GPS-RTK技术在地质勘察测绘中的应用研究

王小春

(中石化华东油气分公司石油勘探开发研究院,江苏 扬州 225000)

GPS-RTK技术在地质勘察测绘中的应用研究

王小春

(中石化华东油气分公司石油勘探开发研究院,江苏 扬州 225000)

随着科学技术的进步,GPS-RTK测绘技术逐渐成熟,为地质勘探工作的展开和地质勘察工作质量和效率的提高起到了极大的促进作用.GPS-RTK技术是一种应用较广泛的测绘技术,与其他测绘技术相比,它具有高效、准确、自动化程度高、误差小、测绘成果统一明了的特点,且GPS-RTK测绘技术受时间、空间等因素的限制较小,因此,是一种较为先进的地质勘察测绘技术.主要就GPS-RTK测绘技术在地质勘察测绘中的应用进行了浅析.

地质勘察;测绘技术;GPS-RTK;载波相位差分技术

1 GPS-RTK测绘技术概述

RTK技术的应用为GPS测绘提供了更先进的测绘方法.RTK技术全程载波相位差分技术,其本质上是对两个测量站载波相位观测量的差分进行实时处理的测绘方法.将基准站采集的载波相位发给测绘人员的接收机,接收自动处理相位分差进行坐标计算,从而实现准确、误差相对较小的测绘.这是一种新型的GPS测绘方法,与以往的GPS测绘方法相比,能够在野外环境下实时得到厘米级定位精度,而不需要进行静态、快速静态、动态测量的事后解算.因此,RTK技术采用了载波相位动态实时差分方法进行差分实时解算,从而实现了GPS测绘过程中的实时、自动化解算,因此,其又被称为GPS在测绘应用中的重大里程碑,对户外测绘作业的效率和质量的提升起到了极大的促进作用.

2 实例分析

2.1 调查区域

地质勘探的项目区域选定为面积约为1.1 km2的低山平原地区,该地区交通便利,低山中心区域有矿井分布.海拔最高区位于矿区附近,河床平均海拔188 m.大体上呈现V形谷,具备一定的侵蚀构造特征.坡面特征相对复杂,约25°地面坡度.

2.2 测绘点选择

使用DOO1、DOO2、XTL-1三个控制点,将GPS点埋设在地雷区域之外.将DOO2控制点设置为基站,每个控制点的大地坐标系WGS84高的国家的测量,通过DOO1、DOO2计算解决XTL-1点的转换参数与矿山加密解决方案,从而计算X01~X014共计14个点的坐标.具体操作按照地质矿勘查测量规范进行.

2.3 地质勘察测绘

确定挖沟端点后采用地质人员用的计量原则进行勘察测绘.严格按照测绘程序完成第一次测绘、第二次测绘、第三次测绘流程.将勘察设计坐标中确定的2个控制点作为图根点,同时,建立总台用于指挥和控制具体的勘察测绘工作.

3 应用体会

3.1 GPS-RTK勘察测绘技术的优势

3.1.1 效率问题

与传统测绘技术相比,GPS-RTK勘察测绘技术在观测效率上有了明显提升.对测绘区域的调查完成后(一般为测量区域半径2 km范围),能以较少的控制点实现全区域观测,而传统测绘方法对控制点的需求量较多,且需要进行大量的测绘,观察站的不断移动需要将测量仪器进行同步转移.而GPS-RTK勘察测绘技术仅需要个位数控制点,同时,在一般电磁环境下运行速度较快,且不需频繁搬运观测设备,劳动强度相对较低,在工作量相对较小的前提下,能够节约测绘的总体成本,提高了勘察测绘的效率.

3.1.2 精度问题

与传统测绘技术相比,GPS-RTK勘察测绘技术在测量精度上同样能够保证测绘精度到厘米级标准,同等条件下,即基本作业环境相同的情况下,只要在控制点的观测范围内,平精度和高程观测结果均可达到厘米级标准.但与传统勘察测绘技术相比,GPS-RTK测绘不需通过大量的观测数据进行反复解算,在设备支持下可自动化地得到厘米级观测结果.

3.1.3 操作条件

GPS-RTK勘察测绘技术较常规测绘技术相比,对光学视线的需求降低,只要观测点与被观测区域之间处于"电磁波通过视觉"状态即可完成测绘,这与其使用载波相位分差为勘察测绘基础数据有关.因此,较传统测绘技术GPS-RTK勘察测绘技术具有无比的优越性,对天气条件、能见度情况、光线情况、季节因素等条件的要求较低,且能适应大部分传统测绘技术无法作业的野外环境.只要保证载波相位分差数据的有效收发,即可在短时间内实现高精度定位与测绘作业.

3.1.4 使用方便

GPS-RTK勘察测绘技术使用方便,不需要大量的前期工作进行铺垫,只要简单地设置观测点和总基站,单次测量得到的结果就与其他勘察测绘方法得到的观测结果基本吻合.且GPS-RTK勘察测绘技术所应用的设备能够快速、有效地与计算机设备、其他测量仪器进行沟通,设置、操作和使用极为方便.

3.1.5 其他优势

GPS-RTK勘察测绘技术能够将基准站采集的载波相位发给测绘人员的接收机,接受自动处理相位分差进行坐标计算,从而实现准确、误差相对较小的测绘.这一过程相对封闭,自动化程度较高,无需人工干预即可完成各种绘图,对辅助测量作业的需求较低,同时,能够避免人为误差的产生,工作的精度较高、自动化程度较高、集成化特征较明显.

3.2 GPS-RTK勘察测绘技术存在的不足

3.2.1 卫星状况限制

与传统的测绘技术相比,人为测绘的作业量减少,测绘精度和测绘效率明显提升的同时,GPS-RTK勘察测绘技术对卫星信号的依赖程度明显提高.很多地区卫星信号不稳定或尚未实现GPS信号覆盖,在这些区域GPS-RTK勘察测绘技术的应用较为困难,即使能够勉强应用,在卫星状况不稳定的情况下,观测结果的准确性和精度将无法保证.

3.2.2 天空环境限制

虽然GPS-RTK勘察测绘技术基本不受天气情况、季节的限制,但对天空条件的要求较高--当电离层干扰较强或共享卫星数量较低时,测绘初始化的时间较长,且观测精度较低,准确性也无法保证.就一天中的各时间段而言,正午时由于阳关直射电离层干扰较强,而11:00之前与15:00之后电离层干扰较弱,因此,在这2个时间段内更适合应用GPS-RTK勘察测绘技术进行观测.

3.2.3 数据传输限制

GPS-RTK勘察测绘技术的关键在于从不同的观测点进行观测,并对载波相位差分进行采集和自动解算,而数据采集的过程是通过无线电信号来实现的,即使用短距离无线电通讯的方式进行信息从观测点到基站的传输.如果有高大建筑或磁场干扰,信号传递容易出现偏差,导致数据丢失或数据无法准确传输.通常采用的无线电信号传输是短波形式的,这类电磁波随距离的增加会呈现明显的衰减趋势,因此,GPS-RTK技术暂时无法应用于作业半径过长的区域勘察测绘,一般作业的可行性半径为2 km.

[1]付敏.浅析GPS测绘新技术在建筑工程项目中的运用[J].价值工程,2014(18).

[2]王鹏.基于工程测绘中GPS测绘技术的研究[J].中国科技纵横,2014(22).

〔编辑:张思楠〕

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10.15913/j.cnki.kjycx.2017.22.116

2095-6835(2017)22-0116-02