定位、定位精度高等優(yōu)點(diǎn)，使之在地形圖測量、工程放樣、地質(zhì)鉆孔測量、物化探測網(wǎng)、地質(zhì)剖面測量等許多工作中得到廣泛應(yīng)用，給地質(zhì)勘查工作帶來了極大的方便。

GPSRTK技術(shù)；地質(zhì)勘查；應(yīng)用

引言

近年來，科技的發(fā)展帶動(dòng)各行業(yè)技術(shù)的進(jìn)步，我國地質(zhì)勘查市場迅速的發(fā)展，也對(duì)地質(zhì)勘查工作提出了更高的要求。而GPS RTK技術(shù)作為地質(zhì)勘查工作中新興起的科學(xué)技術(shù)，對(duì)地質(zhì)勘查工作發(fā)揮著重要的作用。因此，本文對(duì)GPSRTK技術(shù)在地質(zhì)勘查工作中的應(yīng)用進(jìn)行了分析，介紹了GPSRTK技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)并提出了作業(yè)中的應(yīng)對(duì)措施，希望對(duì)地質(zhì)勘查工作具有一定的參考意義。

1 GPSRTK技術(shù)的概述

1.1 GPSRTK技術(shù)的內(nèi)涵

所謂GPS，指的是全球定位系統(tǒng)，在海陸空方面實(shí)現(xiàn)全方位的實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航和定位，因此具有精度高、效率大、功能多、操作簡便、應(yīng)用廣泛等諸多特點(diǎn)。常規(guī)的GPS測量方法有靜態(tài)、快速靜態(tài)、動(dòng)態(tài)測量等，但是這些都需要在事后對(duì)其進(jìn)行解算才能獲得高精度的結(jié)果，而且對(duì)觀測數(shù)據(jù)的正確與否沒有辦法進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢核，由此就誕生了GPSRTK技術(shù)。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)簡稱RTK技術(shù)，它是GPS測量技術(shù)的一個(gè)新突破，也是測量領(lǐng)域的一個(gè)新的里程碑。

1.2 GPSRTK技術(shù)的工作原理

RTK實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)由三部分組成：基準(zhǔn)站、流動(dòng)站和數(shù)據(jù)鏈。RTK定位技術(shù)以載波相位觀測量值為根據(jù)，以建立無線數(shù)據(jù)通訊為實(shí)施動(dòng)態(tài)測量的保障，其具體工作原理如下：GPSRTK技術(shù)以精度較高的控制點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，并在上面安置一臺(tái)接收機(jī)作為參考站，然后用GPS接收機(jī)連續(xù)不間斷的監(jiān)測所有可見的GPS衛(wèi)星。與此同時(shí)，將流動(dòng)站上的接收機(jī)接收到的衛(wèi)星信號(hào)傳遞給無線電設(shè)備，讓其接受基準(zhǔn)站上的觀測數(shù)據(jù)，這樣接收機(jī)數(shù)據(jù)處理裝置就可以根據(jù)相對(duì)定位的原理實(shí)現(xiàn)計(jì)算同時(shí)給出厘米級(jí)的定位結(jié)果。由此，用戶就可以實(shí)時(shí)監(jiān)測流動(dòng)站內(nèi)待測點(diǎn)的觀測質(zhì)量和基線解算結(jié)果，并根據(jù)待測點(diǎn)的精度指標(biāo)，確定觀測時(shí)間，有時(shí)用時(shí)甚至不到1秒，從而減少冗余觀測，提高工作效率。

1.3 GPSRTK存在的誤差

GPSRTK的誤差主要包括基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)誤差、測量儀器本身的誤差（如天線相位中心變化）、人為因素造成的誤差（如對(duì)中誤差）、外界環(huán)境因素引起的誤差（如多路徑效應(yīng)、電離層誤差和對(duì)流層誤差）等，因此要采取一定的措施克服上述誤差。對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)誤差，首先必須要確保高質(zhì)量的GPS靜態(tài)觀測，然后利用GPS數(shù)據(jù)處理軟件正確地解算出基準(zhǔn)站坐標(biāo)，盡量減小因軟件解算造成基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)誤差；對(duì)于GPS測量儀器本身的誤差，應(yīng)該在作業(yè)前對(duì)其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，檢查其性能，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并對(duì)其進(jìn)行校正；對(duì)于人為因素造成的誤差，需要提高測量員的專業(yè)技能、增強(qiáng)測量員的責(zé)任感，作業(yè)時(shí)要嚴(yán)格按照GPS測量規(guī)程進(jìn)行操作；對(duì)于外界環(huán)境因素引起的誤差，應(yīng)特別注意合理選擇基準(zhǔn)站位置，而且要選擇最佳的觀測時(shí)間。

2 地質(zhì)勘查中GPSRTK技術(shù)的用途

GPSRTK技術(shù)能夠很好地服務(wù)于地質(zhì)勘查工程的測量。GPSRTK技術(shù)的快速靜態(tài)測量、動(dòng)態(tài)測量和準(zhǔn)動(dòng)態(tài)測量能夠輕松地解決工程測量、地形測量、物化探測量等一系列的問題。

2.1 探礦工程由地質(zhì)技術(shù)人員測量

隨著GPSRTK技術(shù)的出現(xiàn)，我國的地質(zhì)勘探效率、精度得到有效提高。在具體工作中利用GPSRTK技術(shù)的時(shí)候，若是短距離，通常用距離測區(qū)不大于15km的國家控制點(diǎn)作為基點(diǎn)。長距離時(shí)則采用GPSRTK技術(shù)引測控制點(diǎn)到工作區(qū)，再選擇好的地形地貌架設(shè)基準(zhǔn)站，然后把要布置的工程點(diǎn)坐標(biāo)輸入到定位系統(tǒng)機(jī)上，再利用GPSRTK技術(shù)的放樣功能布設(shè)工程點(diǎn)，完成探礦工程的初測。特別是鉆探工程中，待鉆機(jī)安裝完畢，要對(duì)孔位進(jìn)行復(fù)測，所有探礦工程施工結(jié)束，均用移動(dòng)站對(duì)探礦工程進(jìn)行定測，這樣可以減少傳統(tǒng)測量方式的測量誤差，提高勘測區(qū)工程點(diǎn)的布設(shè)精度。

2.2 勘探線剖面由地質(zhì)技術(shù)人員測量

在我國的地質(zhì)勘查過程中，不論是地質(zhì)普查、詳查、勘探，都涉及到勘探線剖面，特別是在詳查、勘探階段進(jìn)行勘探線的剖面測量必不可少。而傳統(tǒng)的勘探線剖面的測量方法大體分為兩部分：地質(zhì)部分和測量部分。測量技術(shù)人員僅能完成勘探線剖面地形線的測量。地質(zhì)技術(shù)人員則根據(jù)測量技術(shù)人員提供的勘探線剖面進(jìn)行野外填繪，補(bǔ)充地質(zhì)內(nèi)容。GPSRTK技術(shù)的出現(xiàn)，使地質(zhì)技術(shù)人員完全可以勝任測量技術(shù)人員的工作，并在測量勘探線剖面地形的同時(shí)完成地質(zhì)內(nèi)容的測量。

2.3 工程點(diǎn)布設(shè)及物化探測量

在地質(zhì)勘探的過程中，GPSRTK技術(shù)也能在工程區(qū)控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上，合理分布礦區(qū)工程點(diǎn)，并將工程點(diǎn)的坐標(biāo)輸入到定位系統(tǒng)機(jī)上，再利用GPSRTK技術(shù)的放樣功能布設(shè)工程點(diǎn)，這樣可以減少傳統(tǒng)測量方式的測量誤差，提高勘測區(qū)工程點(diǎn)的布設(shè)精度。物化探測量，是進(jìn)行布置測網(wǎng)，為物化探布設(shè)剖面等，以達(dá)到能為物化探提供嚴(yán)謹(jǐn)真實(shí)的測量資料的目的。除此之外，物化探測量相較于過去用全站儀和經(jīng)緯儀進(jìn)行作業(yè)也更加的省時(shí)省力，并且方便。

3 GPSRTK技術(shù)在地質(zhì)勘查中的優(yōu)缺點(diǎn)及相對(duì)應(yīng)對(duì)措施

3.1 GPSRTK技術(shù)在地質(zhì)勘查中的優(yōu)點(diǎn)

在地質(zhì)勘查的過程中，GPSRTK技術(shù)有著廣泛的應(yīng)用，主要是因?yàn)槠渚哂兄T多優(yōu)點(diǎn)，如下：①GPSRTK技術(shù)需要較少的控制點(diǎn)數(shù)量和儀器搬站數(shù)量，從而使作業(yè)速度快、勞動(dòng)強(qiáng)度低，工作效率高。②GPSRTK技術(shù)實(shí)現(xiàn)了厘米級(jí)的三維坐標(biāo)，具有較高的精度，且得到的數(shù)據(jù)安全可靠。③與傳統(tǒng)的地質(zhì)勘查工作相比，GPSRTK技術(shù)對(duì)于環(huán)境條件要求低，只要接收衛(wèi)星信號(hào)和電訊數(shù)據(jù)傳輸正常，就能夠?qū)崿F(xiàn)快速的定位。④GPSRTK技術(shù)具有強(qiáng)大的測量功能，其自動(dòng)化和集成化程度高，無需人工干預(yù)便能夠完成多種測量功能，這樣就減少了人為誤差，確保了工作精度。⑤GPSRTK技術(shù)操作簡單，具有極強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，在工作過程中，只要在設(shè)站時(shí)進(jìn)行簡單的儀器操作，便能夠?qū)崿F(xiàn)測量結(jié)果和工程放樣。

3.2 GPSRTK技術(shù)在地質(zhì)勘查中的缺點(diǎn)及相對(duì)應(yīng)對(duì)措施

盡管GPSRTK技術(shù)有著多方面的優(yōu)勢，其在地質(zhì)勘查工作中有著廣泛的應(yīng)用，但是其仍在存在著一定的缺陷，其工作過程也會(huì)受到各種問題的限制。接下來，本文將根據(jù)GPSRTK技術(shù)在地質(zhì)勘查中的缺點(diǎn)相應(yīng)的提出一些應(yīng)對(duì)措施。①GPSRTK技術(shù)受到衛(wèi)星圖形的限制。由于受到衛(wèi)星圖形的限制，所以在一段時(shí)間內(nèi)被衛(wèi)星覆蓋時(shí)容易產(chǎn)生假值。解決這種問題的辦法主要是通過重測比較法來進(jìn)行彌補(bǔ)，即在作業(yè)前先對(duì)1～2個(gè)已測的地點(diǎn)進(jìn)行檢核，確定是否產(chǎn)生假值。②GPSRTK技術(shù)在地質(zhì)勘查中會(huì)受到天空環(huán)境的影響。一般在中午時(shí)，RTK技術(shù)容易受到電離層的折射干擾，因此出現(xiàn)初始化時(shí)間長等問題，甚至無法進(jìn)行初始化而無法進(jìn)行測量。因此，通常情況下放棄在上午11點(diǎn)到下午2點(diǎn)之間進(jìn)行作業(yè)。③RTK技術(shù)的數(shù)據(jù)鏈在傳輸時(shí)容易受到高頻信號(hào)的干擾，這種情況主要出現(xiàn)在地形起伏較高的山區(qū)或是城鎮(zhèn)樓房密集的地方。解決這種問題主要是通過將基準(zhǔn)站設(shè)置在有效半徑控制范圍內(nèi)的中央最高點(diǎn)，使其遠(yuǎn)離磁場較強(qiáng)的地方。④在測量時(shí)GPSRTK技術(shù)進(jìn)行高程轉(zhuǎn)化容易產(chǎn)生異常。我國有些山區(qū)的高程異常圖存在較大的誤差，因而使得GPS在進(jìn)行高程轉(zhuǎn)換時(shí)相當(dāng)困難，精度也不準(zhǔn)確，因此對(duì)于這種情況，應(yīng)該在作業(yè)時(shí)盡量多地測量精度可靠地高程，并適當(dāng)?shù)目s小作業(yè)面積，確保高程測量本身的觀測質(zhì)量。

4 結(jié)束語

綜上所述，在我國的地質(zhì)勘查工作中GPSRTK技術(shù)有著強(qiáng)大的優(yōu)點(diǎn)和功能，具有更為廣闊的發(fā)展空間。利用GPSRTK方法在地質(zhì)勘查應(yīng)用中能夠發(fā)揮其操作簡便、定位精度高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、點(diǎn)位誤差不積累等優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到了降低作業(yè)強(qiáng)度、減少測量成本、提高勞動(dòng)效率的目的。但也應(yīng)注意到其自身所存在的局限性，對(duì)于處在茂密林區(qū)的地質(zhì)勘查測量必須采用GPS與傳統(tǒng)方法組合的方式進(jìn)行測量，以確保測量成果的精確性和可靠性。

[1]劉妍.GPSRTK測繪技術(shù)在地質(zhì)勘查測繪中的應(yīng)用[J].科學(xué)與財(cái)富，2013：32.

[2]金和平.GPSRTK技術(shù)在地質(zhì)勘探工程測量工作中的應(yīng)用[J].江西建材，2013：210～211.

[3]李光輝.GPSRTK技術(shù)在地質(zhì)勘查測量中的應(yīng)用[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2012：59.

[4]吳勤偉.GPSRTK技術(shù)在某地質(zhì)勘查項(xiàng)目中的應(yīng)用[J].科技廣場，2015：25～28.

P228.4

A

1673-0038（2015）49-0220-02

收稿日期：2015-9-15

覃雄謀（1974-），男，壯族，廣西人，高級(jí)工程師，本科，主要從事工作方向?yàn)閹r土工程。