胡緒昌，李實(shí)成

（1.江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局物化探大隊(duì)，江西 南昌 330000；2.江西省瑞華國(guó)土勘測(cè)規(guī)劃工程有限公司，江西 南昌 330000）

礦山地質(zhì)勘察測(cè)繪是一項(xiàng)基于地球科學(xué)、自然科學(xué)理論知識(shí)，對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)、礦產(chǎn)資源等展開(kāi)地質(zhì)研究的活動(dòng)，工作領(lǐng)域廣泛，隨著現(xiàn)代化測(cè)繪技術(shù)不斷發(fā)展，礦山地質(zhì)勘察測(cè)繪工作質(zhì)量及效率得以提升[1]。

1 GPS-RTK測(cè)繪技術(shù)概述

載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分技術(shù)（Real-time kinematic,RTK）是一種新的衛(wèi)星定位測(cè)量方法，可實(shí)時(shí)處理兩個(gè)測(cè)量站載波相位觀測(cè)差，設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，基準(zhǔn)站所采集的載波相位可傳輸至用戶(hù)接收機(jī)，進(jìn)行求差解算坐標(biāo)，可在野外實(shí)時(shí)獲取厘米級(jí)精度的定位數(shù)據(jù)，是GPS應(yīng)用史中里程碑式的跨越，顯著提升了測(cè)繪作業(yè)效率。

GPS-RTK 技術(shù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成如下：①衛(wèi)星信號(hào)系統(tǒng)。這是GPS-RTK 技術(shù)的基礎(chǔ)系統(tǒng)，具體包括基準(zhǔn)站、流動(dòng)站及GPS 接收設(shè)備等，為了讓基準(zhǔn)站、流動(dòng)站獲得相同的采樣速度，可在基準(zhǔn)站上配置雙頻GPS 接收機(jī)；②數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)由GPS 基準(zhǔn)站上的數(shù)據(jù)發(fā)送裝置和GPS 流動(dòng)站上的數(shù)據(jù)接收裝置組成，是支持RTK 測(cè)量的基礎(chǔ)性裝置；③軟件解算系統(tǒng)。軟件結(jié)算系統(tǒng)是提升RTK 測(cè)繪精度的關(guān)鍵性設(shè)備，甚至能夠消除失誤或誤差[2]。

2 GPS-RTK測(cè)繪技術(shù)的優(yōu)劣勢(shì)分析

2.1 優(yōu)勢(shì)

2.1.1 作業(yè)效率高

GPS-RTK 技術(shù)在地質(zhì)勘察測(cè)繪中，作業(yè)效率較高，獨(dú)自一人即可完成對(duì)測(cè)繪系統(tǒng)的控制，單次作業(yè)可實(shí)現(xiàn)直徑4km 區(qū)域的勘察，無(wú)需重復(fù)測(cè)量，而且只需布設(shè)個(gè)位數(shù)控制點(diǎn)即可實(shí)現(xiàn)全區(qū)域觀測(cè)，這項(xiàng)技術(shù)的整體勞動(dòng)強(qiáng)度較低，在一般電磁環(huán)境下運(yùn)行速度較快，無(wú)需頻繁搬運(yùn)觀測(cè)設(shè)備，在工作量較小的情況下，總體測(cè)繪成本較低，節(jié)約了大量人力物力資源。

2.1.2 數(shù)據(jù)精度高

GPS-RTK 技術(shù)勘察測(cè)繪精度高，在同等的作業(yè)環(huán)境下，在控制點(diǎn)的觀測(cè)范圍內(nèi)，應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)，水平精度和高程觀測(cè)結(jié)果可達(dá)到厘米級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，相較于傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)，所花費(fèi)的人力、財(cái)力及時(shí)間較少。

2.1.3 對(duì)測(cè)繪環(huán)境要求低

傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境有著一定的要求，而GPSRTK 勘察測(cè)繪技術(shù)則不一樣，對(duì)于光學(xué)視線的需求較低，只需要觀測(cè)點(diǎn)與被觀測(cè)區(qū)域光條件達(dá)到“電磁通視”狀態(tài)，優(yōu)勢(shì)明顯，GPS-RTK 不會(huì)受到外界天氣條件、季節(jié)因素、光線情況、能見(jiàn)度等因素影響，能夠適應(yīng)大部分野外測(cè)繪環(huán)境。

2.1.4 使用方便

GPS-RTK 勘察測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用前，無(wú)需進(jìn)行大量的準(zhǔn)備工作，按照規(guī)范簡(jiǎn)單設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)、總基站即可，使用方便，而且單次測(cè)量結(jié)果，與傳統(tǒng)測(cè)繪多次觀測(cè)的結(jié)果基本一致。而且，GPS-RTK 技術(shù)設(shè)備能夠迅速、有效地連接其他測(cè)量?jī)x器、計(jì)算機(jī)等，操作簡(jiǎn)便。

2.2 劣勢(shì)

2.2.1 衛(wèi)星狀況限制

GPS-RTK 技術(shù)的自動(dòng)化程度較高，人為測(cè)繪作業(yè)量少，不過(guò)由于需要依靠衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行測(cè)繪，對(duì)于衛(wèi)星信號(hào)的依賴(lài)度較高，目前部分地區(qū)尚無(wú)GPS 信號(hào)覆蓋，或者衛(wèi)星信號(hào)不穩(wěn)定，限制了GPS-RTK 技術(shù)的應(yīng)用，而且如若衛(wèi)星信號(hào)不穩(wěn)定，會(huì)影響到觀測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和精確度。此外，基準(zhǔn)站的選取存在一定要求，宜選擇地勢(shì)偏高、周?chē)鸁o(wú)大面積水域、無(wú)高大密集樹(shù)林或建筑群的地方，否則會(huì)由于物理遮蔽，影響到觀測(cè)情況。

2.2.2 抗干擾能力弱

雖然說(shuō)，GPS-RTK 技術(shù)對(duì)于測(cè)繪環(huán)境要求低，不易受外界環(huán)境的干擾，但是會(huì)受到天空條件的限制，如若電離層干擾較強(qiáng)、共享衛(wèi)星數(shù)量較少，GPS-RTK 測(cè)繪初始化時(shí)間較長(zhǎng)，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、精確度較低[3]。而且，GPS 信號(hào)易受到強(qiáng)磁場(chǎng)干擾，所以觀測(cè)區(qū)域內(nèi)不得有強(qiáng)磁場(chǎng)，信號(hào)線、電源線不可卷起，以免形成渦流產(chǎn)生人工磁場(chǎng)，干擾GPS 信號(hào)。

2.2.3 數(shù)據(jù)傳輸限制

GPS-RTK 勘察測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用中，以無(wú)線電通訊的方式，實(shí)現(xiàn)觀測(cè)點(diǎn)到基站的數(shù)據(jù)傳輸，如若數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，受到高大建筑或磁場(chǎng)干擾，信號(hào)傳遞出現(xiàn)偏差，容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)無(wú)法準(zhǔn)確傳輸、數(shù)據(jù)丟失的情況。而且，在無(wú)線電信號(hào)傳輸時(shí)，采用的是短波形式，電磁波信號(hào)隨著距離延長(zhǎng)，會(huì)逐步衰減，如若GPS-RTK 測(cè)繪作業(yè)半徑過(guò)長(zhǎng)，會(huì)影響到定位精度。

3 礦山地質(zhì)勘察測(cè)繪中GPS-RTK測(cè)繪技術(shù)的運(yùn)用分析

3.1 基準(zhǔn)站的架設(shè)

圖1 基于GPS-RTK 測(cè)繪技術(shù)的基準(zhǔn)站、移動(dòng)站設(shè)置示意圖

在應(yīng)用GPS-RTK 測(cè)繪技術(shù)進(jìn)行礦山地質(zhì)勘察測(cè)繪時(shí)，首先，需要在合適的位置架設(shè)基準(zhǔn)站，一般來(lái)說(shuō)，會(huì)選擇一個(gè)視野開(kāi)闊的位置，確?；鶞?zhǔn)站附近沒(méi)有大功率發(fā)射源、高壓輸電線路等會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)的設(shè)施，以防干擾到觀測(cè)信號(hào)。安裝好GPS 接收機(jī)之后，即可設(shè)置基準(zhǔn)站和移動(dòng)站，操作時(shí)二者的運(yùn)行參數(shù)應(yīng)該保持一致。如圖1 所示，為基于GPSRTK 測(cè)繪技術(shù)的基準(zhǔn)站、移動(dòng)站設(shè)置示意圖。

3.2 野外數(shù)據(jù)采集

在應(yīng)用GPS-RTK 測(cè)繪技術(shù)采集野外數(shù)據(jù)時(shí)，需要用到GPS 的靜態(tài)采集和動(dòng)態(tài)采集功能，所謂靜態(tài)采集，是指讓站點(diǎn)保持相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，接收GPS 衛(wèi)星信號(hào)，獲取目標(biāo)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，確保數(shù)據(jù)采集的連續(xù)性，保持這一狀態(tài)直至數(shù)據(jù)采集完畢，所謂動(dòng)態(tài)采集，是指利用GPS 確定目標(biāo)物的坐標(biāo)點(diǎn)，再進(jìn)行放樣工作。

3.3 放樣測(cè)量

在礦山地質(zhì)勘察測(cè)繪工作中，可采用鉆探、槽探、勘探網(wǎng)等方式，布設(shè)工程點(diǎn)，進(jìn)行放樣測(cè)量。礦山測(cè)繪工作大多是在地形復(fù)雜、險(xiǎn)峻、交通不便的山區(qū)，測(cè)繪面積廣，采用傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)，難以有效開(kāi)展測(cè)繪工作，且無(wú)法保障觀測(cè)結(jié)果的精準(zhǔn)度，而利用GPS-RTK 測(cè)繪技術(shù)，能夠有效簡(jiǎn)化測(cè)繪工作流程，突破測(cè)繪環(huán)境限制，能夠更精確地布設(shè)工程點(diǎn)，準(zhǔn)備好鉆探、物探等工具設(shè)備，再進(jìn)行測(cè)繪工作，保障數(shù)據(jù)精確度，提升作業(yè)效率[4]。

3.4 地形測(cè)量

應(yīng)用GPS-RTK 測(cè)繪技術(shù)對(duì)地形進(jìn)行測(cè)量，與全站儀類(lèi)似，具有作業(yè)時(shí)間短的優(yōu)點(diǎn)。在數(shù)字化測(cè)圖過(guò)程中，應(yīng)用GPS-RTK 測(cè)繪技術(shù)，無(wú)需頻繁更換站點(diǎn)，無(wú)需定向通視，這在某種程度上，降低了轉(zhuǎn)站過(guò)程中引起的觀測(cè)誤差，而且，可設(shè)置多個(gè)流動(dòng)站，同時(shí)進(jìn)行測(cè)繪工作，極大程度提升測(cè)繪效率，保障觀測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，GPS 技術(shù)借助空中衛(wèi)星來(lái)獲取地標(biāo)物的精準(zhǔn)三維定位數(shù)據(jù)，具有定位精度高、觀測(cè)時(shí)間短、自動(dòng)化水平高、全球全天候觀測(cè)的優(yōu)勢(shì)，隨著這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展，載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分技術(shù)（RTK）得以研發(fā)應(yīng)用，可進(jìn)一步提升了測(cè)繪數(shù)據(jù)的精確度和準(zhǔn)確性，推動(dòng)礦山地質(zhì)勘察測(cè)繪工作質(zhì)量的再度提升[5]。在具體測(cè)繪工作中，測(cè)繪人員應(yīng)合理應(yīng)用GPS-RTK 測(cè)繪技術(shù)，明確其優(yōu)勢(shì)和限制條件，制定科學(xué)測(cè)繪方案，確保所獲取數(shù)據(jù)的精確度。