浅析GPS—RTK技术在地质勘查测量中的应用

李斌

[摘要]随着我国科学技术的不断提升，在现代化地质勘查测量中引进了大量先进的地质勘查技术，确保了我国的地质勘查行业获得了稳定快速的发展，从而在一定程度上推动我国经济发展，为社会主义建设奠定坚实的基础。在目前的地质勘查工作中，GPS-RTK技术是一种技术含量较高且应用广泛的地质勘查测量技术，这一技术的引进使得我国地质勘测总体水平得到了进一步提升。本文通过对GPS-RTK技术进行介绍研究分析，浅谈GPS-RTK技术在地质勘查测量中的应用。

[关键词]地质勘查 GPS-RTK技术 分析 应用

[中图分类号] P62 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-3-263-1

地质勘查工程一般需要大量的测量、计算、整理工作，传统的工作方式不仅需要消耗大量的人力、物力和财力，而且工作效率也得不到有效的提升，很难实现地质勘查行业步入信息化、数字化时代。然而，GPS技术的到来使得地质勘查行业经历了一次伟大的技术革命，并且通过对技术的不断革新，已经可以替代传统的地质勘查测量工作，工作效率得到了很大的提升。下面就浅谈一下其中GPS-RTK技术在地质勘查测量中的应用和优势。

1地质勘查测量简介

地质勘查，一般指对一定地区内的岩石、地层构造、矿产、地下水、地貌等地质情况进行重点有所不同的调查研究工作，一般分为前期寻找、普查、详查和精查四个过程，国家对本土地质进行勘查的目的在于对本国领土地质有一个详细的了解并记录在库，一方面用于国家对城市的整体规划建设，一方面便于相关部门对地下资源的勘测开采。

一般来讲，地质勘查需要大量的测量工作，包括对整个地区的地质、地貌、地形有一个全面整体的测量，并进行相应的实际测绘工作，然后对测量的结果进行相关设计、绘制图纸等工作。地质勘查需要进行大量的测量整理工作，先进的测绘技术对于提高工作效率、节省大量人力物力有着重要的影响，随着近些年来我国测绘技术的不断提升，特别是引进GPS-RTK技术以来，给地质勘查工作带来了巨大的方便，实现了勘查技术的全面飞跃。

2 GPS-RTK技术概述

2.1 GPS技术在地质勘查中的运用

GPS又称全球定位系统，是美国在上世纪70年代研制出来的，主要用于应用于军事、民用交通导航、地质测量、野外考察探险、土地利用调查、信息通信等不同领域。GPS技术应用于地质勘查测量工作中是一项重大的技术革命，它改善了传统测量技术的弊端，实现了对地质测量的信息化处理，主要应用了单点导航和相对测量两种定位技术，并在此基础上衍生了多种工作模式，大大提升了地质勘查测量的工作效率。

2.2 GPS-RTK技术简介

GPS-RTK技术即实时动态差分定位技术，它是基于GPS测量技术、加入数据传输技术的思想而逐步发展起来的一种全新的GPS测量定位技术，它是GPS测量技术史上的一项重大突破。GPS-RTK技术具备精度高、速度快、省时省力的优点，在实际测量过程中能够实时提供所测地质的参数数据，为地质勘查测量节省大量的人力、物力、财力，而且大大提高了测量效率，并逐步被众多测量单位认可，并且这项技术正在向交通、城市建设等领域发展，拥有广阔的发展前景。

2.3 GPS-RTK技术的工作原理

GPS-RTK实时动态定位系统主要由基站和流动站两部分组成，在实际测量中需要这两部分同时工作并相互传输数据信息，实现对相关地质的实时动态测量。GPS-RTK技术是一种典型的相对测地定位技术，主要是以载波相位观测值作为主要依据，实现实时差分来完成定位测量工作。

2.4 GPS-RTK技术的测量误差

任何一种测量技术都存在一定的测量误差，GPS-RTK技术的测量误差主要来源于GPS定位系统的定位误差和数据转换处理过程中产生的误差。

首先，GPS系统的定位误差：在整个GPS-RTK技术测量使用过程中需要用到多台接收机，这些接收机都存在着一定的固有误差和偶然误差，比如卫星钟误差、对流层误差、传输延时误差等等，每一个细节对数据接受或处理的不当，都会引起最终结果的巨大偏差。其次，数据转换处理过程中产生的误差：卫星和接收机直接产生的数据是不直接的，需要通过多台计算机进行一定的数据处理工作，才能得到地质勘查测量的直接数据资源，在此过程中存在一定的偶然误差和计算机内部固有的误差，这些误差对最后的测量数据都有一定的影响。

3 GPS-RTK技术在地质勘查测量工作中的应用

地质勘查是地质工作中的一个重要组成部分，它的主要目的在于为地质设计研究院的地质设计和研究工作提供准确、完备的测量数据，为施工单位定位工程施工点，为地质设计相关工作提供有关资料等等。地质勘查工程测量工作主要包括控制测量、地形测量、工程点布设、勘测线剖面测量等多个方面的工作，并且这些测量工作GPS-RTK都可以直接完成，下面就GPS-RTK技术的应用，对这些测量技术作简要分析：

3.1地质勘测的控制测量

传统的控制测量技术，与GPS-RTK技术相比，无论是在技术测量精度方面，还是技术成本投入方面都不占优势，并且在实际测量过程中，要求控制点之间的相互通视，缺乏先进的地质勘查测量技术，对一些复杂的地质进行勘测时比较困难。但是，自从GPS-RTK技术引进后，相对定位测量无需控制点之间的通视，就能够实现对各项参数的实时精确测量，而且可以计算出测量数据结果的精度误差，对于误差较大的可以重新进行测量，确保最终结果的高精度性。

3.2地形测量

地形测量一般是根据控制点位置，然后根据控制点和图根控制点上用特定的测图方法绘制出相应的地形图，供以后的工作使用。传统的地形测量方式往往是通过工作人员进入实际地形区进行实地勘测，这种方式不仅会耗费大量的人力物力，而且还会受到天气因素和地形因素的影响，气候条件恶劣、地形条件复杂的情况下，工作人员很难进入计划区域进行实地测量，存在一定的局限性。

3.3工程点布设

工程测量工作一直是地质勘查测量工作中一大难题，对于工程点的选择和布设更是需要较高的技术要求。我国地质面貌比较复杂，而且测量的困难往往集中在山区、高地、森林等地形极为复杂的地方，这些地方国家控制点相对稀疏，气候条件较差，缺乏详细的地质资料，都给工程测量工作造成了很大的困难。近些年来，在工程点布设过程中应用了GPS-RTK技术，不仅对野外测量工作的效率大大提升，而且大大提高了国家控制点的密度，提升了作业效率，节省了大量人力物力资源。

3.4勘测线剖面测量

在进行地质勘查测量工作过程中，往往要采用地质钻孔的方式对地质资源进行采样勘测，这就需要对勘测线剖面进行测量，从而为工程点布设、勘测设计提供最基本准确的地质资料。通过对勘测线剖面的测量，形成相应的勘测报告，进而实现对勘测线剖面的综合评估，检测勘测线剖面是否符合相关的规范要求和设计要求，确保地质勘查工作的顺利开展。传统的勘测线剖面测量方式是通过大量人工对剖面进行实地勘测，通过实地测量将测点、控点确定下来；而现如今GPS-RTK技术的引入，则一人就可以完成勘测线剖面测量工作，大大减少了工作人数，提高了工作效率，而且在精度方面，GPS-RTK技术可以实现短时间内多次测量，计算机可以自动对精度进行提高。

4 GPS-RTK技术在地质勘查测量过程中的一般流程

4.1前期准备工作

在进行实际GPS-RTK地质测量工作前，需要相关工作人员对所测地质环境进行事先“踩点”，即对所需测量区域进行实地考察，对所测地域环境、地质条件特点有一个大致的了解，并对测量区域内实行相关资料的收集，结合这些数据对控制点的坐标进行分析计算，最后完成本次测量区域的工程点布设工作。事先准备工作非常重要，对收集的资料和数据一定要进行细心计算处理，并且根据数据处理的结果，对GPS-RTK基站和流动站的相关设备参数进行预设，因此，数据处理的不得当很有可能会导致整个地质勘查测量工作的瘫痪；其次需要相关工作人员对控制点坐标输入到GPS-RTK系统中，便于对本区域的地质测量工作。

4.2对所测数据进行计算

控制点所测量的数据需要进行合理的选择和筛选，并经过相关的计算处理，才能转换成地质勘查测量的参数，供地质设计所用。在数据处理的过程中应该注意：测量区域周边的控制点要均匀，而且要根据实际的地形特点进行合理的分布，避免因外界因素的变化影响数据的测量；在数据转换过程中，要尽量多选择几个控制点的数据进行收集，并利用GPS-RTK技术软件进行多次计算，以便提高数据转换的精度；实际测量的数据在转换后的参数如果与预期结果相差偏大时，可以将控制点所测数据进行进一步的检查，对偏离较大的数据可以进行舍弃，因为这些数据可能是由于某些不相关的因素而导致测量结果偏差较大，影响最终测量结果。

4.3 GPS-RTK技术测量

目前，市面上最先进的GPS-RTK技术设备具有最快最先进的卫星跟踪功能，拥有最低的跟踪角度，可以实现高精度检测，而且具有较好的抗干扰能力等优点，在对数据进行处理的过程中，可以实现快速精确的计算，而且可以将计算出的参数以最快的速度传输到制定地点，计算出的测量参数也具有高可靠性。在运用GPS-RTK技术设备对地质勘查测量数据的过程中，需要将这些数据及时输入到设备内部，并且以较快的速度画出草图，然后再根据计算机设备读取的存储数据，完成最终高精度的标准地质勘查测量数据图。

5 GPS-RTK技术的优缺点

5.1 GPS-RTK技术的优点

（1）工作效率高。GPS-RTK技术可以实现短距离、高频率设站，可以对整个区域的地质资源进行全方位覆盖，在实际测量过程中，只需在每个放样点出停留1至2秒钟，就可以完成测量作用，大大减少了传统人工测量，并且计算机可以实现对测量数据的自动计算分析，快速输出最终测量数据结果，大大提升了测量工作效率。

（2）定位精度高。近些年来，GPS-RTK一直在进行着技术的突破，已经将GPS-RTK的平面精度和高程精度研制到了厘米量级，而且计算机在对勘查数据进行处理的过程中不存在误差的积累，大大提高了测量数据的精度。

（3）GPS-RTK技术不受天气因素影响。GPS-RTK技术设备不要求两控制点间满足通视，只需要满足电磁波通视的要求，就可以进行实时测量，因此GPS-RTK设备不受天气因素的影响，几乎可以实现全天候作业，大大方便了测量工作的开展，提高了工作效率。

（4）GPS-RTK集成化程度高，可以实现多种地质勘查测量作用，基站和流动站的选址具有任意性，可以根据具体作业条件特点进行选取，并且一切测量数据都是通过计算机进行模拟计算分析，大大减少了人为误差，保证了测量参数的精度。

5.2 GPS-RTK技术的缺点

（1）我们知道GPS-RTK技术是基于GPS技术发展起来的，所以GPS-RTK技术必将受限于卫星状况。随着人类科学技术的不断提升、地质勘查测量工作要求的提高，当前的GPS卫星系统和型号信号强度质量已经满足不了当前的需要，而且GPS系统在全球范围内还存在着一定视觉盲区，这就意味着GPS-RTK技术设备无法对这些区域进行勘测。因此，GPS-RTK技术要想发展，就需要GPS技术的不断革新，加大在全球范围内的覆盖面积，避免因GPS技术受限而影响GPS-RTK技术的发展。

（2）受通视环境的影响。在山区、高地、森林等一些地质条件较差的区域作业时，GPS卫星信号传输被阻挡的几率较大，可能会影响信号强度，影响相关数据的接受，从而导致地质勘查测量工作的瘫痪。

（3）受电离层的影响。利用GPS-RTK技术进行作业时，有可能会受到电离层的干扰，导致可使用的卫星数量减少，收集的数据也就相应减少，尤其是在白天，受电离层的影响几率较大，影响数据收集，无法确保地质勘查测量工作的正常进行。

6总结

GPS-RTK技术在地质勘查测量工作中的引入，使得我国地质勘查工作得到了突飞猛进的发展，给我国地质勘查测量工作带来了巨大改变，它降低了地质勘查测量的时间，节省了勘查过程中的人力物力，而且大大提高了工作效率和测量结果的精确度。目前GPS-RTK技术在地质勘查测量中的应用已经引起了许多其他领域工作者的广泛关注，而且随着社会科学技术的不断改进，GPS-RTK技术必将会渗透到越来越多的领域被人们所用，再加之一些其他先进技术的参与，会有很大的发展空间。

参考文献

[1]李琳，马海坤，王保群等.GPS-RTK技术在地质勘查测量中的应用[J].价值工程，2013，32（3）：310-311.

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[3]闫志杰.GPS RTK技术在地质工作中的应用[J].地球，2013，（2）：133.