RTK 技术在地质矿产勘察测量中的应用

2020-03-09张长树薛玉峰

中国金属通报 2020年22期

张长树，汪涛，薛玉峰

（安徽省煤田地质局第二勘探队，安徽芜湖 241000）

随着科学技术的不断进步和快速发展，地质矿产勘察测量工作在具体展开中，要与新时期背景下的各种先进技术手段进行结合，以此来打破传统地质勘测方式的局限性和单一性。传统形式下的地质矿产勘察测量工作在具体展开中，通常情况下都是在整个预查阶段展开测量，对一条基线或者一级、二级的导线网进行测量，将其作为独立网。这也是保证地质矿产勘查工程能够实现有效布置的前提条件，在整个地质矿产勘查工作的具体普查阶段，要与逐级布设的基本原则进行结合，对三角控制网进行合理的布设。紧接着要对测量的碎部点进行合理设置，通常地质矿产勘查工作的地形相对比较复杂，同时通视条件上相对比较差。在日常工作时，对于人力以及物力等各方面资源的消耗普遍比较大。现今GPS 技术的整体发展形势相对比较良好，RTK测量技术逐渐成熟，在整个社会中的应用范围越来越广。RTK平面实时定位技术在具体应用时，具有操作简便以及高精度的优势特点。同时自动化水平相对比较高，并不会受到时空等各种因素条件的限制影响。所以能够在实践中实现快速有效的测量，有利于保证测量工作的整体效率和质量得到有效提升。

1 RTK技术工作原理

1.1 工作原理

RTK 定位技术在具体应用时，是在载波向外观测值的基础上实现实时有效的动态定位技术手段之一。该技术在具体应用时，能够提供测站点，在具体的坐标系当中以三维定位的结果呈现出来，在精度方面具有一定的优势特点，能够达到厘米级的精度标准要求。在RTK 作业模式的影响下，基准站通常情况下可以直接以数据链为基础，对其相关的观测值以及测站坐标信息等全部都进行有效的结合，以直接传送给相对应的流动站。流动站不仅能够对这些数据链进行有效的接收，同时还可以对GPS观测数据进行科学合理的采集和整合[1]。在整个系统内能够组成差分观测值，实施有效的处理流动站、在实践中可以直接处于一种静止状态，根据实际情况的不同也可以呈现出运动状态。与RTK 技术在具体应用时的情况进行结合，发现该技术在实践中主要是针对数据进行处理，同时还可以实现数据在传输时的有效性和稳定性。如图1 所示。

图1 RTK 技术工作原理示意图

1.2 坐标转换

RTK 测量技术在具体应用时。主要是将WGS84 系统作为基础。RTK 测量时，要保证其他坐标体系的有效性，这样能够实现坐标的转换。在整个坐标转换时，转换参数的控制方面，通常应当采用三点以上的两套坐标系。利用Molodenky 等一系列经典模型，能够实现对GPS 软件的求解处理，或者以自行编制的方式对参数软件进行有效的利用。经过一系列的测试和鉴定之后，能够投入到正式使用当中。在整个参数的转换中要与实际情况进行结合，可以利用各种不同类型的模型形式。但是需要注意的一点是，要利用一组全套的参数展开有针对性的转换，对坐标转换参数进行操作时，如果参数转换不准确势必会影响2cm-3cm 左右的测量误差[2]。如果在实践中，整个转换参数很难满足高程精度提出的标准要求，需要对RTK 数据展开有针对性的处理。与高程拟合等各种方法进行结合，这样才能够保证高程系统对应高程数据的真实性和有效性。如图2 所示。

图2 RTK 技术实现思路

2 地质矿产勘察测量中对RTK技术的应用

2.1 技术设备要求

与RTK 技术的工作原理进行结合分析，发现该技术在实际应用中主要涉及到的内容包括基准站、流动站以及无线点通信系统。该技术在应用时，最为重要的一点就是要保证数据的有效整理和高效传输系统。在整体运行时，要保证数据在整个流动站与基准站相互之间的高质量传输。除此之外，该工作在具体展开中，要保证数据传输的有效性，初始情况下对整个模糊度的预算进行求解，同时还要在整个坐标移动中逐渐形成一套符合现实要求的计算体系。针对整周模糊度展开运算时，通常是以oTF的算法为基础，该方式在具体应用时的主要原理是将流动站对应的方差分析以及回归分析作为基础，与相近的坐标定位进行协同处理，实现对空间的搜索，进而获得该空间当中的载波相位与基准相位之间的未知数解。根据已经解得出来的数据，可以对其中的最小方差进行对照，以此来选择符合现实要求的整周模糊度。数据在整个传输中，通常情况下是以无线通信以及卫星系统为基础，在针对这种基准站的地点进行选择时，通常情况下要保证一定的开阔性，这样能够避免信号传输受到严重的阻碍影响[3]。条件允许时可以适当在其中增加一些中继站，这样能够为信号的传输流畅性提供保证。

2.2 RTK 技术工作流程

地质矿产勘察测量活动在具体展开之前，要提前对测量区域展开实际的勘测与地质特点进行结合，这样能够提前做好一系列的准备工作。对主机参数进行科学合理的设置，同时还要对区域范围内已经明确的控制点进行深入分析。针对坐标体系进行整合，将该坐标体系与设备进行有效融合，这样能够为参数相互之间的有效转换提前打下良好基础。对基准站进行选择时，要与基本的原则进行结合，对其自身的所在方位进行确定，这样有利于保证数据相互之间的稳定传输。如图3 所示。

图3 RTK 技术应用流程示意图

2.3 RTK 设置

在针对RTK 进行设置时，通常情况下可以分为静态和动态两种不同类型的设置方式。首先，在静态设置上，在基准站上所有涉及到的仪器架设必须要保证遵循对中和整齐的基本原则。GPS 天线以及主机和电源等各种不同类型的零部件设备在连接时，要保证准确性和有效性，避免出现一系列的误差。对参考站接收机的天线高等进行有效的量取，要保证符合限差的标准要求，对其中的均值展开有针对性的记录。基准站的定向，通常情况下在指北线时应当指向正北，相互之间的偏离角度不能够超过10°。对于没有任何标志性的天线，可以提前对其标志位置进行科学合理的设置，在整个测区范围内的作业中，要保证标志指向的一致性[4]。其次，在对动态情况进行设置时，由于流动自然通常都会利用缺省2M 的流动开展有针对性的作业。如果高度呈现出明显的差异性，那么应当对该数值进行有效的调整，如果信号在实践中受到影响。那么为了保证效率的提升，可以适当将仪器移到开阔的位置处，数据链在锁定之后将其移回到待定点。这样有利于实现初始化成功，在穿越树林等一些特殊环境时，要尽可能避免天线或者电缆受到严重的影响，以此来为整个仪器设备的安全操作提供保证。如图4 所示。

图4 RTK 设置示意图

2.4 地形测绘

在针对地形进行测绘时，通常是以GNSS-RTK 技术为主，展开全野外的数据采集。在具体操作中，要在测距的最高位置处对基站进行科学合理的设置。同时流动站在对控制点进行测定时，要实现参数相互之间的有效转换，紧接着对其他控制点进行有针对性的检查。坐标与高程相互之间的差值都控制在5 厘米范围之内时，可以展开碎部点的测量。各碎部点在测量时，测量的时间要停留5 秒以上，取其中的平均值，对坐标以及对应的高程进行准确有效的记录。

2.5 RTK 技术的应用优势

RTK 技术在地质勘察测量中科学合理的应用，不仅能够从其自身的工作原理角度出发，节省在地形图绘制中遇到的各类问题，而且还能够实现全天候的观测。为勘察测量工作的有序开展，提供了非常明显的便利条件。在图根控制点坐标的获取方面，在地质矿产勘查工作中，要与已经测得的数据进行结合，实现对图根控制网科学合理的布设。通过RTK 测量技术，在其中的合理应用可以直接与前期输入的定位点坐标进行结合，实现自动化的放样和计算，以此来得到图根控制点相关信息数据。达到一定精准要求后，可以停止测量，整个过程不仅方便，而且能够保证图根控制网相关工作的有序开展。