GPS技術(shù)在水工環(huán)地質(zhì)勘察中的應(yīng)用

■何小龍 謝靖斌

（青海省有色地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局八隊(duì)青海西寧810012）

GPS技術(shù)在水工環(huán)地質(zhì)勘察中的應(yīng)用

■何小龍 謝靖斌

（青海省有色地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局八隊(duì)青海西寧810012）

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展和進(jìn)步，我國(guó)對(duì)水工環(huán)地質(zhì)勘察工作的準(zhǔn)確性和效率提出了越來(lái)越高的要求。GPS RTK技術(shù)作為水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查工作過(guò)程的重中之重，是一個(gè)必不可缺的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，直接關(guān)系到調(diào)查工作的準(zhǔn)確性和效率性。它能有效的降低載波測(cè)量方法后修正的偏差。本文對(duì)水工環(huán)地質(zhì)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的概述，并針對(duì)水工環(huán)GPS RTK的技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行了重點(diǎn)分析。

水工環(huán) 地質(zhì)勘查 GPS RTK 應(yīng)用

水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查和研究與人類的生存有著密切的關(guān)系，特別是在全球環(huán)境變化和被社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的推崇的大背景之下，各國(guó)都將其引入更廣闊的空間。伴隨著不斷變化和發(fā)展的全球經(jīng)濟(jì)、資源、環(huán)境，各國(guó)對(duì)地質(zhì)調(diào)查工作的方向和部署都進(jìn)行了調(diào)整，相對(duì)的，發(fā)生巨大變化的還有水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查研究的內(nèi)容。水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)的界限在傳統(tǒng)意義上被打破，現(xiàn)在發(fā)展的趨勢(shì)就是對(duì)水工環(huán)一體化的研究，它的服務(wù)領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，信息量大、功能多樣的態(tài)勢(shì)不斷出現(xiàn)，環(huán)境地質(zhì)學(xué)日益突顯其重要性。

1 GPS RTK的工作原理

GPS測(cè)量過(guò)程中必須采用載波相位觀測(cè)值，而RTK定位技術(shù)就是基于載波相位觀測(cè)值的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)，它能夠?qū)崟r(shí)地提供測(cè)站點(diǎn)在指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果，同時(shí)還能將測(cè)量結(jié)果精確到厘米級(jí)。

實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量方法的工作內(nèi)容就是通過(guò)在基準(zhǔn)站上設(shè)置一臺(tái)先進(jìn)的GPS接收機(jī)，然后通過(guò)運(yùn)用所有能夠進(jìn)行觀察的衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)的觀測(cè)。在衛(wèi)星的觀測(cè)過(guò)程中，相關(guān)工作人員可以實(shí)時(shí)的將觀測(cè)到的數(shù)據(jù)信息通過(guò)無(wú)線電設(shè)備傳輸?shù)接^測(cè)站上。在觀測(cè)站上，GPS接收機(jī)不但能接收到傳送過(guò)來(lái)的衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)，還能在無(wú)線電接收設(shè)備的基礎(chǔ)上，成功接收到來(lái)自基準(zhǔn)站傳輸過(guò)來(lái)的各種轉(zhuǎn)換參數(shù)以及觀測(cè)數(shù)據(jù)，再接著依據(jù)GPS相對(duì)定位的概念，準(zhǔn)確的計(jì)算出相對(duì)基準(zhǔn)站的基線向量，計(jì)算出基準(zhǔn)站的WGS-84的正確坐標(biāo)，最后根據(jù)坐標(biāo)成功計(jì)算呈現(xiàn)出用戶所需的三維精度和坐標(biāo)。

2 GPS RTK技術(shù)在水工環(huán)地質(zhì)勘察中的優(yōu)點(diǎn)

（1）作業(yè)效率高，在普通的地形地勢(shì)下，高質(zhì)量的RTK設(shè)站對(duì)5km半徑的測(cè)區(qū)進(jìn)行測(cè)量只需要一次，和傳統(tǒng)測(cè)量相比，其所需的控制點(diǎn)數(shù)量和測(cè)量?jī)x器的“搬站”次數(shù)大大減少，操作只需要一個(gè)人，1.2s是每個(gè)放樣點(diǎn)僅需要停留的時(shí)間，在這個(gè)時(shí)間內(nèi)就可以完成作業(yè)。

（2）滿足定位精度，只要滿足所有對(duì)RTK的基本工作條件，就不存在偏差，在一定的作業(yè)半徑范圍內(nèi)（一般為5km），RTK的平面精度和高程精度都能達(dá)到厘米級(jí)，且不存在誤差積累。

（3）全天候作業(yè)，RTK技術(shù)不要求兩點(diǎn)間滿足光學(xué)通視，只需要對(duì)“電磁波通視和對(duì)空通視的要求”進(jìn)行滿足，所以和傳統(tǒng)測(cè)量相比，受阻因素比較少的RTK技術(shù)作業(yè)，作業(yè)幾乎是可以進(jìn)行全天候的。

（4）RTK作業(yè)自動(dòng)化、集成化程度高，對(duì)于各種測(cè)繪外業(yè)RTK都可以勝任。高效手持操作手簿要在流動(dòng)站中盡心配備，多種測(cè)繪功能在內(nèi)置專業(yè)軟件中都可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，對(duì)人為誤差也可以有所減少，對(duì)作業(yè)精度也有了保證。

3 GPS RTK技術(shù)在水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查中的實(shí)踐應(yīng)用

3.1 地質(zhì)環(huán)境污染的調(diào)查

根據(jù)權(quán)威部門(mén)的數(shù)據(jù)調(diào)查顯示，在地質(zhì)環(huán)境污染調(diào)查過(guò)程中有效應(yīng)用GPS RTK技術(shù)，能夠獲得大量準(zhǔn)確的地質(zhì)環(huán)境數(shù)據(jù)信息，并在第一時(shí)間傳送給相關(guān)的地質(zhì)環(huán)境管理部門(mén)，工作人員對(duì)這些數(shù)據(jù)就可以展開(kāi)研究分析，想出對(duì)應(yīng)的解決方法。科學(xué)家通過(guò)在小范圍的集裝箱內(nèi)進(jìn)行了GPS RTK技術(shù)應(yīng)用試驗(yàn)，試驗(yàn)充分反映了GPS RTK技術(shù)在地質(zhì)環(huán)境污染調(diào)查中的作用。試驗(yàn)結(jié)果顯示當(dāng)兩個(gè)彼此靠近的區(qū)域同時(shí)沒(méi)有受到污染，能夠有效的探測(cè)到淺水面時(shí)候，通過(guò)合理利用GPS技術(shù)可以清晰的觀察到淺水面上的污染物。如果區(qū)域內(nèi)的污染物處于飽和狀態(tài)時(shí)，工作人員使用GPS技術(shù)則不能有效探測(cè)到淺水面。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，通過(guò)在地質(zhì)環(huán)境污染調(diào)查中應(yīng)用GPS RTK技術(shù)，可以獲得許多有關(guān)水文地質(zhì)方面的參數(shù)數(shù)據(jù)，例如水面羽狀的污染物以及各種毛細(xì)垃圾物等等。

3.2 區(qū)域水文地質(zhì)調(diào)查

雷達(dá)相圖被定義為某一特定地層產(chǎn)生的雷達(dá)反射圖像特征均總和，指的是雷達(dá)剖面資料上內(nèi)眼可見(jiàn)的反射波的不同組合形式。雷達(dá)資料觀測(cè)中，地質(zhì)體的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)特征會(huì)影響雷達(dá)響應(yīng)并產(chǎn)生特征效應(yīng)。這些特征效應(yīng)被稱為雷達(dá)相圖元素。自1990年以來(lái)，荷蘭TNO應(yīng)用地學(xué)研究所在荷蘭30多個(gè)適合于GPS調(diào)查試驗(yàn)的點(diǎn)上作了測(cè)量，用于評(píng)價(jià)GPS對(duì)不同水文地質(zhì)目標(biāo)成像和描述目標(biāo)特征的可能性。探查成果揭示出荷蘭不同沉積環(huán)境下雷達(dá)相圖元素的特征，該相圖集對(duì)確定地下水文地質(zhì)層序的位置有益。

3.3 探測(cè)碳?xì)湮廴疚镌囼?yàn)

多年來(lái)的野外試驗(yàn)已證明GPS具有調(diào)查地質(zhì)環(huán)境污染的能力。國(guó)外專家在lm×0.4m×0.5m箱體中作了精心的試驗(yàn)，試圖再一次驗(yàn)證GPS探測(cè)污染的能力，并用相關(guān)攢：型說(shuō)明雷達(dá)響應(yīng)與一些水文參數(shù)間的關(guān)系。通過(guò)試驗(yàn)和GPS數(shù)據(jù)的處理和解釋得出結(jié)論：在污染物達(dá)到飽和對(duì)，利用GPS探不到潛水面；在相鄰未受污染區(qū)可探到潛水面對(duì)，GPS可用于監(jiān)測(cè)潛水面上的污染物；小型實(shí)驗(yàn)有助于探測(cè)或驗(yàn)證砂質(zhì)土壤的水文地質(zhì)參數(shù)，如毛細(xì)作用水頭、污染物羽狀流的傳播速度；GPS能成功探測(cè)石油污染。

4 結(jié)語(yǔ)

GPS技術(shù)應(yīng)用于地質(zhì)調(diào)查可以有效的解決一系列問(wèn)題，高質(zhì)量、豐富的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存處理系統(tǒng)是GPS在地質(zhì)調(diào)查中占據(jù)重要地位的基礎(chǔ)。工作人員可以根據(jù)GPS對(duì)數(shù)據(jù)的要求有目的的采集數(shù)據(jù)并加以處理，使采集的數(shù)據(jù)能夠滿足GPS的過(guò)程模擬、空間分析等要求，給予了地質(zhì)調(diào)查工作以極大的便利。

[1]溫俊濤.GPS RTK在水環(huán)地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用 [J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊）2009，（01）.

[2]楊新強(qiáng)，牛振波.論當(dāng)前我國(guó)水工環(huán)的現(xiàn)狀及實(shí)現(xiàn)水工環(huán)地質(zhì)新突破的辦法 [J].魅力中國(guó)，2009（23）.

[3]許雁超，高淑娟，王洪志.科學(xué)發(fā)展觀在地質(zhì)勘探中的具體運(yùn)用 [J].礦業(yè)工程，2010（12）.

[4]王偉.淺談GPS RTK在水工環(huán)地質(zhì)勘查中的技術(shù)應(yīng)用 [J].地質(zhì)勘查，2011，15（12）：64-65.

P5[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-5-189-2