GPS—RTK测量技术在地质勘查中的应用

柳淞 孙洁

【摘 要】本文结合GPS-RTK技术的内涵及工作原理，针对GPS实时动态技术及其定位的模式、GPS-RTK技术在地质勘查工作中的应用与GPS-RTK技术在地质勘查中的优缺点及相对应的措施，进行了详细分析，以供参考。

【关键词】GPS-RTK测量技术；地质勘查；应用

一、GPS-RTK技术的内涵及工作原理

1、GPS-RTK技术的内涵

GPS即全球定位系统，实现了能够在海陆空实施全方位的实时三维导航和定位，因此具有精度高、效率大、功能多、操作简便、应用广泛等诸多特点。常规的GPS测量方法有静态、快速静态、动态测量等，但是这些都需要在事后对其进行解算才能获得高精度的结果，而且对观测数据的正确与否没有办法进行实时的检核，由此就诞生了GPS-RTK技术。实时动态定位技术简称RTK技术，它是GPS测量技术的一个新突破，也是测量领域的一个新的里程碑。

2、GPS-RTK测量技术工作原理

GPS-RTK系统由基准站、流动站和通信系统组成。一个GPS-RTK系统至少需要两个GPS接收机分别作为基准站和流动站。GPS-RTK是根据载波相位原理获得的观测量为基础的实时差分GPS测量技术，在野外获取点位的水平精度可达到厘米级，其思想是把GPS接收机设立在基准站，用来观测可见GPS卫星，并借助无线电设备将观测到的数据实时传送到用户站。用户观测站的GPS接收机借助无线电设备接收基准站观测到的数据，然后实时计算整周未知数，并计算用户观测站的三维坐标及精度。基准站将接收到的所有卫星信号通过系统传送给流动站，流动站在接收卫星数据的同时，也接收基准站传来的卫星数据。流动站初始化完成后，把接收到的基准站信息传给控制器，并将基准站的载波观测信号与本身接收到的载波观测信号进行差分处理，即可实时求解出两站间的基线值，同时输入相应的坐标、投影参数和转换参数，即可实时求得未知点坐标。

二、GPS实时动态技术及其定位的模式

1、GPS-RTK技术

GPS-RTK技术，能实时观测、实时解算在任意坐标系中的三维坐标，且精度极高，也能迅速进行地点定位和数据采集。它主要由以下几部分组成：全球定位系统控制器、实时进行数据处理软件、进行实时数据传输的GPS电台，以及全球定位系统的接收机和天线。

2、定位模式

（1）快速静态测量的模式

快速静态测量要求定位系统的接收机在每一用户站上，进行静止观测。且在此过程中，实时解算整周未知数和用户站的三维坐标，同时快速静态测量的精度也能达到毫米级别水平。另外，由于GPS接收机在工作时的定位精度很高，所以根本没有必要进行连续定位。当然，高精度等一系列的优点也让它在矿山勘探、地籍测量、城市工程测量等方面有了用武之地。

（2）准动态测量的模式

准动态测量一般应用于碎部测量、地籍及路线和工程放样测量等。它也相近于常用的准动测量。流动接收机没有观测工作的时候，在任一起始点静止观测时，移动站需要观察至少五颗卫星，时间上是12分钟。移动站也需在已知点进行初始化，初始化后，流动的接

收机在每一观测站同步进行基准站的数据观测，解算流动站的三维坐标。

（3）动态测量

动态测量模式一般在一个起始点上静止观测一段时间，这方便了初始化工作的开展。然后，流动的接收机进行间隔自动观测，基准站進行同步观测，并需实时确定采样点的空间位置。此模式仍需进行观测卫星的同步跟踪，以确保失锁时能及时再一次的重新进行初始化。对于重新完成初始化工作的任务，不管是陆上的运动目标还是海上和空中的运动目标都可以利用AROF技术来完成。目前，动态测量的定位精度可达到厘米级别。实时动态测量也主要应用于航空航天中路线的定位、测量和目标的定位、导航等等。

三、GPS-RTK技术在地质勘查工作中的应用

由以上工作原理我们可以看出，GPS-RTK技术的出现完全改变了传统的测量方法，仅仅需要几秒钟就可以进行厘米级的定位，因此在地质勘查工作中具有广阔的应用前景。

1、地质工程放样。

在地质勘查工作中经常需要进行钻探、槽探等工程，但是由于矿区地势陡峭，复杂，给测量带来严重的不便，因此，运用GPS-RTK技术不仅解决了因为地形原因带来的测量不便问题，还能够提高测量的工作效率，事半功倍的完成地质工程的放样。

2、图根控制测量。

通常来讲，运用GPS-RTK技术所得到的坐标数据能够满足图根控制点的精度要求，因此经常运用于矿区的图根控制点布设。这种方法不仅快捷简便，而且具有较高的精确度。

3、地形测量。

一般情况下，用传统方法进行地形测量时需要1：1000、1：2000、1：5000的比例，所以往往精度差距较大。而采用GPS-RTK技术不仅能够解决这个问题，数字化的测图还能从很大程度上提高测量地形的工作效率。

4、剖面测量。

运用GPS-RTK技术对剖面进行测量时，集测、放、检、算于一体，并且还能够完成土石方的相关计算，简便有效。

5、其他相关应用。

虽然全站仪在工程测量中仍发挥着重要的作用，但是由于其测量方法受到通视和距离等条件的限制，而造成产生设置测站多、劳动强度大、作业效率低下等问题，已经不能够适应较大范围内的地质勘查工作，因此，这种情况下就需要采用GPS-RTK技术，不仅具有智能化和多样化的特点，还能够进行记录、通讯、导航、计算等工作，为地质勘查工作提供了较大的便利性。

四、GPS-RTK技术在地质勘查中的优缺点及相对应对措施

1、GPS-RTK技术在地质勘查中的优点。

综上所述中，GPS-RTK技术在地质勘查中具有广泛的应用，主要是因为其具有诸多优点，如下：

（1）GPS-RTK技术需要较少的控制点数量和仪器搬站数量，从而使作业速度快、劳动强度低，工作效率高。

（2）GPS-RTK技术实现了厘米级的三维坐标，具有较高的精度，且得到的数据安全可靠。

（3）与传统的地质勘查工作相比，GPS-RTK技术对于环境条件要求低，只要接收卫星信号和电讯数据传输正常，就能够实现快速的定位。

（4）GPS-RTK技术具有强大的测量功能，其自动化和集成化程度高，无需人工干预便能够完成多种测量功能，这样就减少了人为误差，确保了工作精度。

（5）GPS-RTK技术操作简单，具有极强的数据处理能力，在工作过程中，只要在设站时进行简单的仪器操作，便能够实现测量结果和工程放樣。

2、GPS-RTK技术在地质勘查中的缺点和相对应的措施。

虽然GPS-RTK技术具有许多优点，能够广泛应用于多种地质勘查工作中，但是毋庸置疑的是它也具有一些缺陷，其工作过程也会受到各种问题的限制。接下来，本文将根据GPS-RTK技术在地质勘查中的缺点相应的提出一些应对措施，如下：（1）GPS-RTK技术受到卫星图形的限制。由于受到卫星图形的限制，所以在一段时间内被卫星覆盖时容易产生假植。解决这种问题的办法主要是通过重测比较法来进行弥补，即在作业前先对1到2个已测的地点进行检核，确定是否产生假值。（2）GPS-RTK技术在地质勘查中会受到天空环境的影响。一般在中午时，RTK技术容易受到电离层的折射干扰，因此出现初始化时间长等问题，甚至无法进行初始化而无法进行测量。因此，通常情况下放弃在上午11点到下午2点之间进行作业。（3）RTK技术的数据链在传输时容易受到高频信号的干扰，这种情况主要出现在地形起伏较高的山区或是城镇楼房密集的地方。解决这种问题主要是通过将基准站设置在有效半径控制范围内的中央最高点，使其远离磁场较强的地方。（4）在测量时GPS-RTK技术进行高程转化容易产生异常。我国有些山区的高程异常图存在较大的误差，因而使得GPS在进行高程转换时相当困难，精度也不准确，因此对于这种情况，应该在作业时尽量多地测量精度可靠地高程，并适当的缩小作业面积，确保高程测量本身的观测质量。

结束语：

随着我国国民经济的飞速发展，我国西部大开发的进程逐渐加快，因而地质矿产勘查工作也进入了新的轨道，并面临着前所未有的机遇。GPS技术作为应用于测绘领域的一项重大技术革命，广泛用于矿产勘查工程测量中。而RTK实时动态定位是静态GPS测量技术发展的一个重要突破，开发了工程测量技术的潜力，因此，GPS-RTK技术在实际工作当中得到了广泛应用。

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