■　魯偉光

（廣東省地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急搶險(xiǎn)技術(shù)中心廣東廣州510425）

水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查中GPS RTK技術(shù)的應(yīng)用

■魯偉光

（廣東省地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急搶險(xiǎn)技術(shù)中心廣東廣州510425）

GPS RTK技術(shù)作為一種高精度的測(cè)量方法，將它應(yīng)用在水工換地址調(diào)查中，能夠大大促進(jìn)水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查的發(fā)展。本文主要介紹了水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查工作中運(yùn)用到的一些GPS RTK技術(shù)，并且對(duì)RTK技術(shù)在日常工作中測(cè)量的一些高精度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，希望對(duì)水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查有所幫助。

GPS RTK水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查

0　引言

RTK是一種時(shí)差動(dòng)態(tài)差分法。最為一種新興的GPS測(cè)量法，它才用了載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分方法，因此能夠在野外實(shí)行精確到厘米的測(cè)量工作。在這項(xiàng)技術(shù)中較于先前的測(cè)量系統(tǒng)來(lái)說(shuō)差分法的利用是最大的優(yōu)點(diǎn)。差分法不僅避免了因載波相位測(cè)量所造成的測(cè)量數(shù)據(jù)誤差殘留，還解決兩種方法融合所產(chǎn)生的誤差影響。RTK技術(shù)自動(dòng)化程度高，降低了作業(yè)的要求，能夠在保證測(cè)量準(zhǔn)確性的前提下很有效的提高測(cè)量效率，而且精度也相當(dāng)之高。

1　GPS RTK的基本工作方法

在運(yùn)用GPS RTK進(jìn)行觀測(cè)測(cè)量之前，需要先選定一個(gè)基準(zhǔn)站，在這個(gè)基準(zhǔn)站上架設(shè)一個(gè)GPS接收器，之后運(yùn)行所有可以利用到的衛(wèi)星進(jìn)行不間斷的觀測(cè)，用以收集全面的數(shù)據(jù)，然后再將數(shù)據(jù)整合傳輸?shù)降孛嬗^測(cè)站。觀測(cè)站除了要接收衛(wèi)星發(fā)來(lái)的各種參數(shù)信息，還要通過(guò)無(wú)線電設(shè)備接收基準(zhǔn)站發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)，主要包括一些基礎(chǔ)的地質(zhì)數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)換參數(shù)。接下來(lái)要運(yùn)用的就是GPS相對(duì)定位的方法，將基準(zhǔn)站的基線向量和WGS-84坐標(biāo)準(zhǔn)確的計(jì)算出來(lái)，再將WGS-84與地方坐標(biāo)系上的轉(zhuǎn)換參數(shù)結(jié)合。最終得到三位系數(shù)和精度。

2　測(cè)量?jī)x器設(shè)備的發(fā)展歷程

自改革開放以來(lái)，中國(guó)大量引進(jìn)國(guó)外的高科技測(cè)量?jī)x器設(shè)備，所以在之前測(cè)量?jī)x器設(shè)備的發(fā)展只有國(guó)外在不斷的進(jìn)行。但是在九十年代后，中國(guó)的發(fā)展進(jìn)程逐漸跟上了國(guó)外的步伐。GPS系統(tǒng)在國(guó)外發(fā)展的系統(tǒng)相當(dāng)之多，經(jīng)過(guò)不斷的研究換代，多態(tài)雷達(dá)系統(tǒng)和層析雷達(dá)系統(tǒng)漸漸成為著名的主流系統(tǒng)。此外，還有三位的雷達(dá)技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)在解決淺層地質(zhì)的問(wèn)題上有著自己獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，但是此項(xiàng)技術(shù)所耗費(fèi)的人力物力是遠(yuǎn)超其他兩項(xiàng)技術(shù)的，因此，并沒(méi)有得到人們的廣泛應(yīng)用。反觀國(guó)內(nèi)自九十年代引進(jìn)國(guó)外的先進(jìn)測(cè)量?jī)x器設(shè)備后，就將地質(zhì)雷達(dá)儀器的測(cè)量?jī)x器應(yīng)用到地質(zhì)勘探工程以及地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中。經(jīng)過(guò)多年的研究，國(guó)內(nèi)在測(cè)量?jī)x器及測(cè)量技術(shù)上取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，在眾多的技術(shù)中DVL防爆型的礦井雷達(dá)系列，撂地雷達(dá)系列都是較為先進(jìn)的系統(tǒng)。

3　數(shù)據(jù)采集分析

3.1資料收集

前人的工作記錄對(duì)我們現(xiàn)在的工作有很大的幫助，可以通過(guò)收集這些工作成果，來(lái)減輕工作量。這樣的工作記錄有很多，需要主要注意的是先前就建立好的數(shù)據(jù)庫(kù)，其次就是比較傳統(tǒng)的各種記錄本、紙制圖紙、文字報(bào)告等等。地質(zhì)調(diào)查需要記錄的數(shù)據(jù)量是很龐大的，但是在擁有強(qiáng)大的GPS系統(tǒng)情況下，不僅能夠輕松應(yīng)付龐大的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，還可以從多方面收集地質(zhì)數(shù)據(jù)，例如從社會(huì)經(jīng)濟(jì)、地球化學(xué)、地球物理、遙感信息。在使用中GPS進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查的過(guò)程中，需要很多使用現(xiàn)代化數(shù)字計(jì)算得出的精細(xì)地質(zhì)數(shù)據(jù)，還需要一定數(shù)量的工作手圖、底圖，再加上相關(guān)工作區(qū)域地理特征的數(shù)據(jù)報(bào)告。在水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查中使用GPS，不能僅僅局限于這個(gè)專業(yè)內(nèi)的相關(guān)知識(shí)，因?yàn)镚PS這項(xiàng)高新技術(shù)的包含量很大，拓展面積也相當(dāng)?shù)膹V泛，只要是有聯(lián)系的相鄰專業(yè)知識(shí)，都可以納入收集參考范圍。再有收集的數(shù)據(jù)最好有文字性敘述和相應(yīng)的圖示，這樣可以形成空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)，便于系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的處理。

3.2野外調(diào)查

在傳統(tǒng)的水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查中野外調(diào)查是必不可少的一項(xiàng)，雖然時(shí)代在不斷的變化，勘探技術(shù)不斷更新?lián)Q代，勘測(cè)人員的工作量與工作環(huán)境都在慢慢的提升，但是野外調(diào)查仍然是水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查手機(jī)數(shù)據(jù)的常見(jiàn)重要手段?，F(xiàn)在不同于傳統(tǒng)野外調(diào)查的是技術(shù)手段不同，單就論數(shù)字地質(zhì)填圖系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其主要應(yīng)用GPS、RTK、GIS系統(tǒng)，配備使用野外調(diào)查專門使用的測(cè)量設(shè)備，在使用相關(guān)的軟件進(jìn)行收集處理，最后構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)。主要步驟如圖1所示。

4　數(shù)據(jù)整理

4.1數(shù)據(jù)預(yù)處理

數(shù)據(jù)的預(yù)先處理是整理數(shù)據(jù)最為基礎(chǔ)的步驟。當(dāng)來(lái)自用不同的方法不同的軟件收集而來(lái)的數(shù)據(jù)匯總在一起的時(shí)候，它們的精度，比例尺都不是統(tǒng)一的，并且都有各自的儲(chǔ)存方式，這樣沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，直接使用起來(lái)將會(huì)加大工作量?，F(xiàn)在我們主要應(yīng)用的是GPS RTK系統(tǒng)進(jìn)行水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查，所以工作人員需要對(duì)這些手機(jī)來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理，使其能夠直接被GPS RTK系統(tǒng)識(shí)別儲(chǔ)存，并且應(yīng)用。還有其他的一些數(shù)據(jù)變換，雖然看起來(lái)很瑣碎，但是往往在應(yīng)用中會(huì)省去很大力氣，例如投影變換、格式轉(zhuǎn)換、比例尺的校正等等。

4.2圖元及圖層劃分

圖元是指圖形數(shù)據(jù)，是組成畫面的基礎(chǔ)材料。一幅畫面是有若干的簡(jiǎn)單幾何圖形符號(hào)構(gòu)建而成，作為構(gòu)成圖形的基本單位，在GIS處理系統(tǒng)中他是分類的，主要分為點(diǎn)、線、面三種基礎(chǔ)類型。若干圖元構(gòu)成的實(shí)體類型是圖素，而圖層正是由一類或者一組Jl性質(zhì)相似的圖素構(gòu)成的。圖層的劃分是用來(lái)分別實(shí)體空間的類型，主要的目的是滿足GPs作圖顯示、分析和管理的需求，也是之后數(shù)據(jù)能夠持續(xù)有效使用的基礎(chǔ)。如今，許多相關(guān)的GIS軟件都是把圖層作為最基礎(chǔ)的處理單元，例如距離、位置和圖譜關(guān)系的計(jì)算，也都是在圖層這一級(jí)內(nèi)進(jìn)行的。圖2為勘探技術(shù)應(yīng)用流程圖。

5　應(yīng)用案例

GPS系統(tǒng)作為新興的技術(shù)，在多年來(lái)不斷的探索更新中取得了很大的進(jìn)步，在一些實(shí)際工程應(yīng)用中都體現(xiàn)出了它的作用。在很多科技報(bào)道中都能看到GPS的身影。尤其在工程勘探方面，起到了尤為關(guān)鍵的作用。

5.1對(duì)地質(zhì)環(huán)境污染的調(diào)查

很多化工工廠都存在著污水泄漏的隱患，例如一座硝化纖維廠，如果排放的污水泄漏就會(huì)造成硝化纖維的泄露，對(duì)地質(zhì)環(huán)境的污染將不可估計(jì)。我們可以通過(guò)GPS系統(tǒng)來(lái)定期檢測(cè)工廠周圍時(shí)候有硝化纖維泄漏，通過(guò)捕捉硝化纖維和檢測(cè)土地中硝化纖維的含量。要使用各類雷達(dá)探測(cè)，需要鉆幾個(gè)可以放置雷達(dá)的深井，在進(jìn)行探測(cè)之后，將收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合處理，

再將其疊加，從而得到一張三維雷達(dá)圖。通過(guò)雷達(dá)圖就可以當(dāng)?shù)氐氖芪廴境潭冗M(jìn)行分析探究，從而達(dá)到探測(cè)污水是否泄漏的目的。

5.2對(duì)碳?xì)湮廴疚锏奶綔y(cè)試驗(yàn)

GPS RTK系統(tǒng)之所以能夠在水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查中常年應(yīng)用，而不被其他的一些技術(shù)所替代，是因?yàn)樗谝巴庹{(diào)查中有著自己獨(dú)特的技術(shù)系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，這已經(jīng)在多年的應(yīng)用中被證實(shí)。在國(guó)外曾經(jīng)有這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)者將實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)選擇在一個(gè)4*0.4*0.5（單位：m）的箱體當(dāng)中，主要目的就是為了測(cè)試GPS RTK系統(tǒng)對(duì)于污染物的探測(cè)的靈敏精確程度，并且使用相關(guān)的撂型雷達(dá)，來(lái)說(shuō)明雷達(dá)的響應(yīng)與相關(guān)的水文參數(shù)之間的關(guān)系。在進(jìn)行了這個(gè)簡(jiǎn)單的小實(shí)驗(yàn)之后，得到的結(jié)論是：在當(dāng)次水域污染物過(guò)多，使污染物達(dá)到了飽和程度之后，GPS系統(tǒng)將會(huì)受到干擾，從而無(wú)法進(jìn)一步檢測(cè)潛水面；但是如果受污染區(qū)域的鄰近區(qū)域沒(méi)有受到污染，還可以準(zhǔn)確的檢測(cè)到潛水域的污染情況的話，GPS就能夠輕易的探測(cè)到水面上的污染物。

6　結(jié)語(yǔ)

時(shí)代在進(jìn)步，科技的步伐也在慢慢的加快，如果一直使用陳舊的探測(cè)手段，所得到的數(shù)據(jù)一定是粗略的，并且將會(huì)面臨艱難，繁多的勘測(cè)工作量。在水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查中應(yīng)用GPS RTK系統(tǒng)，不僅能夠提高野外探測(cè)數(shù)據(jù)的精確度，還給勘探工作人員降低了工作難度，簡(jiǎn)化他們的工作內(nèi)容，減少工作量。這樣不僅能夠提高工作人員的積極性，還促進(jìn)了水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查工作的向前發(fā)展。雖然GPS RTK系統(tǒng)擁有高智能化，精確度高的特點(diǎn)，但還是需要工作人員進(jìn)行精密細(xì)致的鋪墊工作的，這就要求勘探工作人員必須全面的認(rèn)識(shí)了解這一系統(tǒng)，并且擁有足夠的耐心，在工作中不斷的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題，從而達(dá)到促進(jìn)GPS RTK系統(tǒng)不斷融入水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查工作中，為勘探事業(yè)做出更大的貢獻(xiàn)。

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P228.4[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-3-186-2