張靜娜

（河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第六地質(zhì)大隊(duì)，河南 鄭州 450016）

GPS為全球定位系統(tǒng)，是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的產(chǎn)物，通過衛(wèi)星定位的方式實(shí)現(xiàn)對地理信息的實(shí)時(shí)定位。目前，該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到了汽車、航海等領(lǐng)域當(dāng)中。而在地質(zhì)測量當(dāng)中利用GPS可以對地質(zhì)、地貌進(jìn)行準(zhǔn)確的定位勘查，并且在一定程度上提高地質(zhì)測量工作的技術(shù)含量[1]。隨著我國各級CORS站網(wǎng)的大規(guī)模建成及全天連續(xù)觀測，可積累大量測量數(shù)據(jù)，通過對CORS站網(wǎng)進(jìn)行高精度數(shù)據(jù)處理，及時(shí)獲得地質(zhì)測量點(diǎn)特征信息，實(shí)現(xiàn)更加精確的測量作業(yè)。動態(tài)GPS RTK技術(shù)主要是通過衛(wèi)星信號對地質(zhì)地形進(jìn)行勘查，將GPS技術(shù)與RTK技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對地質(zhì)測量作業(yè)的數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)處理。

1 地質(zhì)測量中動態(tài)GPS RTK測量作業(yè)方式研究

1.1 建立動態(tài)GPS RTK地質(zhì)測量項(xiàng)目屬性

CORS基準(zhǔn)站可以持續(xù)接收GPS RTK測量信號，以獲取特定時(shí)間段地質(zhì)測量區(qū)域各個參數(shù)，同時(shí)把從CORS站觀測到的衛(wèi)星信息按照實(shí)際工作需求發(fā)送到服務(wù)器Eagle軟件指定位置，另外還可以對靜態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行打包儲存。在實(shí)施動態(tài)GPS RTK測量作業(yè)前，首先要對測定的區(qū)域進(jìn)行實(shí)地考察，根據(jù)地質(zhì)勘查測量的基本要求完成相應(yīng)的內(nèi)業(yè)準(zhǔn)備工作，并建立動態(tài)GPS RTK測量項(xiàng)目屬性[2]。動態(tài)GPS RTK測量作業(yè)主要是在空間直角坐標(biāo)系中完成，利用GPS技術(shù)構(gòu)建測量控制區(qū)域。對于外業(yè)數(shù)據(jù)的測量而言，只需要完成對中、整平等基本操作即可。而對于內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)的采集與處理需要通過屬性的建立、基線向量的計(jì)算等操作完成。測量項(xiàng)目屬性包括對項(xiàng)目的名稱、坐標(biāo)的選擇、坐標(biāo)表單位以及錯誤報(bào)告提醒方式等[3]。其中，影響測量結(jié)果最關(guān)鍵的屬性為坐標(biāo)的選擇。本文設(shè)定的坐標(biāo)選擇標(biāo)準(zhǔn)為：當(dāng)?shù)刭|(zhì)地貌長度變形超過1.5cm/km時(shí)，可以采取投影在任意平面直角坐標(biāo)系當(dāng)中；當(dāng)?shù)刭|(zhì)地貌長度變形不超過1.5cm/km時(shí)，可以采用高斯正形投影的方式，構(gòu)建平面直角坐標(biāo)系。

對于長度投影變形的計(jì)算可根據(jù)地面實(shí)際測量的邊長計(jì)算出參考物的變形影響，其公式可表示為：

公式中，l表示為長度投影變形后的邊長；Gm表示為超出實(shí)際參考物的平均高程；r表示為參考物截弧上的曲率半徑。通過公式可以看出，地面實(shí)際測量的長度到參考物球體上的長度總是縮短的，因此長度投影變形后的邊長與平均高程之間存在正比例關(guān)系，隨著平均高程的增加長度投影變形后的邊長也逐漸增加。

為了方便后續(xù)的測量工作，要求通過控制點(diǎn)坐標(biāo)直接反算出的邊長與實(shí)際測量的邊長長度應(yīng)該保持一致。在滿足上述條件下，采用平面直角坐標(biāo)系方式完成對測量項(xiàng)目中所有參數(shù)屬性的建立。當(dāng)其長度投影不能夠滿足測量作業(yè)的精度要求時(shí)，為了使本文測量方法更加方便，在完成地質(zhì)獨(dú)立的坐標(biāo)系投影時(shí)應(yīng)盡可能采用抵償高程面，并設(shè)置抵償高程面上的長度投影變形數(shù)值為0。

1.2 基于動態(tài)GPS RTK技術(shù)的地質(zhì)測量數(shù)據(jù)采集

基于動態(tài)GPS RTK技術(shù)的地質(zhì)測量數(shù)據(jù)采集，其一是求解初始的整周模糊度，其二時(shí)利用地質(zhì)測量的基準(zhǔn)站與流動站的相互連接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，其三是選擇出正確的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)。

根據(jù)本文上述建立的動態(tài)GPS RTK地質(zhì)測量項(xiàng)目屬性完成對樣品的數(shù)據(jù)采集，樣品的基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)采樣頻率為5s～7s一次，樣品的流動站數(shù)據(jù)采樣頻率為2s～4s一次。通常情況下，當(dāng)達(dá)到高度角為15°時(shí)，完成樣本采集。

圖1為動態(tài)GPS RTK單點(diǎn)定位原理示意圖。

圖1 動態(tài)GPS RTK單點(diǎn)定位原理示意圖

在建立坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的情況下，通過四種不同位置上的衛(wèi)星完成對該測定點(diǎn)的定位，并將四個點(diǎn)的橫、縱、空間坐標(biāo)數(shù)值求解平均值，完成對該測定點(diǎn)的坐標(biāo)測定。

若在沒有建立坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的情況下，通過已知的控制點(diǎn)資料對測區(qū)進(jìn)行均勻的分布控制。同時(shí)，在控制過程中應(yīng)當(dāng)盡可能避免出現(xiàn)一端向另一端無限制的外推現(xiàn)象。

地質(zhì)測量區(qū)域內(nèi)的控制點(diǎn)坐標(biāo)是通過動態(tài)GPS RTK技術(shù)測定完成的，并且測量結(jié)果中既包括測定區(qū)域內(nèi)部的獨(dú)立坐標(biāo)系坐標(biāo)，又包括動態(tài)的GPS RTK作業(yè)控制網(wǎng)無約束平差坐標(biāo)。因此通過利用同一控制點(diǎn)的兩種坐標(biāo)完成對測量參數(shù)的轉(zhuǎn)換，最終求解出相應(yīng)的地質(zhì)測量參數(shù)。

圖2 對照組與實(shí)驗(yàn)組實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比

2 實(shí)驗(yàn)論證分析

選用某地區(qū)礦山地形圖作為實(shí)驗(yàn)測量項(xiàng)目對象，利用已知的地質(zhì)特征信息作為實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，為了保證本文實(shí)驗(yàn)的客觀性，將本文設(shè)計(jì)的測定方法與傳統(tǒng)測定方法進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)，完成對本文測定方法測量作業(yè)效率的驗(yàn)證。

2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

首先利用傳統(tǒng)測定方法對該礦山的地質(zhì)地貌中的各參數(shù)進(jìn)行測量，并將實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行記錄，將其設(shè)置為對照組。其次，利用本文提出的地質(zhì)測量中動態(tài)GPS RTK測量作業(yè)方式對該礦山的地質(zhì)地貌中的各個參數(shù)進(jìn)行測量，并同樣將數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，將其設(shè)置為實(shí)驗(yàn)組。將記錄的兩組數(shù)據(jù)結(jié)果與該礦山實(shí)際地質(zhì)地貌參數(shù)進(jìn)行比較，對比兩組方法在完成標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)測量的作業(yè)效率。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

通過本文上述實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備，完成對比實(shí)驗(yàn)。將實(shí)驗(yàn)組、對照組與標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)比較的結(jié)果繪制成如圖2所示的實(shí)驗(yàn)對比曲線圖。（圖2）。根據(jù)圖2中的兩條曲線可以看出，實(shí)驗(yàn)組的測量作業(yè)效率明顯高于對照組。因此，通過本文建立的對比實(shí)驗(yàn)可以證明，本文將動態(tài)GPS RTK測量技術(shù)結(jié)合到地質(zhì)測量作業(yè)中能夠有效提高測量作業(yè)的效率，同時(shí)在一定程度上也證明了該方法的定位精準(zhǔn)度更高。動態(tài)GPS RTK測量技術(shù)中測量的精度可以達(dá)到厘米級以上，因此，更能夠滿足于實(shí)際礦山企業(yè)對地質(zhì)勘查工作的質(zhì)量要求。

3 結(jié)語

本文根據(jù)動態(tài)GPS RTK測量技術(shù)的優(yōu)勢，將其應(yīng)用于地質(zhì)測量作業(yè)中，實(shí)現(xiàn)了對地質(zhì)勘查工作測量作業(yè)效率的進(jìn)一步提高。在后續(xù)的研究中還將對動態(tài)GPS RTK測量技術(shù)進(jìn)行更多的了解，從而將其應(yīng)用于更多的地質(zhì)勘查工作當(dāng)中，提高測量作業(yè)的效益及準(zhǔn)確性，保證地質(zhì)勘查工作的可持續(xù)發(fā)展。