浅谈地质勘查中GPS—RTK测量技术的应用

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  摘 要:随着现代测绘技术逐渐向智能化、数字化方向发展,GPS-RTK测量技术广泛应用于地质勘查工作中,测量的精准度有了很大的提升,降低了测量基础设施的成本,也提高地质勘查中的测量效率,给地质勘查工作带来了极大便利,GPS-RTK测量技术受到了地质勘查领域的高度关注。
  关键词:GPS-RTK;测量技术;地质勘查
  1.GPS RTK测量技术
  GPS技术已广泛用于很多领域,测绘领域就是其中最具代表的领域之一,该技术以高精度,高效率,全天候,多功能,操作简便等特点为地质勘查工作带来极大便利。RTK技术是GPS实时载波相位差分的简称,这是一种将GPS与数传技术相结合,实时解算并进行数据处理,在1~2s内得到高精度位置信息的技术。地质勘查中GPS-RTK测量技术的使用主要涉及到三方面,包括基准站、流动站和通信系统,其中流动站和基准站的正常使用需要借助两台GPS接收机支持。GPS-RTK测量技术的工作原理是利用相位原理获取观测量的实时查分技术,即使处于十分恶劣的自然环境中,也能精确的进行测量点定位,确保地质勘查测量结果的精准度。在流动站和基准站安装GPS接收机主要是为对GPS卫星进行观测,同时运用无线电设备将观测到的数据及时传递给数据中心,通过对数据的合理分析最终确定地质勘查测量结果。在RTK作业模式下,基准站通过数据链将其观测的星历数据传送给流动站。流动站通过数据连接收来自基准站的数据,同时采集GPS观测数据,并在系统内实时处理,给出厘米级定位结果,历时不到1s。流动站可处于静止状态,也可处于运行状态,也可在动态条件下直接开机,并在动态环境下完成周模糊度搜索求解。载整周末未知解固定后,即可进行每历元的实时处理,只要保持5颗以上的卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形,则流动站可随时给出厘米级定位结果。
  2.GPS-RTK测量技术在地质勘查中的应用
  2.1地形测量
  在地质找矿所需的大比例尺地形测图中,在相对高差较小、坡度不陡和接收卫星信号好、无线连接以及无死角的情况下,可直接利用GPS-RTK采集各地地貌要素,但在地形条件不好的状况下,测绘工作人员还需将GPS-RTK和全站仪配合使用来采集地形要素。在使用传统测量技术进行地形测量时,需要根据实际情况选择合适的比例尺,如1:1000、1:2000、1:5000等,比例尺越大测量精确度就越低,所以给地形测量带来了准确性的困扰,而GPS-RTK测量技术的合理使用能有效改善传统测量技术在使用过程中的劣势,结合先进的数字化来提升测量过程中的精准度,尽可能降低测量过程中存在的误差。但GPS-RTK测量技术不要求通视和频繁地换站,且可多个流动站同时工作,与全站仪相比,采用RTK方式进行地形测量的速度会更快,作业的效率会更高,RTK测量单点的时间仅几秒到几十秒。
  2.2地质勘探网及控制测量
  地质工程勘探网常由基线和与之垂直的若干勘探线所组成。GPS-RTK的测量精度、速度和经济效益都较好,GPS-RTK将会逐步替代常规控制測量方式,成为地质勘探网及其控制网建立的主要手段。根据工程经验:边长在10~15km的GPS基线向量,如观测时刻的卫星很多和外部观测条件好,可采用快速静态定位模式。如在平原开阔地区,可尝试RTK模式;边长为5~10km的二、三、四等基本控制网,可优先采用GPS快速静态定位模式。设备条件许可和外部观测环境合适时,也可使用RTK测量模式;边长小于5km的控制网基线,则根据具体条件和要求选用RTK方法和快速静态定位方法。
  2.3图根控制测量
  为提升GPS-RTK测量技术地质勘测的精准度,充分发挥出GPS-RTK测量技术在地质勘测领域中的重要作用,利用GPS-RTK测量技术进行地质勘查时,需在图纸上绘制控制点,根据控制点的位置绘制出相对完整的平面图,而这些控制点就是图根点。每一次绘制工作都应建立在图根点的基础之上,以图根点为依据进行加密测绘。
  2.4地质工程点的布设
  测量技术人员利用GPS-RTK布设工程点的程序如下:在地质勘探工程区首级控制网的基础上,合理确定矿区工程点的地理分布;将设计工程点坐标输入到GPS接收机上;利用GPS-RTK的放样功能把工程点布设到实地。GPS的静态测量、后差分测量都无此功能,无法布设工程点,且GPS-RTK技术可提高勘测区工程点位的布设精度。利用GPS-RTK定位技术同样可改进传统的工程点的联测方法,减少野外工作时间,从而达到提高工作效率和提高勘测区工程点位布设精度的目的。
  2.5测量和放样
  使用GPS-RTK测量技术进行测量时,需借助点校正求得坐标转换参数,确保测量顺利进行。通常地质勘查小组会选择通视环境好的位置作为基准站,且所选择的位置不会受到电磁干扰。当工作区有5颗以上可见GPS卫星且位置精度强弱度值不大于6时,地质勘查工作人员只要在5~15s间就能够获得自己想要的测量数据。且GPS-RTK测量技术对传统测量技术中复杂的流程进行简化,只需要一名工作人员就能够完成整个测量操作。在放样方面,GPS-RTK测量技术具有实施观测的功能,能够为工作人员在测量的过程中提供更加准确的数据信息,同时还能够精准定位,以最快的速度找到测量电位,进一步提升了地质勘查测量的工作效率。
  2.6勘探线剖面测量
  勘探线剖面测量应严格按规范要求及矿区设计要求去完成,为勘探设计、工程布设、储量计算和综合研究提供准确的基础资料,地质钻孔基本上都要设立在勘探线上,为此需作勘探线剖面测量。传统的勘探线剖面测量是由地质工作人员布设剖面起始点,测量人员由起始点按剖面设计方向定线,沿给定的方向线上测定剖面测站点、剖面点(包括工程位置点、地质点、地物点、地貌变换点)及剖控点,还需要结合测量结果进行剖面计算和剖面图的绘制,稍有不慎就会增加测量结果的误差。因此,使用GPS-RTK测量技术能够进一步简化传统测量技术中剖面测量的步骤,可由一人利用GPS-RTK放样功能完成勘探线剖面测量,在剖面计算和剖面图绘制方向的效率有所提升。
  2.7野外作业
  GPS-RTK测量技术通过GPS技术对测量点进行定位,利用卫星对测量过程进行实时跟踪,即使处于恶劣的野外环境中,也不会对测量结果造成很大的影响。操作步骤如下:在基准站GPS 接收机的实时动态差分系统中输入工作区坐标系间的转化参数;在基准点上设置相应的GPS接收机,并输入相应的地方坐标和天线高度,同时把地方将地方坐标用转化参数转换成WGS-84坐标;基准站运用电台发送测站坐标、接收机状态、观测值以及卫星跟踪状态等信息;接收到基准站发送数据后,接收站经过一系列处理可以得出该点的WGS-84坐标,并最终转换为地方坐标,以便显示。
  3.结束语
  GPS-RTK测量技术在地质勘查领域中的应用具有绝对的优势,与传统的测量技术相比,其为地质勘查工作者的测量工作提供了很多的便利,在地质勘查领域中具有广阔的发展前景。GPS测量方法需在事后进行结算才可得到高精度结果,也不能实时检查核对观测数据的质量,GPS-RTK技术结合了GPS测量技术和数据传输技术,突破原有GPS测量技术的局限。
  参考文献:
  [1]陈睿.GPS-RTK 技术在地质勘查工作中的应用[J].北京测绘,2010,03:84
  作者简介:
  1.卢小越(1987年5月)男,汉族,大学本科,工程师,从事工程测量工作
  2.芦偲俊,(1991年6月)男,汉族,大学本科,助理工程师,从事工程测量工作
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