水工环地质调查中GPS RTK技术的应用

■　鲁伟光

（广东省地质灾害应急抢险技术中心广东广州510425）

水工环地质调查中GPS RTK技术的应用

■鲁伟光

（广东省地质灾害应急抢险技术中心广东广州510425）

GPS RTK技术作为一种高精度的测量方法，将它应用在水工换地址调查中，能够大大促进水工环地质调查的发展。本文主要介绍了水工环地质调查工作中运用到的一些GPS RTK技术，并且对RTK技术在日常工作中测量的一些高精度数据进行分析，希望对水工环地质调查有所帮助。

GPS RTK水工环地质调查

0　引言

RTK是一种时差动态差分法。最为一种新兴的GPS测量法，它才用了载波相位动态实时差分方法，因此能够在野外实行精确到厘米的测量工作。在这项技术中较于先前的测量系统来说差分法的利用是最大的优点。差分法不仅避免了因载波相位测量所造成的测量数据误差残留，还解决两种方法融合所产生的误差影响。RTK技术自动化程度高，降低了作业的要求，能够在保证测量准确性的前提下很有效的提高测量效率，而且精度也相当之高。

1　GPS RTK的基本工作方法

在运用GPS RTK进行观测测量之前，需要先选定一个基准站，在这个基准站上架设一个GPS接收器，之后运行所有可以利用到的卫星进行不间断的观测，用以收集全面的数据，然后再将数据整合传输到地面观测站。观测站除了要接收卫星发来的各种参数信息，还要通过无线电设备接收基准站发来的数据，主要包括一些基础的地质数据和转换参数。接下来要运用的就是GPS相对定位的方法，将基准站的基线向量和WGS-84坐标准确的计算出来，再将WGS-84与地方坐标系上的转换参数结合。最终得到三位系数和精度。

2　测量仪器设备的发展历程

自改革开放以来，中国大量引进国外的高科技测量仪器设备，所以在之前测量仪器设备的发展只有国外在不断的进行。但是在九十年代后，中国的发展进程逐渐跟上了国外的步伐。GPS系统在国外发展的系统相当之多，经过不断的研究换代，多态雷达系统和层析雷达系统渐渐成为著名的主流系统。此外，还有三位的雷达技术，这项技术在解决浅层地质的问题上有着自己独特的优点，但是此项技术所耗费的人力物力是远超其他两项技术的，因此，并没有得到人们的广泛应用。反观国内自九十年代引进国外的先进测量仪器设备后，就将地质雷达仪器的测量仪器应用到地质勘探工程以及地质灾害调查中。经过多年的研究，国内在测量仪器及测量技术上取得了长足的进步，在众多的技术中DVL防爆型的矿井雷达系列，撂地雷达系列都是较为先进的系统。

3　数据采集分析

3.1资料收集

前人的工作记录对我们现在的工作有很大的帮助，可以通过收集这些工作成果，来减轻工作量。这样的工作记录有很多，需要主要注意的是先前就建立好的数据库，其次就是比较传统的各种记录本、纸制图纸、文字报告等等。地质调查需要记录的数据量是很庞大的，但是在拥有强大的GPS系统情况下，不仅能够轻松应付庞大的数据网络，还可以从多方面收集地质数据，例如从社会经济、地球化学、地球物理、遥感信息。在使用中GPS进行地质调查的过程中，需要很多使用现代化数字计算得出的精细地质数据，还需要一定数量的工作手图、底图，再加上相关工作区域地理特征的数据报告。在水工环地质调查中使用GPS，不能仅仅局限于这个专业内的相关知识，因为GPS这项高新技术的包含量很大，拓展面积也相当的广泛，只要是有联系的相邻专业知识，都可以纳入收集参考范围。再有收集的数据最好有文字性叙述和相应的图示，这样可以形成空间数据和属性数据相对应，便于系统对数据的处理。

3.2野外调查

在传统的水工环地质调查中野外调查是必不可少的一项，虽然时代在不断的变化，勘探技术不断更新换代，勘测人员的工作量与工作环境都在慢慢的提升，但是野外调查仍然是水工环地质调查手机数据的常见重要手段。现在不同于传统野外调查的是技术手段不同，单就论数字地质填图系统来说，其主要应用GPS、RTK、GIS系统，配备使用野外调查专门使用的测量设备，在使用相关的软件进行收集处理，最后构建数据库。主要步骤如图1所示。

4　数据整理

4.1数据预处理

数据的预先处理是整理数据最为基础的步骤。当来自用不同的方法不同的软件收集而来的数据汇总在一起的时候，它们的精度，比例尺都不是统一的，并且都有各自的储存方式，这样没有统一的标准，直接使用起来将会加大工作量。现在我们主要应用的是GPS RTK系统进行水工环地质调查，所以工作人员需要对这些手机来的数据进行加工处理，使其能够直接被GPS RTK系统识别储存，并且应用。还有其他的一些数据变换，虽然看起来很琐碎，但是往往在应用中会省去很大力气，例如投影变换、格式转换、比例尺的校正等等。

4.2图元及图层划分

图元是指图形数据，是组成画面的基础材料。一幅画面是有若干的简单几何图形符号构建而成，作为构成图形的基本单位，在GIS处理系统中他是分类的，主要分为点、线、面三种基础类型。若干图元构成的实体类型是图素，而图层正是由一类或者一组Jl性质相似的图素构成的。图层的划分是用来分别实体空间的类型，主要的目的是满足GPs作图显示、分析和管理的需求，也是之后数据能够持续有效使用的基础。如今，许多相关的GIS软件都是把图层作为最基础的处理单元，例如距离、位置和图谱关系的计算，也都是在图层这一级内进行的。图2为勘探技术应用流程图。

5　应用案例

GPS系统作为新兴的技术，在多年来不断的探索更新中取得了很大的进步，在一些实际工程应用中都体现出了它的作用。在很多科技报道中都能看到GPS的身影。尤其在工程勘探方面，起到了尤为关键的作用。

5.1对地质环境污染的调查

很多化工工厂都存在着污水泄漏的隐患，例如一座硝化纤维厂，如果排放的污水泄漏就会造成硝化纤维的泄露，对地质环境的污染将不可估计。我们可以通过GPS系统来定期检测工厂周围时候有硝化纤维泄漏，通过捕捉硝化纤维和检测土地中硝化纤维的含量。要使用各类雷达探测，需要钻几个可以放置雷达的深井，在进行探测之后，将收集的数据进行整合处理，

再将其叠加，从而得到一张三维雷达图。通过雷达图就可以当地的受污染程度进行分析探究，从而达到探测污水是否泄漏的目的。

5.2对碳氢污染物的探测试验

GPS RTK系统之所以能够在水工环地质调查中常年应用，而不被其他的一些技术所替代，是因为他在野外调查中有着自己独特的技术系统优势，这已经在多年的应用中被证实。在国外曾经有这样一个实验，实验者将实验地点选择在一个4*0.4*0.5（单位：m）的箱体当中，主要目的就是为了测试GPS RTK系统对于污染物的探测的灵敏精确程度，并且使用相关的撂型雷达，来说明雷达的响应与相关的水文参数之间的关系。在进行了这个简单的小实验之后，得到的结论是：在当次水域污染物过多，使污染物达到了饱和程度之后，GPS系统将会受到干扰，从而无法进一步检测潜水面；但是如果受污染区域的邻近区域没有受到污染，还可以准确的检测到潜水域的污染情况的话，GPS就能够轻易的探测到水面上的污染物。

6　结语

时代在进步，科技的步伐也在慢慢的加快，如果一直使用陈旧的探测手段，所得到的数据一定是粗略的，并且将会面临艰难，繁多的勘测工作量。在水工环地质调查中应用GPS RTK系统，不仅能够提高野外探测数据的精确度，还给勘探工作人员降低了工作难度，简化他们的工作内容，减少工作量。这样不仅能够提高工作人员的积极性，还促进了水工环地质调查工作的向前发展。虽然GPS RTK系统拥有高智能化，精确度高的特点，但还是需要工作人员进行精密细致的铺垫工作的，这就要求勘探工作人员必须全面的认识了解这一系统，并且拥有足够的耐心，在工作中不断的发现问题，解决问题，从而达到促进GPS RTK系统不断融入水工环地质调查工作中，为勘探事业做出更大的贡献。

[1]温俊涛.GPS RTK在水工环地质调查中的应用分析[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2009，01.

[2]付丽莉，浅析水土环地质勘察中的技术应用[J].华章，2010,32.

[3]陈庆运，GPS-RTK在地形测量中的应用[R].中国矿业科技大会，2010-08-19

P228.4[文献码]B

1000-405X（2016）-3-186-2