CORS-RTK技术在地质剖面测量（或实测）中的应用探讨

2016-10-12郝义

西部探矿工程 2016年10期

关键词：基准剖面导线

郝义

（山东省煤田地质局第一勘探队，山东滕州277500）

CORS-RTK技术在地质剖面测量（或实测）中的应用探讨

郝义*

（山东省煤田地质局第一勘探队，山东滕州277500）

为提高地质剖面测量（或实测）的精度和效率，尝试使用了CORS-RTK技术，并与传统地质剖面测量方法进行了对比，通过比较发现使用CORS-RTK技术在地质剖面测量过程中具有效率高、节约成本、无需通视、测量更加准确、质量更加可靠、后期成图更加方便快捷等优势，值得在以后的工作中推广应用。

CORS-RTK技术；地质剖面测量；比较；优势

1　GPS-RTK技术的发展

近年来，随着科学技术的发展，全球定位系统技术也发生了革命性的变化。GPS-RTK卫星定位系统目前在国民经济各领域均有应用，且应用效果较好。它具有测量人员少、速度快、不需要通视、观测精度高等特点，能够极大地提高工作效率。GPS-RTK技术的发展及其定位精度的不断提高，使得地质测量的方式也悄然发生根本性的变革，从静态到快速静态，再到差分全球定位系统DGPS和载波相位差分实时动态测量RTK（Real-Time-Kinematic）［1］，然后发展至今天的CORS系统，使得定位过程在几秒钟内即可完成，三维定位精度已达厘米级。

利用多基站网络RTK技术建立的连续运行卫星定位服务综合系统（Continuous Operational Reference System，缩写为CORS）已成为GPS应用的发展热点之一。CORS系统由基准站网、数据处理中心、数据传输系统、定位导航数据播发系统、用户应用系统5个部分组成，各基准站与监控分析中心间通过数据传输系统连接成一体，形成专用网络［2］。CORS系统是卫星定位技术、计算机网络技术、数字通讯技术等高新科技多方位、深层次结晶的产物。目前，全国大部分省份都已建立了CORS系统。

2　GPS-RTK技术在地质测量中的应用

由于我国大多采用1980年西安坐标系、1954年北京坐标系或地方独立坐标系等坐标系统，而GPSRTK获得初始坐标是WGS-84坐标系的经纬度坐标，这就要求必须将WGS-84坐标转换成实际需要的当地坐标，RTK测量前应进行参数校正。

在手簿中输入校正点的当地坐标，流动站置于校正点上测量出该点的WGS-84经纬度坐标，将所选的3个或3个以上的校正点逐一测量后，通过手簿上的“点校正”即可解算出转换参数，一般选用布尔莎七参数。仪器参数校正结束后，先在已知点上测量，检查转换参数无误后才能进行新的测量。

目前，RTK技术在地质测量过程中的应用广泛，特别是出现CORS系统之后，使RTK技术在地质测量中的应用更加方便、快捷。CORS系统同样也需要至少3个控制点的经纬度坐标和所需的平面直角坐标进行参数校正，3个点要大致成锐角三角形分布在调查区内，同时还要去调查区所在地的省测绘局购买CORS账号和密码。

CORS-RTK技术在地质测量方面主要应用于控制测量、地形测量、工程点测量、地质剖面测量、勘探线剖面测量、物探测量中，而其在实测地质剖面测量过程中的应用优势更加明显。

3　传统实测地质剖面测量方法

实测地质剖面是正确划分地层和岩石单元，确定矿产层位，测算地层厚度，研究岩石或地层的含矿性质、物质成分、结构、构造和互相间的关系，并根据剖面的测量结果，进一步编制测区内的综合地层柱状图，划分和建立适合本区矿产地质专项填图的填图单元，以作为地区统一分层对比的依据［3］。

实测地质剖面导线点偏离设计剖面基线的距离根据比例尺不同，偏离要求也不同，一般应不大于相应比例尺3cm的图面距离，当个别地质体走向与剖面基线夹角较小时，如果偏离较远就会出现所测的地质现象与剖面基线上的地质现象不相符的情况［4］，影响实测地质剖面的质量。

传统工作方法是由地质人员采用测绳、罗盘、手持GPS半仪器法，一般需要4～5人，分前测手1人：负责用罗盘测量导线方位、坡角，查看测绳上导线的长度；后测手1人：负责用罗盘测量导线方位、坡角；分层1人：负责地质观察，岩性描述，确定岩性、地层分层位置（将分层位置报告给记录者），测产状、采集标本（将相应的位置报告给记录者）；记录1人：负责将岩性描述和各种数据记录在表格中。

实测地质剖面的具体操作步骤：以剖面的一个端点为起点，在起点处打入写有编号的木桩（如PM200表示PM2剖面的0号点），后测手站于0点处，前测手向剖面前进方向推进，在地形明显变化处或与0点有一定距离处设置导线点（PM201表示PM2剖面的1号点）并打入有编号的木桩或在附近标志物上用油漆编号。前后测手各自在导线的两端点上（PM200和PM201）将测绳或皮尺拉紧，读取刻度，丈量该导线斜长。然后，前后两测手用罗盘互相照准对方，分别测量导线方位和坡度，2人测量数据相差不大时（一般小于3°），取平均值。坡度角记录时，上坡为正号、下坡为负号。

传统方法测制实测剖面的缺点：

（1）通过罗盘读取坡角和导线方位存在较大误差，前测手与后测手身高不一致也影响所测坡角的准确性。

（2）测绳上的最小刻度单位一般为米，读到分米级单位时，存在人为读数误差，不够精确，从而使地层分界、标本、产状位置存在偏差。

（3）对通视条件要求较高，在植被覆盖较厚，通视条件较差的地方，拉测绳时易有障碍物遮挡，特别是在植被覆盖较多的山区需要多设导线点，效率较低。

（4）测制过程中地质路线容易偏离设计剖面线方向，错过重要地质体或地质现象，达不到预期效果（图1）。

图1　传统方法所测地质路线与CORS-RTK技术所测地质路线比较

4　CORS-RTK技术在地质剖面测量（或实测）中的应用优势

一般调查区只要有手机信号（移动或联通），且调查区所在区域有CORS信号，就可以使用CORS-RTK技术进行实测地质剖面测量。

将RTK设置为“GPRS模式”，选择好相应的运营商、端口、服务器IP、源节点，然后登录CORS账号的用户名和密码，等仪器出现固定解时便开始测量。首先依据设计的实测地质剖面起点坐标，通过CORS-RTK进行实地放样，根据实地情况对剖面起点进行适当调整，然后根据起点坐标和设计的剖面方位角，在RTK手簿的“路线放样”程序中生成剖面参考基线，采用CORS-RTK技术测量剖面起点、地形起伏点、主要地物点、地质体（地层、矿层/体、构造、岩体等）界线位置、终点，并在起点和终点埋设写有剖面编号的木桩，所有测量坐标都要求为固定解。剖面线施测完成后，计算整理剖面测量成果表，绘制实测剖面图。

相对于传统实测地质剖面测量的优点：

（1）缩短了初始化的时间，提高了系统的可靠性、稳定性。由于用参考站网络代替了基准站，使得一个地区的系统误差可以模型化，从而削弱了误差的影响，增强了系统的可靠性，减少了初始化时间。

（2）作业半径大幅度提高。在常规RTK作业中，流动站与基准站之间的距离受到限制，在通讯良好的情况下一般不超过10km，在城市中作业半径也一般不超过5km，且作业精度随距离的增加而下降。而CORS-RTK技术的作业距离只受网络大小的限制，而与基准站无关，同时采用公用网络（GSM/GPRS/CDMA）作为通讯平台，从而作业距离大幅度提高。

（3）节约了成本、提高了工作效率。无需架设基准站，真正实现单机作业，省去了野外工作中基准站的值守人员和架设基准站的时间。

（4）在地形起伏点，岩性、地层分界点、矿（化）点处，定点更加方便准确，可以边走边获得测量坐标。

（5）CORS-RTK在实际测量过程中一般需要2人即可，一人负责定点、取样、量产状，另一人负责分层、记录描述，节省了人力物力。

（6）可以在RTK手簿中根据起点坐标和剖面方位生成剖面参考基线，测制过程中可以沿着参考基线前行，如果有些地方有障碍物可以适当绕行，仪器会提示偏移的距离和方位，根据这一提示，在随后的测量过程中可以进行回归校正，实测路线与设计剖面线吻合度较高。

（7）数据输入、存储、处理、转换和输出能力强，能方便快捷地与计算机或其它测量仪器通信［5］。后期数据处理可采用AutoCAD与Section相结合的方式进行绘图。由于测制过程中导线点是用坐标的形式记录，可以将坐标在Excel中通过公式进行处理后，再导入到AutoCAD中生成地质路线和地形线，然后进行地层分层，分层完成后，将AutoCAD文件转换成Section可以识别的*.dxf格式，通过Section的“1辅助工具”里的“角度花纹填充”功能对地层花纹进行填充。

通过在多个项目实际应用过程中进行统计分析得出，传统地质剖面测量方法与CORS-RTK技术具体数据对比如表1所示。