GPS-RTK技术在地质工程测量中的运用研究与分析

王胤博，雷延庆

（河南省地矿局测绘院，河南 郑州 450000）

伴随着科学技术和地质工程测量行业的快速发展，传统的GPS技术在测量工作中的不足越来越明显，受到的限制因素也越来越多。随着新兴市场业务如露天矿山动态监控治理、生态环境恢复治理以及勘测规划的兴起，GPS-RTK测量技术作为一种新兴的测量技术，得到了广泛的关注和高度的重视，GPS-RTK技术的使用可以有效解决传统测量在实际应用中的不足，减少传统工程测量中的限制因素，提高地质工程测量的作业效率和精度。

1 GPS-RTK技术分析

1.1 概念分析

GPS（全球定位系统）主要以卫星作为核心，通过无线电导航定位系统的运用，实现数据的获取，该种技术具有全天候、全方位、高精度的特点，能为用户提供低成本、高精度的三维位置、速度和精确定时等信息。

RTK（实时动态）测量技术，通过载波相位观测技术的运用，可以在实现实时差分技术使用的同时进行GPS测量技术的运用，这一技术作为GPS测量技术中较为常用的技术形式，在三维定位测量中其精度可以达到厘米的状态，提高了地质测绘数据的精准度[1]。

1.2 GPS-RTK技术工作原理

GPS-RTK技术的工作原理，就是借助GPS技术、数控传播技术，对基准站采集到的载波相位数据进分析，实现短时间内获得高精度坐标数据的技术。在结构组成上主要包括基准站、流动站和控制中心，同时在基准站和流动站上安装接收机，实时接收数据。在测量过程中，不同方位的接收机，均能实时接收同一GPS发射的信号，即使是处于限制因素较多的自然环境中，也能够实现对测量点的准确定位，充分满足现代地质工程测量的需求，提高地质测绘操作的灵活性和可靠性。

2 GPS RTK技术使用中面临的问题

2.1 卫星状况对其带来的影响

在GPS-RTK技术使用的过程中，由于受到卫星覆盖范围的限制，测量数据传输中会出现假值的现象，而且，在一些偏僻的峡谷地区，卫星信号受到遮挡时间较长，卫星系统面临的限制因素较多，影响卫星测绘结果的准确性，使得地质测绘的基本需求保证受到影响[2]。

2.2 大气环境的影响

通过对GPS-RTK技术使用状况的分析，当系统在白天作业时，所检测的脉冲电信号会受到电离层数据的干扰，影响卫星工作的稳定性，同时，在卫星数量较少的状态下，GPS-RTK技术会受到初始化的影响，无法实现测量过程运行的有效性，测量作业相对困难。因此，在GPS-RTK技术使用中，应合理选择测绘时间，尽量避免电磁波的干扰，适当延长测量时间，以保证地质测绘数据的准确性[3]，提高作业的效率和质量。

3 GPS-RTK技术在地质工程测量中的运用

3.1 明确GPS-RTK技术的基本要求

为了提升地质测量技术使用的便捷灵活性，实现GPS-RTK技术的高效运用，满足地质测量的最终需求，在地质工程测量中GPS-RTK技术的使用应明确以下标准：第一，提高观测卫星图的强度。地质测量中高强度的卫星图与卫星的数量呈正比，在坐标测算中，卫星数量越多，测量出的数据精确度越高。第二，对于测量人员而言，在测量控制点的布设、基准站的选择、基准参数的转换以及仪器续航电力的保障等方面做好部署准备。在整个测量工作中应该提高自身的责任心，掌握 GPS-RTK技术的使用方法，结合地质测量的实际条件进行测量工作的构建，以保证测量工作的专业性、测量结果的准确性。第三，在数据观测中，施工人员应该提高对复核内容操作的认知。由于GPS-RTK技术具有实时性高、测量快捷的优势，但是由于初始化执行度的限制，在作业中若缺少有效复核，会出现测量结果不准确的问题。为了保证GPS-RTK测量的准确性，测量人员应该结合地质工程的特点，进行测算方案的研究，以满足测量工作的高精度要求，提升地质工程测量的整体价值[4]。

3.2 坐标转换参数的测量

在地质工程测量的过程中，通过GPS技术的运用，可以对不同系统的坐标进行数据的测量，而通过和RTK测量技术的结合使用，可以得到实时性的数据检测状态，并形成独立的坐标，充分满足坐标转化中的需求。为了充分发挥GPS-RTK技术的明显优势，在坐标转换中应做到：第一，在GPS-RTK作业之前，要控制测区的静态点，根据地方坐标系统控制点联测状态，及时获取所测位置的GPS点位，并实时实现数据的转换，为坐标转化参数的测量提供支持。第二，在坐标转化参数分析中，选择一致控制点进行数据密度、分布状态的分析，由于坐标的转换参数与求解的质量有着密切关系，因此，在基准点的坐标选定中，应该将数据均匀的分布在测区内，实现GPS-RTK测量结果的准确性。

第三，在地质工程测量中，应该将数据测区的精准点控制在3-6点之间，坐标求解以及参数转换中，应该采用差异性的匹配方案，通过不同计算方法的运用，对坐标参数形式进行分析，将测量结果的误差控制在最低范围内，以实现坐标参数确定的合理便捷性。第四，坐标转换参数分析中，由于参数求解的精度以及已知点的坐标精度状态须得到合理分布，在坐标参数转化中应对区域性的具体内容进行分析，保证坐标参数转化及求解的稳定性[5]。

3.3 基准站的设计

通过对地质工程测量状况的分析,当使用GPS技术进行测量时，GPS卫星通常应该在2×104km的高空,卫星发出信号到接收机接受信号,中间会经过电离层、对流层等多种因素干扰，导致信号相对微弱，一般情况下所接收到的信号只有-50--180dB。而在GPS-RTK技术使用的过程中，由于该种检测技术具有超高的电磁波，这种电磁波的传输距离与接受天线高度以及大气的折射存在关联性，因此，在GPS信号处理中，为了提高信号接收的有效性，应该合理选择基准站的设计位置，有效提升数据信号接收的及时性和可靠性。在GPS-RTK技术使用的过程中，为了避免路径因素的影响，基准站周围应该避免出现大面积的信号反射物，主要是由于信号传输中，会受到多种因素的限制，若出现大面积的信号反射物，影响数据传输的连续性和精准度。同时，在GPS-RTK技术使用中，天线的设计应该尽量保持一定的高度，实现数据信息传输的实时性、稳定性。

3.4 作业半径的设计分析

结合地质工程测量的现状，在GPS-RTK技术使用中，应该认识到作业半径对测绘工作带来的影响。对于作业半径而言，主要是指移动站离开基准站的最大距离，半径的大小与基准站的电台信号传输距离有着一定的关联性，在GPS-RTK技术使用中，相关人员应该对数据测量的速度以及精确度进行分析，以保证测量数据的可靠性。伴随GPS-RTK技术的不断发展以及测量技术的创新，地质工程测量中应在合理控制作业半径的基础上，扩大作业范围，通常以10公里内为最佳状态，若在作业半径选择中遇到其他不可抗拒因素的影响，需要缩短半径，以保证GPS-RTK测量结果的准确性[6]。

4 结束语

在地质工程测量行业发展中，为了保证地质测量数据的可靠性，应把具体的测量部署工作作为重点，通过测量方案的研究、测量技术的分析、坐标转换测量技术的使用、基准站设计方案的构建以及作业半径的优化设计等手段，充分发挥GPS-RTK技术作业效率高、定位精度高、自动化程度高、限制条件少的特点，为地质工程测量的发展提供技术强有力的技术支撑。