何銳利（湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四〇二隊(duì)，湖南　長(zhǎng)沙　410000）

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試論新型測(cè)繪技術(shù)在地質(zhì)工程測(cè)量中的應(yīng)用

何銳利（湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四〇二隊(duì)，湖南長(zhǎng)沙410000）

近年來(lái)，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)與科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，地質(zhì)工程測(cè)量也在不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)等在測(cè)繪技術(shù)中獲得了較為廣泛的應(yīng)用，大大提升了測(cè)繪技術(shù)的精確度，在地質(zhì)工程測(cè)量作業(yè)中，測(cè)繪技術(shù)具有十分重要的作用。針對(duì)此，本文以GPS RTK技術(shù)為例，對(duì)新型測(cè)繪技術(shù)在地質(zhì)工程測(cè)量中的具體應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，以供參考。

新型測(cè)繪技術(shù)；GPS RTK技術(shù)；地質(zhì)工程測(cè)量；應(yīng)用

1　引言

近年來(lái)，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，地質(zhì)工程測(cè)量中新型測(cè)繪技術(shù)獲得了十分廣泛的應(yīng)用，大大提升了當(dāng)前地質(zhì)工程測(cè)量作業(yè)精度，為工程建設(shè)安全性能的提高奠定了良好的基礎(chǔ)，并且還可有效降低測(cè)量作業(yè)成本。其中，通過(guò)GPS RTK測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用，使得地質(zhì)工程測(cè)量得到了進(jìn)一步發(fā)展，當(dāng)前，新型測(cè)繪技術(shù)已逐漸取代傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)，并在地質(zhì)工程測(cè)量中得到廣泛的應(yīng)用。

2　地質(zhì)工程測(cè)量中GPS技術(shù)

2.1GPS的靜態(tài)測(cè)量技術(shù)

所謂靜態(tài)相對(duì)定位技術(shù)，即為通過(guò)多臺(tái)GPS信號(hào)接收器同時(shí)接收信號(hào)，之后在對(duì)所收集到的信號(hào)進(jìn)行一定的處理，通過(guò)此種方式，可通過(guò)1個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)推導(dǎo)出另外一些測(cè)量點(diǎn)的具體位置，從而對(duì)測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)進(jìn)行精確的計(jì)算?；谖覈?guó)當(dāng)前測(cè)量領(lǐng)域，對(duì)航測(cè)測(cè)量精度的要求是所有測(cè)量作業(yè)中最高的，而通過(guò)GPS技術(shù)的應(yīng)用，可較好的滿足航測(cè)實(shí)際需求。

在當(dāng)前航測(cè)作業(yè)過(guò)程中，每一個(gè)圖像都要滿足基本要求的控制點(diǎn)數(shù)量，為之后圖片誤差的糾正操作提供便利。傳統(tǒng)的測(cè)量方法通常需要以測(cè)量點(diǎn)高程與平面為坐標(biāo)，在占坐標(biāo)位過(guò)程中，往往會(huì)浪費(fèi)大量的時(shí)間，并且還會(huì)因?yàn)槿斯げ僮鞔嬖谝欢ǖ恼`差，傳統(tǒng)的測(cè)量方法在精度方面已經(jīng)無(wú)法滿足技術(shù)要求。由此可知，GPS相對(duì)定位技術(shù)在測(cè)量作業(yè)中具備重要的作用。

2.2GPS的動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)

所謂動(dòng)態(tài)定位，即為需要測(cè)量的點(diǎn)與其周圍環(huán)境做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在一定期限內(nèi)，可明顯感覺(jué)其運(yùn)動(dòng)軌跡，而動(dòng)態(tài)測(cè)量測(cè)點(diǎn)處于持續(xù)移動(dòng)狀態(tài)。所謂動(dòng)態(tài)GPS相對(duì)定位，即為在運(yùn)動(dòng)物體上安裝GPS信號(hào)發(fā)射裝置，之后再通過(guò)GPS信號(hào)接收天線確定物體詳細(xì)的運(yùn)動(dòng)學(xué)量，例如時(shí)間、位移、運(yùn)動(dòng)軌跡等數(shù)據(jù)。

通過(guò)GPS動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用，有關(guān)作業(yè)人員僅需要通過(guò)不同信號(hào)接收裝置之間數(shù)據(jù)存在的差異，就可明確物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。通常情況下，動(dòng)態(tài)GPS相對(duì)定位數(shù)據(jù)處理主要包括及時(shí)處理與后續(xù)處理兩種處理方式。其中，及時(shí)數(shù)據(jù)即為將收集到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送至信息處理系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)比形成一系列數(shù)據(jù)信息，然后將其用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸作業(yè)。而后續(xù)處理則是指在數(shù)據(jù)收集作業(yè)完成之后再另選時(shí)間處理。

3　地質(zhì)工程測(cè)量中GPS RTK技術(shù)的應(yīng)用

3.1礦區(qū)控制測(cè)量

對(duì)于礦區(qū)面積大小的確定，通常采用控制等級(jí)的方式進(jìn)行，常規(guī)控制測(cè)量方式包括三角測(cè)量與導(dǎo)線測(cè)量等，但需確保點(diǎn)間通視，費(fèi)工費(fèi)時(shí)，精度也較不均勻。如果礦區(qū)面積相對(duì)較小，通過(guò)GPS RTK定位技術(shù)的應(yīng)用，可滿足礦區(qū)控制測(cè)量精度要求，并且還可獲得良好的測(cè)量速度、精度與經(jīng)濟(jì)效益。近年來(lái)，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，GPS RTK技術(shù)逐漸取代常規(guī)控制測(cè)量技術(shù)，并且逐漸成為礦區(qū)控制測(cè)量的主要手段。

3.2地形測(cè)量

在進(jìn)行礦區(qū)1：2000地形圖測(cè)量作業(yè)時(shí)，如果地形條件較為良好，即為相對(duì)高度差較小、接收衛(wèi)星信號(hào)好等情況下，可直接通過(guò)GPS RTK采集測(cè)量數(shù)據(jù)。但如果遇到了地形條件較差的情況，應(yīng)通過(guò)有效結(jié)合GPS RTK與全站儀等其他類型的測(cè)量?jī)x器進(jìn)行測(cè)量數(shù)據(jù)的收集。通過(guò)GPS RTK技術(shù)的應(yīng)用，可有效提升測(cè)量作業(yè)速度與精度。

3.3勘探剖面測(cè)量

與傳統(tǒng)的勘探線剖面測(cè)量作業(yè)相比，GPS RTK測(cè)繪技術(shù)具有諸多優(yōu)勢(shì)，其是集檢測(cè)、放樣與計(jì)算于一體的一種測(cè)繪技術(shù)。在運(yùn)用GPS RTK測(cè)繪技術(shù)進(jìn)行測(cè)量作業(yè)時(shí)，僅需要將各個(gè)勘探線端點(diǎn)坐標(biāo)輸入電子手簿，就可自動(dòng)計(jì)算方位與距離。在進(jìn)行剖面測(cè)量作業(yè)時(shí)，通過(guò)GPS RTK技術(shù)的應(yīng)用，可保證所測(cè)量點(diǎn)在設(shè)計(jì)剖面上不會(huì)發(fā)生偏移情況，并且還可確保觀測(cè)地形點(diǎn)高程精確度。

3.4地質(zhì)工程點(diǎn)放樣

通常情況下，地質(zhì)工程點(diǎn)測(cè)具備較為嚴(yán)格的精度要求，特別是勘探點(diǎn)測(cè)放作業(yè)精度要求。同時(shí)，相比于傳統(tǒng)地質(zhì)勘探點(diǎn)定位測(cè)量，GPS RTK技術(shù)（圖1為GPS RTK技術(shù)放樣示意圖）不僅能夠節(jié)約測(cè)量作業(yè)時(shí)間，還可節(jié)省人力、物力，但在采用GPS RTK技術(shù)進(jìn)行建筑物放樣作業(yè)時(shí)，需對(duì)所檢查建筑物自身的幾何關(guān)系進(jìn)行充分的考慮，并且還要重視測(cè)量點(diǎn)位收斂精確度，以最大限度的減少測(cè)量作業(yè)存在的誤差。

圖1　GPS RTK技術(shù)放樣示意圖

3.5物化探測(cè)量

所謂物化探測(cè)量，主要是指先在測(cè)量區(qū)域內(nèi)采用測(cè)量的方式，然后沿著直線方向設(shè)置一系列距離對(duì)等或依據(jù)特定規(guī)律分布的物化探觀測(cè)點(diǎn)、取樣點(diǎn)，即為布置物化探網(wǎng)。通過(guò)GPS RTK技術(shù)包含的線放樣作用，可以很容易獲得物探化測(cè)量，但需要先將設(shè)計(jì)好的測(cè)線點(diǎn)或是基線數(shù)據(jù)輸入GPS RTK掌上機(jī)，之后再通過(guò)GPS RTK線放樣工藝在實(shí)地設(shè)置設(shè)計(jì)點(diǎn)位即可。

4　應(yīng)用實(shí)例分析

4.1調(diào)查區(qū)域概述

該地質(zhì)勘查項(xiàng)目區(qū)域詳細(xì)調(diào)查范圍達(dá)1.1km2，交通非常便利，礦井與礦產(chǎn)處于一座山的中間位置，山為低山。海拔最高的為礦山海拔，且河床海拔高度達(dá)190m?！癡”形谷的發(fā)展屬于構(gòu)造侵蝕地形。此外，采礦區(qū)域地形較為復(fù)雜，存在超過(guò)25°的地面坡度，整體為一個(gè)被大山覆蓋的、高大的竹林區(qū)域。

4.2控制點(diǎn)測(cè)量

在測(cè)量區(qū)域附近采用D1，D2、XTL-2這3個(gè)控制點(diǎn)，在已知點(diǎn)D2處布設(shè)基站，然后通過(guò) 2個(gè)已知點(diǎn)，即為 D1、D2，通過(guò)計(jì)算解決方案XTL-2點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換參數(shù)與礦山加密解決方案，獲得控制點(diǎn)X1，X2，…，X14的坐標(biāo)。除此之外，該地質(zhì)項(xiàng)目測(cè)量嚴(yán)格遵循“地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量規(guī)范”（ZBD10001-89）的調(diào)查工作方法進(jìn)行了相關(guān)作業(yè)，測(cè)量結(jié)果完全滿足精度指標(biāo)要求。

4.3工作統(tǒng)計(jì)的準(zhǔn)確性

對(duì)于測(cè)量精度檢測(cè)方式，該項(xiàng)目主要采用以下三種方式進(jìn)行：①通過(guò)布設(shè)在已知點(diǎn)處的移動(dòng)站對(duì)有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，然后將收集到的數(shù)據(jù)與檢測(cè)到的三個(gè)點(diǎn)的正確坐標(biāo)值進(jìn)行比較。②在不同的時(shí)間點(diǎn)，對(duì)特征點(diǎn)進(jìn)行重復(fù)測(cè)量，并將這些數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行比較，獲得其存在的差異。③通過(guò)索佳SET610全站儀、尺跨度檢測(cè)高度與相鄰兩個(gè)地形點(diǎn)之間的距離，總共檢測(cè)有32個(gè)點(diǎn)。

在完成上述作業(yè)之后，將檢測(cè)獲得的數(shù)據(jù)與資料進(jìn)行匯總，統(tǒng)計(jì)總體準(zhǔn)確性，滿足工程項(xiàng)目精度要求。該工程X與Y坐標(biāo)分布較為均勻，但GPS中依舊存在一定的誤差，大約為1m。此情況下，為了獲得更高的精度，可對(duì)儀器進(jìn)行誤差模擬，以改善系統(tǒng)誤差對(duì)單點(diǎn)定位精度的影響。對(duì)于改正之后的精度，具體如表1所示。通過(guò)表1可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)去除所有殘差之后，GPS定位精度明顯提升，兵且隨著觀測(cè)時(shí)間的增加，單點(diǎn)定位精度也在不斷提高，可較好的滿足實(shí)際需求。

表1　誤差改正后的精度

5　結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在進(jìn)行地質(zhì)工程測(cè)量作業(yè)時(shí)，通過(guò)新型測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用，例如GPS RTK測(cè)繪技術(shù)，可獲得精確的測(cè)量結(jié)果，并且還可有效提升測(cè)量精度與質(zhì)量。但在具體測(cè)量過(guò)程中，地質(zhì)工程測(cè)量人員還應(yīng)在緊密結(jié)合地質(zhì)工程測(cè)量中新型測(cè)繪技術(shù)特征的基礎(chǔ)上，不斷強(qiáng)化對(duì)新型測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用，以增強(qiáng)地質(zhì)工程測(cè)量效果。

［1］宋江琴.GPS與傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)在地質(zhì)勘查工程測(cè)量中的應(yīng)用分析［J］.建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2015（14）：45～47.

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何銳利（1982-），男，工程師，本科，主要從事測(cè)繪地理信息方面工作。

TU195

A

2095-2066（2016）12-0104-02

2016-3-19