郭文龍

摘要：近百年來(lái)，地質(zhì)勘察一直被我國(guó)科學(xué)家們所重視，而他們也一直致力于研究關(guān)于地質(zhì)工程中的先進(jìn)技術(shù)，GPS—RTK是地質(zhì)勘察測(cè)繪中的一種新的常用測(cè)量技術(shù)。本文通過(guò)闡釋GPS—RTK技術(shù)在地質(zhì)勘察測(cè)繪中的優(yōu)勢(shì)，以及它在地質(zhì)工程中的應(yīng)用，對(duì)同行的工作具有十分重要的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)勘察；GPS—RTK技術(shù)；優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)不斷地進(jìn)步，現(xiàn)代的地質(zhì)工程涉及的范圍越來(lái)越廣，地質(zhì)勘察使用的技術(shù)與設(shè)備也不斷更新，越來(lái)越方便，快捷，簡(jiǎn)單，先進(jìn)。而GPS—RTK技術(shù)的出現(xiàn)是GPS應(yīng)用的重大里程碑。它的出現(xiàn)為地質(zhì)工程放樣、地形測(cè)圖，各種控制測(cè)量帶來(lái)了新的曙光，極大地提高了外業(yè)作業(yè)的效率。GPS—RTK技術(shù)利用現(xiàn)代先進(jìn)科技技術(shù)，由地理信息的信息化管理而研發(fā)。它采用了載波相位動(dòng)態(tài)時(shí)差分方法，能夠在野外實(shí)時(shí)得到厘米級(jí)定位精度的測(cè)量方法。GPS—RTK技術(shù)的應(yīng)用簡(jiǎn)化了測(cè)繪工程的傳統(tǒng)測(cè)繪程序，極大地減少了地質(zhì)工作人員在地質(zhì)工程中進(jìn)行地質(zhì)勘察測(cè)繪時(shí)的工作量。下面介紹GPS—RTK技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。

1. GPS—RTK技術(shù)的原理

RTK技術(shù)是建立在實(shí)時(shí)處理兩個(gè)測(cè)站的載波相位基礎(chǔ)上的。使用差分法將基準(zhǔn)站獲得的載波相位發(fā)送給流動(dòng)站進(jìn)行求差解計(jì)算坐標(biāo)，是GPS—RTK技術(shù)的工作依據(jù)。GPS—RTK技術(shù)能實(shí)時(shí)提供觀測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，并達(dá)到厘米級(jí)的高精度。它的工作原理是在基準(zhǔn)站安置一臺(tái)GPS雙頻接收機(jī)，對(duì)所有可見(jiàn)的GPS衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，然后在連續(xù)觀測(cè)后將所得信息進(jìn)行處理，再和基準(zhǔn)站自身的信息通過(guò)無(wú)線電傳輸實(shí)時(shí)傳送出去。GPS接收機(jī)上不僅接收衛(wèi)星信號(hào)外，同時(shí)還接收基準(zhǔn)站發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)信息，然后通過(guò)儀器內(nèi)置軟件實(shí)時(shí)解算出三維坐標(biāo)信息及其精度信息。

地質(zhì)測(cè)繪是為進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查、礦產(chǎn)勘查及其成果圖件的編制所涉及的全部測(cè)繪工作的總稱，受到廣大工程技術(shù)人員的歡迎GPS—RTK技術(shù)憑借自身的獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，將工程測(cè)繪的作業(yè)強(qiáng)度及生產(chǎn)成本大大降低。我們有理由相信，隨著移動(dòng)通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)RTK等新技術(shù)在GP—SRTK測(cè)量工作中的應(yīng)用，GPS—RTK將擁有更廣的發(fā)展前景。

2. 地質(zhì)勘察測(cè)繪中GPS—RTK技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

GPS—RTK技術(shù)最顯著的特點(diǎn)是直觀快捷和精確度高。實(shí)時(shí)觀測(cè)、記錄，使用測(cè)量數(shù)據(jù)避免進(jìn)行不必要的復(fù)雜的平差計(jì)算；精確度高的表現(xiàn)是測(cè)量精確級(jí)別能達(dá)到厘米，其成果遠(yuǎn)高于導(dǎo)航型手持機(jī)的測(cè)量精度。不夸張地說(shuō)除高等級(jí)控制測(cè)量外，所有測(cè)量工作的需要GPS—RTK技術(shù)都能滿足。

2.1 RTK自動(dòng)化程度高

RTK作業(yè)自動(dòng)化、集成化程度高，又有強(qiáng)大的測(cè)繪功能。它可以適用于各種各樣的測(cè)繪內(nèi)、外業(yè)。RTK流動(dòng)站利用內(nèi)置安裝的軟件遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，不需要人工干預(yù)也可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)多種測(cè)繪功能。相較以前需要事后進(jìn)行解算才能獲得厘米級(jí)的精度的低效測(cè)量方法，RTK是能夠在野外實(shí)時(shí)得到厘米級(jí)定位精度的測(cè)量方法。使用傳統(tǒng)地籍測(cè)量方法的弊端是的測(cè)量誤差會(huì)隨著流動(dòng)站與基準(zhǔn)站間的距離的增加而增大，但顯然，GPS-RTK技術(shù)不存在這一缺陷。

2.2 作業(yè)效率高

我們知道那些越積越多的老舊儀器以及低效的老技術(shù)早已高速生產(chǎn)的號(hào)召相背離，這些投入多產(chǎn)出少的工作模式早已被社會(huì)大生產(chǎn)所摒棄。在一般的地形地勢(shì)下，高質(zhì)量的RTK設(shè)站一次即可測(cè)完10km半徑左右的測(cè)區(qū)，GPS—RTK技術(shù)與傳統(tǒng)的全站儀光電測(cè)距、經(jīng)緯儀視距相比，它不僅降低了地質(zhì)測(cè)繪工作的難度，同時(shí)還提高了其數(shù)據(jù)及圖形的精確程度。這將大大減少傳統(tǒng)測(cè)量所需的控制點(diǎn)數(shù)量和測(cè)量?jī)x器的“搬站”次數(shù)。更值得一提的是，完成該操作，只需一名工作人員即可，且勞動(dòng)強(qiáng)度低，這將大大節(jié)省工作成本的同時(shí)也滿足了提高了測(cè)量效率的需求。

2.3 操作簡(jiǎn)便、數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)，可勝任各種測(cè)繪

傳統(tǒng)測(cè)量?jī)x器如全站儀，它在多次搬站后，往往會(huì)出現(xiàn)誤差累積的狀況。通俗來(lái)說(shuō)就是搬的次數(shù)越多，累積的誤差越大。傳統(tǒng)儀器受通視條件、能見(jiàn)度、氣候、季節(jié)、地形、建筑物等因素的影響和限制大，但流動(dòng)站利用內(nèi)裝式軟件控制系統(tǒng)，無(wú)需人工干預(yù)便可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)多種測(cè)繪功能，因此RTK技術(shù)只需求滿足“電磁波通視”和對(duì)天基本通視亮點(diǎn)便可正常、輕松地進(jìn)行快速的高精度定位作業(yè)。輔助測(cè)量工作的減少，不僅盡可能地避免了人為誤差，更保證了作業(yè)精度。

3. 地質(zhì)工程測(cè)量工作中GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用

地質(zhì)工程的每一環(huán)節(jié)都與地質(zhì)工程測(cè)量所得的數(shù)據(jù)信息緊密聯(lián)系。GPS-RTK技術(shù)在地質(zhì)工程測(cè)量過(guò)程中具有很大的優(yōu)勢(shì)。在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，地質(zhì)勘探測(cè)繪是地址工程中的一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作。GPS-RTK技術(shù)改變了傳統(tǒng)的測(cè)量模式，完成厘米級(jí)精度定位，給測(cè)繪工作帶來(lái)了革命性的變化，極大地提高了工作效率。當(dāng)然GPS-RTK技術(shù)還存在極大的發(fā)展空間，繼續(xù)技術(shù)探索與實(shí)踐可以使得此項(xiàng)技術(shù)更為成熟，也必將發(fā)揮更大的功效。

3.1 測(cè)量地形

使用GPS-RTK技術(shù)能極大地減少使用傳統(tǒng)測(cè)量方法半儀器法帶來(lái)的麻煩。在地形條件相對(duì)較好的情況下便可直接運(yùn)用GPS-RTK技術(shù)采集需要的測(cè)量數(shù)據(jù)。也許你會(huì)問(wèn)，在地形條件不是很好的情況下又該怎樣進(jìn)行測(cè)量工作呢？答案很簡(jiǎn)單，我們只需將GPS-RTK技術(shù)與全站儀等其他測(cè)量?jī)x器配合使用，也能采集我們需要的測(cè)量數(shù)據(jù)。

3.2 控制測(cè)量

使用PS—RTK技術(shù)進(jìn)行控制測(cè)量的三個(gè)運(yùn)用表現(xiàn)在地質(zhì)工程點(diǎn)測(cè)、礦區(qū)控制測(cè)量和勘探線剖面測(cè)量。

相比于傳統(tǒng)的地質(zhì)勘探點(diǎn)的定位測(cè)量，GPS-RTK技術(shù)更省時(shí)省力，但在測(cè)量過(guò)程中必須將建筑物本身的幾何關(guān)系、時(shí)刻關(guān)注測(cè)量點(diǎn)位的收斂精確度考慮在內(nèi)，以減少由此帶來(lái)的誤差。

隨著科學(xué)技術(shù)不斷運(yùn)用到企業(yè)的生產(chǎn)作業(yè)中，GPS-RTK技術(shù)正逐漸成為礦區(qū)控制測(cè)量的主要手段并已經(jīng)逐漸取代了常規(guī)的控制測(cè)量技術(shù)。在中小型礦區(qū)生產(chǎn)作業(yè)中，運(yùn)用GPS-RTK定位技術(shù)完全可以達(dá)到礦區(qū)控制測(cè)量的精度要求。

綜合了檢測(cè)、計(jì)算和放樣等功能的GPS-RTK測(cè)量技術(shù)具有的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，該技術(shù)在剖面測(cè)量時(shí)不僅能夠保證觀測(cè)地形點(diǎn)的高程的精確度，也可以保證所測(cè)點(diǎn)在設(shè)計(jì)剖面線上不會(huì)發(fā)生偏移。

3.4 影響GPS-RTK技術(shù)測(cè)量的因素

一般說(shuō)來(lái)，操作上的失誤或者技術(shù)問(wèn)題是嚴(yán)重地影響到地質(zhì)測(cè)量的結(jié)果的主要因素，因此，GPS-RTK技術(shù)對(duì)測(cè)繪工作人員的要求更為嚴(yán)格。除此之外，影響GPS-RTK技術(shù)測(cè)量的還有：沒(méi)有做到在設(shè)置基準(zhǔn)站是很好地遠(yuǎn)離強(qiáng)電磁場(chǎng)的干擾源和面積的信號(hào)反射物體或遮擋物。只有在設(shè)置移動(dòng)站時(shí)的各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)和基準(zhǔn)站的保持一致，兩站之間才能保持?jǐn)?shù)據(jù)的鏈接，以確保數(shù)據(jù)輸入的準(zhǔn)確度。通常解決這個(gè)問(wèn)題的最佳方法是在檢測(cè)范圍內(nèi)尋找分布比較均勻并且已知的控制點(diǎn)來(lái)進(jìn)行檢核。

3.5 GPS-RTK的測(cè)量誤差中誤差分析

在GPS-RTK的測(cè)量誤差中誤差主要分為兩種：同距離誤差以及同測(cè)站誤差。該類誤差可以借助于校正等有效措施來(lái)減小與。一般做好：保持基準(zhǔn)站和移動(dòng)站的各項(xiàng)參數(shù)設(shè)置一致、保持兩站數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)冀K連接、保持對(duì)移動(dòng)站設(shè)置輸入數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、保持線放樣的合理線上偏移距四個(gè)“保持”。另外，在遇到復(fù)雜地形而產(chǎn)生的偏移過(guò)大時(shí)應(yīng)迅速設(shè)立警告標(biāo)志以保證地質(zhì)工作人員準(zhǔn)確到達(dá)搶救地點(diǎn)。

4. 結(jié)論

總而言之，GPS-RTK技術(shù)以其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)已經(jīng)贏得了工程測(cè)繪技術(shù)工作者們的廣泛贊譽(yù)。隨著我國(guó)地質(zhì)勘探業(yè)的迅速崛起和GPS-RTK技術(shù)日益更新，GPS技術(shù)仍會(huì)是主導(dǎo)工程測(cè)繪領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊。同時(shí)，隨著技術(shù)革命的推進(jìn)，GPS-RTK技術(shù)的功能將會(huì)變得愈加強(qiáng)大。我們要堅(jiān)信，越來(lái)越高級(jí)、智能的GPS設(shè)備將會(huì)不斷地出現(xiàn)在人們的視線中。GPS-RTK技術(shù)仍有極大的發(fā)展空間，對(duì)GPS-RTK技術(shù)探尋的腳步不應(yīng)停止在當(dāng)下，只有對(duì)其進(jìn)行不斷深入的研究，此項(xiàng)技術(shù)才會(huì)發(fā)揮更大的功效。

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