王小春

(中石化華東油氣分公司石油勘探開發(fā)研究院,江蘇 揚(yáng)州 225000)

GPS-RTK技術(shù)在地質(zhì)勘察測(cè)繪中的應(yīng)用研究

王小春

(中石化華東油氣分公司石油勘探開發(fā)研究院,江蘇 揚(yáng)州 225000)

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,GPS-RTK測(cè)繪技術(shù)逐漸成熟,為地質(zhì)勘探工作的展開和地質(zhì)勘察工作質(zhì)量和效率的提高起到了極大的促進(jìn)作用.GPS-RTK技術(shù)是一種應(yīng)用較廣泛的測(cè)繪技術(shù),與其他測(cè)繪技術(shù)相比,它具有高效、準(zhǔn)確、自動(dòng)化程度高、誤差小、測(cè)繪成果統(tǒng)一明了的特點(diǎn),且GPS-RTK測(cè)繪技術(shù)受時(shí)間、空間等因素的限制較小,因此,是一種較為先進(jìn)的地質(zhì)勘察測(cè)繪技術(shù).主要就GPS-RTK測(cè)繪技術(shù)在地質(zhì)勘察測(cè)繪中的應(yīng)用進(jìn)行了淺析.

地質(zhì)勘察;測(cè)繪技術(shù);GPS-RTK;載波相位差分技術(shù)

1 GPS-RTK測(cè)繪技術(shù)概述

RTK技術(shù)的應(yīng)用為GPS測(cè)繪提供了更先進(jìn)的測(cè)繪方法.RTK技術(shù)全程載波相位差分技術(shù),其本質(zhì)上是對(duì)兩個(gè)測(cè)量站載波相位觀測(cè)量的差分進(jìn)行實(shí)時(shí)處理的測(cè)繪方法.將基準(zhǔn)站采集的載波相位發(fā)給測(cè)繪人員的接收機(jī),接收自動(dòng)處理相位分差進(jìn)行坐標(biāo)計(jì)算,從而實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、誤差相對(duì)較小的測(cè)繪.這是一種新型的GPS測(cè)繪方法,與以往的GPS測(cè)繪方法相比,能夠在野外環(huán)境下實(shí)時(shí)得到厘米級(jí)定位精度,而不需要進(jìn)行靜態(tài)、快速靜態(tài)、動(dòng)態(tài)測(cè)量的事后解算.因此,RTK技術(shù)采用了載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分方法進(jìn)行差分實(shí)時(shí)解算,從而實(shí)現(xiàn)了GPS測(cè)繪過程中的實(shí)時(shí)、自動(dòng)化解算,因此,其又被稱為GPS在測(cè)繪應(yīng)用中的重大里程碑,對(duì)戶外測(cè)繪作業(yè)的效率和質(zhì)量的提升起到了極大的促進(jìn)作用.

2 實(shí)例分析

2.1 調(diào)查區(qū)域

地質(zhì)勘探的項(xiàng)目區(qū)域選定為面積約為1.1 km2的低山平原地區(qū),該地區(qū)交通便利,低山中心區(qū)域有礦井分布.海拔最高區(qū)位于礦區(qū)附近,河床平均海拔188 m.大體上呈現(xiàn)V形谷,具備一定的侵蝕構(gòu)造特征.坡面特征相對(duì)復(fù)雜,約25°地面坡度.

2.2 測(cè)繪點(diǎn)選擇

使用DOO1、DOO2、XTL-1三個(gè)控制點(diǎn),將GPS點(diǎn)埋設(shè)在地雷區(qū)域之外.將DOO2控制點(diǎn)設(shè)置為基站,每個(gè)控制點(diǎn)的大地坐標(biāo)系WGS84高的國(guó)家的測(cè)量,通過DOO1、DOO2計(jì)算解決XTL-1點(diǎn)的轉(zhuǎn)換參數(shù)與礦山加密解決方案,從而計(jì)算X01~X014共計(jì)14個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo).具體操作按照地質(zhì)礦勘查測(cè)量規(guī)范進(jìn)行.

2.3 地質(zhì)勘察測(cè)繪

確定挖溝端點(diǎn)后采用地質(zhì)人員用的計(jì)量原則進(jìn)行勘察測(cè)繪.嚴(yán)格按照測(cè)繪程序完成第一次測(cè)繪、第二次測(cè)繪、第三次測(cè)繪流程.將勘察設(shè)計(jì)坐標(biāo)中確定的2個(gè)控制點(diǎn)作為圖根點(diǎn),同時(shí),建立總臺(tái)用于指揮和控制具體的勘察測(cè)繪工作.

3 應(yīng)用體會(huì)

3.1 GPS-RTK勘察測(cè)繪技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

3.1.1 效率問題

與傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)相比,GPS-RTK勘察測(cè)繪技術(shù)在觀測(cè)效率上有了明顯提升.對(duì)測(cè)繪區(qū)域的調(diào)查完成后(一般為測(cè)量區(qū)域半徑2 km范圍),能以較少的控制點(diǎn)實(shí)現(xiàn)全區(qū)域觀測(cè),而傳統(tǒng)測(cè)繪方法對(duì)控制點(diǎn)的需求量較多,且需要進(jìn)行大量的測(cè)繪,觀察站的不斷移動(dòng)需要將測(cè)量?jī)x器進(jìn)行同步轉(zhuǎn)移.而GPS-RTK勘察測(cè)繪技術(shù)僅需要個(gè)位數(shù)控制點(diǎn),同時(shí),在一般電磁環(huán)境下運(yùn)行速度較快,且不需頻繁搬運(yùn)觀測(cè)設(shè)備,勞動(dòng)強(qiáng)度相對(duì)較低,在工作量相對(duì)較小的前提下,能夠節(jié)約測(cè)繪的總體成本,提高了勘察測(cè)繪的效率.

3.1.2 精度問題

與傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)相比,GPS-RTK勘察測(cè)繪技術(shù)在測(cè)量精度上同樣能夠保證測(cè)繪精度到厘米級(jí)標(biāo)準(zhǔn),同等條件下,即基本作業(yè)環(huán)境相同的情況下,只要在控制點(diǎn)的觀測(cè)范圍內(nèi),平精度和高程觀測(cè)結(jié)果均可達(dá)到厘米級(jí)標(biāo)準(zhǔn).但與傳統(tǒng)勘察測(cè)繪技術(shù)相比,GPS-RTK測(cè)繪不需通過大量的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行反復(fù)解算,在設(shè)備支持下可自動(dòng)化地得到厘米級(jí)觀測(cè)結(jié)果.

3.1.3 操作條件

GPS-RTK勘察測(cè)繪技術(shù)較常規(guī)測(cè)繪技術(shù)相比,對(duì)光學(xué)視線的需求降低,只要觀測(cè)點(diǎn)與被觀測(cè)區(qū)域之間處于"電磁波通過視覺"狀態(tài)即可完成測(cè)繪,這與其使用載波相位分差為勘察測(cè)繪基礎(chǔ)數(shù)據(jù)有關(guān).因此,較傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)GPS-RTK勘察測(cè)繪技術(shù)具有無比的優(yōu)越性,對(duì)天氣條件、能見度情況、光線情況、季節(jié)因素等條件的要求較低,且能適應(yīng)大部分傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)無法作業(yè)的野外環(huán)境.只要保證載波相位分差數(shù)據(jù)的有效收發(fā),即可在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)高精度定位與測(cè)繪作業(yè).

3.1.4 使用方便

GPS-RTK勘察測(cè)繪技術(shù)使用方便,不需要大量的前期工作進(jìn)行鋪墊,只要簡(jiǎn)單地設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)和總基站,單次測(cè)量得到的結(jié)果就與其他勘察測(cè)繪方法得到的觀測(cè)結(jié)果基本吻合.且GPS-RTK勘察測(cè)繪技術(shù)所應(yīng)用的設(shè)備能夠快速、有效地與計(jì)算機(jī)設(shè)備、其他測(cè)量?jī)x器進(jìn)行溝通,設(shè)置、操作和使用極為方便.

3.1.5 其他優(yōu)勢(shì)

GPS-RTK勘察測(cè)繪技術(shù)能夠?qū)⒒鶞?zhǔn)站采集的載波相位發(fā)給測(cè)繪人員的接收機(jī),接受自動(dòng)處理相位分差進(jìn)行坐標(biāo)計(jì)算,從而實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、誤差相對(duì)較小的測(cè)繪.這一過程相對(duì)封閉,自動(dòng)化程度較高,無需人工干預(yù)即可完成各種繪圖,對(duì)輔助測(cè)量作業(yè)的需求較低,同時(shí),能夠避免人為誤差的產(chǎn)生,工作的精度較高、自動(dòng)化程度較高、集成化特征較明顯.

3.2 GPS-RTK勘察測(cè)繪技術(shù)存在的不足

3.2.1 衛(wèi)星狀況限制

與傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)相比,人為測(cè)繪的作業(yè)量減少,測(cè)繪精度和測(cè)繪效率明顯提升的同時(shí),GPS-RTK勘察測(cè)繪技術(shù)對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的依賴程度明顯提高.很多地區(qū)衛(wèi)星信號(hào)不穩(wěn)定或尚未實(shí)現(xiàn)GPS信號(hào)覆蓋,在這些區(qū)域GPS-RTK勘察測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用較為困難,即使能夠勉強(qiáng)應(yīng)用,在衛(wèi)星狀況不穩(wěn)定的情況下,觀測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和精度將無法保證.

3.2.2 天空環(huán)境限制

雖然GPS-RTK勘察測(cè)繪技術(shù)基本不受天氣情況、季節(jié)的限制,但對(duì)天空條件的要求較高--當(dāng)電離層干擾較強(qiáng)或共享衛(wèi)星數(shù)量較低時(shí),測(cè)繪初始化的時(shí)間較長(zhǎng),且觀測(cè)精度較低,準(zhǔn)確性也無法保證.就一天中的各時(shí)間段而言,正午時(shí)由于陽關(guān)直射電離層干擾較強(qiáng),而11:00之前與15:00之后電離層干擾較弱,因此,在這2個(gè)時(shí)間段內(nèi)更適合應(yīng)用GPS-RTK勘察測(cè)繪技術(shù)進(jìn)行觀測(cè).

3.2.3 數(shù)據(jù)傳輸限制

GPS-RTK勘察測(cè)繪技術(shù)的關(guān)鍵在于從不同的觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè),并對(duì)載波相位差分進(jìn)行采集和自動(dòng)解算,而數(shù)據(jù)采集的過程是通過無線電信號(hào)來實(shí)現(xiàn)的,即使用短距離無線電通訊的方式進(jìn)行信息從觀測(cè)點(diǎn)到基站的傳輸.如果有高大建筑或磁場(chǎng)干擾,信號(hào)傳遞容易出現(xiàn)偏差,導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失或數(shù)據(jù)無法準(zhǔn)確傳輸.通常采用的無線電信號(hào)傳輸是短波形式的,這類電磁波隨距離的增加會(huì)呈現(xiàn)明顯的衰減趨勢(shì),因此,GPS-RTK技術(shù)暫時(shí)無法應(yīng)用于作業(yè)半徑過長(zhǎng)的區(qū)域勘察測(cè)繪,一般作業(yè)的可行性半徑為2 km.

[1]付敏.淺析GPS測(cè)繪新技術(shù)在建筑工程項(xiàng)目中的運(yùn)用[J].價(jià)值工程,2014(18).

[2]王鵬.基于工程測(cè)繪中GPS測(cè)繪技術(shù)的研究[J].中國(guó)科技縱橫,2014(22).

〔編輯:張思楠〕

P228.4

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.22.116

2095-6835(2017)22-0116-02