基于GPS-RTK技术在城区物探测量中的应用研究

2017-09-20丹宁周威

科学中国人 2017年21期

关键词：流动站物探城区

丹宁，周威

东方地球物理公司大港物探处测量设备服务中心

基于GPS-RTK技术在城区物探测量中的应用研究

丹宁，周威

东方地球物理公司大港物探处测量设备服务中心

物探测量是从地震勘探的集体要求入手，在测设合理可行的物理点位的基础上，对可靠的物理点测量成果的技术。本文主要从GPS-RTK技术的测量原理和方法入手，对这一技术在城区物探测量中的应用问题进行了探究。

GPS-RTK技术；物探测量；应用

前言

物探测量是与地震勘探有关的测量作业模式。在全球定位系统不断发展的情况下，RTK测量技术也开始在测绘生产中得到了应用。测量精度高、实时性和高效性是RTK技术的主要特点。对城区GPS-RTK技术额研究，可以让城区测量施工质量得到有效提升，也可以为土地开发、市政建设提供一些详实可靠的基础资料。

一、GPS-RTK测量原理和方法

（一）GPS的发展和特点

目前所采用的全球定位系统（GPS）主要由以下三个部分组成，一是空间星座部分；二是地面监控部分；三是用户设备部分[1]。上世纪末以来，GPS精密定位技术已经开始在大地测量学、地球动力学等学科中发挥了重要的作用。在这一技术不断发展的情况下，我国也将GPS技术应用在了大地测量、地壳运动监测等多个领域。在将GPS技术与经典测量学进行比较分析以后，我们可以发现，GPS技术具备着观测时间短、定位精度高、操作简便的特点，在对观测站的平面位置进行确定的过程中，GPS技术也可以对观测站的大地高程进行精确测算。

（二）RTK的测量原理

RTK系统是建立在计算机技术、数字通讯技术、无线电技术和GPS技术基础上的一种实时化动态定位系统。GPS-RTK技术的产生，是对新传统GPS技术所进行的有效突破。在实际应用过程中，这一技术可以对测站点在制定坐标系中的三维定位结果进行实时反馈。基准站、电台（数据链）和流动站可以被看作是RTK系统的主要组成部分。其中，参考站可以为测量系统提供一定的基准，流动站是对物理点坐标进行测量的重要工具，也是物理点放样过程中不可缺少的工具。

二、GPS-RTK技术在城区物探测量中的应用

（一）城区建筑设施对信号的影响

建筑设施和一些大功率发射电台对GPS信号有着一定的影响[2]。卫星信号既是静态GPS测量的主要影响因素，又是RTK测量精度的主要影响要素。高楼大厦的遮挡和其他高频信号源的干扰作用会让数据库链的传输质量有效降低。这样，在城区物探测量工作的开展过程中，流动站经常会遇到无法接收基准站所发射的信息的问题。电台的功率问题也会给RTK的作业距离带来一定的影响。因而，在城区物探测量工作中，基准站和流动站之间的距离要控制在6km以内。下表所示的内容就是RTK的作用距离与基准站架设高度之间的关系：

表1 RTK作用距离与基准站架设高度的关系

（二）高耸建筑物的测量

GPS-RTK技术的应用，要求相关工作人员在对城区各类设施的破坏进行降低的基础上，获得较好的地震资料[3]。这样，在城区物探测量工作的开展过程中，工作人员需要对城区内各类设施的分布情况进行了解。对于一般建筑而言，直接测定法是一种较为常用的物探测量方法。在架高天线高度的基础上，进行测量，是对一般建筑进行直接测定的有效措施。在加长GPS天线杆的高度的基础上，对立杆测量方式进行应用，也是针对一般高度建筑物的测量方法。对于一些顶面较为平坦、易于攀登的高大建筑物而言，工作人员可以采用登顶直接测量的测量方式。内切圆法是对圆形建筑物的轮廓进行测量的有效方式。在对方形建筑物进行测量的过程中，工作人员首先需要在墙的一面对楼房的方向进行确定，进而利用垂直线或平行线对楼房的长和宽进行确定。进而借助另外一组平行线对楼房的位置进行确定。对于一些不规则的建筑物，工作人员可以对交会法进行应用。

（三）物探物理点的测量

受到城区环境的影响，物探测量过程中所需的物理点往往难以在正点中2进行放样，因而，根据物探的要求，在对GPS-RTK技术进行应用的过程中，工作人员还需要对物理点进行重新设计。在一般情况下，炮点的设计方式与检波点的设计方式之间存在着一定的差异性。在城区物探测量工作的进行过程中，如果采用先根据设计位置计算坐标，再利用原设计坐标进行放样的方式，这就会让放样工作表现出繁琐性的问题。在将GPS-RTK技术应用于城区物探测量工作以后，工作人员可以在对设计点坐标与原设计坐标之间的关系进行充分考虑的基础上，借助原设计坐标进行放样，这就可以让放样工作表现出简单易行的特点。