GPS,RTK在地质测绘中的实际应用探讨

【摘要】介绍的GPS RTK的工作原理，讨论了GPS-RTK在地质测绘各个方面中的应用，探讨了提高GPS RTK测量精度的措施。GPS RTk可以明显提高地质测绘效率。

【关键词】地质测绘 GPS RTK 精度 转换参数

1 GPS-RTK技术介绍

地质测绘是地质预查、普查、详查的基础性和辅助性的工作，主要包括勘探网测量、控制测量、地形测量、工程点布设、勘探线剖面测量、地质工程点定位测量和物化探测量等工作。GPS RTK是以载波相位观测量为依据的实时差分GPS测量技术。它是在基准站安置一台GPS双频接收机，对所有可见的GPS卫星进行连续观测，并将连续观测所得信息和基准站自身的信息通过无线电传输适时传送出去。在移动站上，GPS接收机上除接收卫星信号外，同时还接收来自基准站的数据信息，并通过仪器内置软件实时解算出三维坐标信息及精度信息。GPS RTK具有精度高、测量时间短、全天候、自动化、无需通视及远距离测量等优点，已经得到广泛的应用。

2 GPS-RTK技术优缺点

2.1 优点

①定位精度高，一般能达厘米级水平。

②杜绝了传统方法中因不断"搬站"而产生的累积误差，数据可信程度高。

③受外界环境因素（如地形、温度、能见度等）的影响小，适合全天候作业。

④较传统方法而言，GPS-RTK测量能显著减少控点数量，即减少设备的"搬站"次数，因此在工作量上很有优势。

⑤定位迅速（一般在1～2 s之内），且单人能完成操作，因此效率惊人。

⑥操作简单，可向自动化方向发展。

2.2 缺点

①因该系统运作的前提条件是至少有5颗卫星被同时观测到，而卫星是否被"发现"，是受到高度截止角等因素影响的；另外，由于基准站和流动站之间的数据链是无线方式，容易受电磁干扰的影响。综合起来，GPS-RTK系统在稳定性上略逊全站仪。

②GPS-RTK技术涉及到高程转换，而某些地区的高程异常图存在误差甚至空白，这就影响了GPS-RTK测量的精度。

2.3 使用注意事项

①流动站和基准站距离不应超过10 km，以保证测绘精度。

②尽量保证测绘处的空间开阔，避免将点选择在矿洞、桥涵易遮挡卫星的场所。

③避免作业附近有电磁波反射物，若无法躲避，则适当延长观测时间。

④进深山作业，应配备有大容量电池，以防流动站设备的电力中断。

3 GPS RTK在地质测绘中的应用

3.1GPS RTK的测量要求

（1）基准站的设置：选择基准站时，GPS天线15°以上无大片障碍区阻挡卫星信号，基准站至测区视野开阔，无高大建筑物阻挡。远离微波站、高压线等电磁波辐射源。基准站的架设有架设于已知点上和架设于未知点上两种方案。后者有很大的灵活性，在实际工作中可根据地形条件和外界环境，合理选择基准站的架设位置，因此一般采用第二种方案[1]。

（2）移动站的作业环境要求：移动站测量作业时移动站应避免在树丛中或高压线、通讯线下使用。在同时接收到五颗卫星的情况下，移动站才可以进行作业。由于GPS RTK的稳定性和精度随移动站到基准站距离的增大而降低，为了保证精度，在测量时应缩小作业半径，通常小于5km。

（3）转换参数：由于GPS RTK获得的是WGS-84坐标，需要转换为国家坐标系或测区独立坐标系。转换参数所需要的平面控制点一般需要三个以上，高程控制点一般四个以上。控制点应以能覆盖整个测区为原则，最好均匀分布[1]。

3.2GPS RTK在地质测绘中的应用

3.2.1地质勘探网及控制测量

地质工程勘探网通常由基线和与之相垂直的若干勘探线所组成。GPS RTK的测量精度、速度和经济较好，逐步替代常规控制测量方式成为各地质勘探网及其控制网建立的主要手段。测量工作严格按照GBT/18341-2001《地质矿产勘查测量规范》[2]进行，作业方法及成果精度需符合规范的要求。

3.2.2矿区大比例尺地形图测量

同全站仪一样，RTK测量单点只要几秒时间，但RTK不要求通视和频繁换站，可以多个流动站同时工作。与全站仪相比，采用RTK进行地形测量的速度更快，作业效率更高。可以利用RTK采集各地物地貌要素。无法满足RTK测量要求时，将RTK和全站仪配合起来采集地形要素，即使用RTK布设图根控制点，架设全站仪进行数据采集。

3.2.3地质点、槽探端点、坑道、钻孔的测量

地质点、槽探端点的测设均以地质人员随指随测的原则测定；钻孔放样严格按照初测、复测、终测三道作业程序进行放样；坑道口的测设按照设计坐标测定，在坑道口定设两个图根点，以便于架设全站仪控制坑道的走向和深度控制。

3.2.4物化探测网测量

物化探工作需要沿直线方向布设一系列等距离或者按一定规律分布的物化探观测点或取样点，即布设物化探网。过去物化探测网布设工作是由专业测量人员用全站仪作业，增加项目成本，且费力、费时。而利用GPS RTK的线放样功能布设物化探网非常简单，且其工作效率也大大提高。首先把设计好的基线或测线点输入到GPS RTK接收机上，然后由物化探人员利用GPS RTK将设计点位布设到实地。

4提高GPS RTK测量精度的措施

（1）缩短作业半径。众所周知，GPS RTK测量精度随着移动站到基准站距离的增大而降低。在实际作业过程中，应该控制GPS RTK移动站的作业半径，一般5km以内为宜。

（2）求取转换参数时控制点的精度及位置分布很关键。控制点的精度决定了GPS RTK测量成果的精度，因此在求转换参数时应该选择高等级的控制点，当残差较大时应该剔除粗差较大的控制点；另外控制点以均匀分布整个测区为宜。

（3）移动站作业前、作业时、作业后均应该检核原有控制点，来评定测量的精度和转换参数的正确性。

（4）在碎部测量时，使用全站仪对GPS RTK图根点成果进行距离和高差检查，检查图根点的精度是否能够满足测图要求或成果是否存在粗差。

结论

GPS RTK从根本上改变了测量工作的传统作业方式，为地质勘探测绘提供了十分有力的条件，极大地推进了地质测量技术的发展。使用GPS RTK进行地质勘探测绘能缩短作业时间、降低劳动强度。相信随着数据传输能力的增强、数据的稳健性抗干扰性水平和软件水平的提高，GPS RTK技术将在地质测绘和其他领域得到更广阔的应用。

参考文献

[1]李英冰，徐绍铨.利用RTK进行数字化测图的经验总结[J].全球定位系统，2005，30（5），30-34.

[2]GBT/18341-2001.地质矿产勘查测量规范.

推荐访问:测绘 实际应用 地质 探讨 GPS