GPS技术在水工环地质勘察中的应用

2016-04-14何小龙谢靖斌

地球 2016年5期

关键词：水工水文地质雷达

■何小龙谢靖斌

（青海省有色地质矿产勘查局八队青海西宁810012）

GPS技术在水工环地质勘察中的应用

■何小龙谢靖斌

（青海省有色地质矿产勘查局八队青海西宁810012）

随着我国科学技术的日益发展和进步，我国对水工环地质勘察工作的准确性和效率提出了越来越高的要求。GPS RTK技术作为水工环地质调查工作过程的重中之重，是一个必不可缺的关键环节，直接关系到调查工作的准确性和效率性。它能有效的降低载波测量方法后修正的偏差。本文对水工环地质进行了简要的概述，并针对水工环GPS RTK的技术应用进行了重点分析。

水工环地质勘查 GPS RTK 应用

水工环地质调查和研究与人类的生存有着密切的关系，特别是在全球环境变化和被社会经济环境可持续发展的推崇的大背景之下，各国都将其引入更广阔的空间。伴随着不断变化和发展的全球经济、资源、环境，各国对地质调查工作的方向和部署都进行了调整，相对的，发生巨大变化的还有水工环地质调查研究的内容。水文地质、工程地质、环境地质的界限在传统意义上被打破，现在发展的趋势就是对水工环一体化的研究，它的服务领域越来越广泛，信息量大、功能多样的态势不断出现，环境地质学日益突显其重要性。

1 GPS RTK的工作原理

GPS测量过程中必须采用载波相位观测值，而RTK定位技术就是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，同时还能将测量结果精确到厘米级。

实时动态测量方法的工作内容就是通过在基准站上设置一台先进的GPS接收机，然后通过运用所有能够进行观察的卫星进行连续的观测。在卫星的观测过程中，相关工作人员可以实时的将观测到的数据信息通过无线电设备传输到观测站上。在观测站上，GPS接收机不但能接收到传送过来的卫星发射信号，还能在无线电接收设备的基础上，成功接收到来自基准站传输过来的各种转换参数以及观测数据，再接着依据GPS相对定位的概念，准确的计算出相对基准站的基线向量，计算出基准站的WGS-84的正确坐标，最后根据坐标成功计算呈现出用户所需的三维精度和坐标。

2 GPS RTK技术在水工环地质勘察中的优点

（1）作业效率高，在普通的地形地势下，高质量的RTK设站对5km半径的测区进行测量只需要一次，和传统测量相比，其所需的控制点数量和测量仪器的“搬站”次数大大减少，操作只需要一个人，1.2s是每个放样点仅需要停留的时间，在这个时间内就可以完成作业。

（2）满足定位精度，只要满足所有对RTK的基本工作条件，就不存在偏差，在一定的作业半径范围内（一般为5km），RTK的平面精度和高程精度都能达到厘米级，且不存在误差积累。

（3）全天候作业，RTK技术不要求两点间满足光学通视，只需要对“电磁波通视和对空通视的要求”进行满足，所以和传统测量相比，受阻因素比较少的RTK技术作业，作业几乎是可以进行全天候的。

（4）RTK作业自动化、集成化程度高，对于各种测绘外业RTK都可以胜任。高效手持操作手簿要在流动站中尽心配备，多种测绘功能在内置专业软件中都可以自动实现，对人为误差也可以有所减少，对作业精度也有了保证。

3 GPS RTK技术在水工环地质调查中的实践应用

3.1 地质环境污染的调查

根据权威部门的数据调查显示，在地质环境污染调查过程中有效应用GPS RTK技术，能够获得大量准确的地质环境数据信息，并在第一时间传送给相关的地质环境管理部门，工作人员对这些数据就可以展开研究分析，想出对应的解决方法。科学家通过在小范围的集装箱内进行了GPS RTK技术应用试验，试验充分反映了GPS RTK技术在地质环境污染调查中的作用。试验结果显示当两个彼此靠近的区域同时没有受到污染，能够有效的探测到浅水面时候，通过合理利用GPS技术可以清晰的观察到浅水面上的污染物。如果区域内的污染物处于饱和状态时，工作人员使用GPS技术则不能有效探测到浅水面。在整个实验过程中，通过在地质环境污染调查中应用GPS RTK技术，可以获得许多有关水文地质方面的参数数据，例如水面羽状的污染物以及各种毛细垃圾物等等。

3.2 区域水文地质调查

雷达相图被定义为某一特定地层产生的雷达反射图像特征均总和，指的是雷达剖面资料上内眼可见的反射波的不同组合形式。雷达资料观测中，地质体的构造和结构特征会影响雷达响应并产生特征效应。这些特征效应被称为雷达相图元素。自1990年以来，荷兰TNO应用地学研究所在荷兰30多个适合于GPS调查试验的点上作了测量，用于评价GPS对不同水文地质目标成像和描述目标特征的可能性。探查成果揭示出荷兰不同沉积环境下雷达相图元素的特征，该相图集对确定地下水文地质层序的位置有益。

3.3 探测碳氢污染物试验

多年来的野外试验已证明GPS具有调查地质环境污染的能力。国外专家在lm×0.4m×0.5m箱体中作了精心的试验，试图再一次验证GPS探测污染的能力，并用相关攒：型说明雷达响应与一些水文参数间的关系。通过试验和GPS数据的处理和解释得出结论：在污染物达到饱和对，利用GPS探不到潜水面；在相邻未受污染区可探到潜水面对，GPS可用于监测潜水面上的污染物；小型实验有助于探测或验证砂质土壤的水文地质参数，如毛细作用水头、污染物羽状流的传播速度；GPS能成功探测石油污染。