RTK测量的作业流程及其在地质勘查中的应用

吴 盘

（宁夏回族自治区煤田地质局，宁夏 银川750011）

0 引言

与GPS 静态相对定位、 快速静态定位需要较长观测时间和事后进行数据处理相比，RTK 定位效率大大提高，并且能够满足多种地质勘查测量的精度要求，利用RTK 实时动态测量系统可完成地形图测量、图根控制点加密、工程放样、地质特征点采集、物化探测网、地质剖面测量等多种工作。

1 RTK 测量的作业流程

1.1 内业准备

在实施RTK 外业测量前，应事先对测区进行踏勘，根据地质勘查测量的特点完成内业的准备工作。主要包括以下几方面的内容：

1）根据工程项目，设定工程名称；

2）主机的参数设置，基准站的数据采样率一般为4-5s，流动站的数据采样率一般为1-2s，截止高度角通常先设定为10°；

3）若有已知坐标转换参数，则输入手薄；

4）若无坐标转换参数，则整理测区的已知控制点资料，控制点尽可能均匀分布在测区，使所测点在已知点的内涵之内，尽可能避免一端向另一端无限制的外推。控制点所处的位置和周围的条件应符合GPS 作业的要求；

5）实施工程放样时，内业输入每个放样点的设计坐标，以便野外实时、准确放样。

1.2 求定测区转换参数

地质勘查测量是在测区地方独立坐标系上进行的，这就存在WGS-84 坐标和测区地方独立坐标系的坐标转换问题。由于RTK 作业要求实时给出测区当地坐标，这使得坐标转换工作非常重要。根据测区已知控制点成果来源情况，求定测区转换参数可分为以下2 种情况。

1）测区控制点坐标是GPS 静态相对定位测量完成的，并且坐标成果既有测区独立坐标系的坐标，又有静态GPS 作业控制网无约束平差时精确求得的WGS-84 坐标，就可以利用同一控制点的2 种坐标成果求出转换参数。

2）只知道测区地方独立坐标系的坐标成果，没有与控制点相对应的WGS-84 坐标成果，这种情况下可在工程项目中临时求得转换参数。首先在对空视野开阔的地方设立基准站并采集单点定位WGS-84坐标，然后流动站联测2 个以上的测区地方独立坐标系下的控制点，同样是利用同一控制点的2 种坐标求解坐标转换参数。

1.3 基准站的选定原则

数据传输系统由基准站发射台和流动站接收台组成，它是实时动态测量的关键设备。稳键可靠的数据链是动态初始化的前提。保持高质量的数据传输，可以减少整周模糊度的解算时间，大大提高工作效率，所以基准站的安置是顺利实施RTK 作业的关键之一，基准站安置应满足下列条件。

1）基准站可设立在有精确坐标的已知点上，也可设在未知点上；

2）基准站安置应选择地势较高、视空无遮挡、电台有良好覆盖的地方，地质勘查测量首选测区中央的制高点上；

3）为防止数据链的丢失和多路径效应，周围应无GPS 信号反射物(大面积水域，较大陡崖的附近)，200m 范围内无高压电线、无线电发射台等干扰源；

4）考虑到南北极附近是卫星的空洞区，电台天线应架设在GPS 接收机的北方。

1.4 RTK 施测步骤

野外作业时，基准站安置在选定的控制点上，打开接收机输入点号、天线高、WGS-84 的已知坐标。如果未知WGS-84 坐标，则需采集单点定位坐标，设置完毕检查接收的GPS 卫星数)5 颗。设置电台的通道和灵敏度，检查电台发射指示灯是否正常，基准站设置完成。流动站选择与基准站电台相匹配的电台频率，检查电台接收指示灯是否正常，检查接收卫星数)4 颗，流动站可开始测量任务。先联测1-2 个已知控制点，评定测量精度，满足设计要求则开始测量任务。实时动态RTK数据处理相对简单，外业测量采集的实测坐标通过手簿的数据传输系统，直接下载到计算机内。经整理、分类、判断形成文件后待用。

2 RTK 技术在地质勘查测量中的应用

2.1 地形图测量

地质勘查分普查、详查、勘探几个阶段，每个阶段都有测绘地形图的任务。根据勘查矿种的不同，普查阶段测图比例尺有1:2000、1:5000、1:10000 等，详查阶段测图比例尺有1:500、1:1000、1:2000 等。用传统方法测图(如全站仪测图)，先要建立测图首级控制网和图根控制网，然后才能进行碎部测量，这样须投入大量的人力、物力，工作量大、速度慢、花费时间长。采用GPS RTK 测图，可以省去建立图根控制网这个中间环节，节省大量的时间、人力、财力，同时还可以全天候的观测，这样可以大大加快测量速度，提高工作效率。

2.2 图根控制点加密

在测区首级控制网建立好后，为了便于施测大比例尺地形图和工程放样的需要，还要在首级控制网的基础上布设图根控制网。如果用传统方法布设(如使用全站仪)，工作量大、速度慢、时间长，并且测量结果和精度必须经室内计算平差后才能知道。采用GPS RTK 动态测量系统建立测区图根控制网，能够实时获得图根点的坐标。当达到要求的点位精度，即可停止观测，大大提高了作业效率。由于点与点之间不要求必须通视，只要求相邻两点之间通视就可以了，使得测量更简便易行。

2.3 工程放样

在地质勘查详查、勘探段阶，有许多探矿工程需要测量定位，如钻孔定位、竖井定位、坑道坑口定位等，如果采用全站仪放样，在作业区附近控制点少、地形复杂的情况下很难完成，采用GPS RTK 测量，只需将定位点的坐标输入到GPS RTK 手簿中，系统就会定出放样的点位。由于每个点的测量都是独立完成的，不会产生累积误差，各点放样精度趋于一致。

2.4 地质特征点采集

地质勘查中，通常需要对地表的一些地质特征点进行实地坐标采集，像探槽的端点、物化探异常点、钻孔位置等。和工程放样一样，如果用全站仪在作业区控制点少、地形复杂的情况下很难实现，采用GPS RTK 在测区首级控制网的基础上使用简单的数据采集功能就可轻松完成。

2.5 物化探测网

传统的物化探布网是采用基线加测线的方法，首先利用全站仪在测区控制网的基础上把每条测线的两个端点(即基线点)先测定出来，然后再利用全站仪在这些基线点的基础上把每条测线的全部测点都测定出来。这种方法工作量大，效率低。采用GPS RTK 作业，就可以很容易完成这项工作。GPS RTK 测量系统有一种线放样功能，只要把一条线段的两个端点坐标输入手簿，线放样功能就会自动把这条线段上需要每隔一定距离的测点位置自动标定出来，从而可以轻松实施放样，当然在放样基线点的时候时间要长一些，放样测线点的时候时间可以短一些。

2.6 地质剖面测量

地质勘查中，为了更好地反映地质地貌特征，研究成矿规律，常常需要实测勘探线的地表特征，即实测地质剖面，如果用传统方法(如使用全站仪测量)，既要支站，又要定向，在地形复杂的情况下作业效率很低。采用GPS RTK 施测地质剖面，方法和物化探测网一样，也是利用线放样功能，只要把剖面的端点坐标输入手簿，RTK 在测量过程中就会自动定出剖面线的位置，把剖面上地物特征点坐标采集回来按顺序连线就可轻松绘出剖面图。

3 结束语

总之，GPS-RTK 作业，每个点的误差均为不累积的随机偶然误差，外业操作简单，能够满足快速求得厘米级精度的测量要求。在地质勘查中，利用GPS-RTK 实时动态测量系统可完成地形图测量、图根控制点加密、工程放样、地质特征点采集、物化探测网、地质剖面测量等多种工作。

［1］马云飞.GPS 快速静态及RTK 技术在物探中的应用研究[D].吉林大学，2007.

［2］张延同.GPS-RTK 技术在城区物探测量中的应用[D].山东科技大学，2006.

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