地质测量中动态GPS RTK测量作业方式研究

2020-04-22张静娜

中国金属通报 2020年3期

张静娜

（河南省有色金属地质矿产局第六地质大队，河南郑州 450016）

GPS为全球定位系统，是现代科学技术的产物，通过卫星定位的方式实现对地理信息的实时定位。目前，该项技术已经应用到了汽车、航海等领域当中。而在地质测量当中利用GPS可以对地质、地貌进行准确的定位勘查，并且在一定程度上提高地质测量工作的技术含量[1]。随着我国各级CORS站网的大规模建成及全天连续观测，可积累大量测量数据，通过对CORS站网进行高精度数据处理，及时获得地质测量点特征信息，实现更加精确的测量作业。动态GPS RTK技术主要是通过卫星信号对地质地形进行勘查，将GPS技术与RTK技术相结合，实现对地质测量作业的数据采集及数据处理。

1 地质测量中动态GPS RTK测量作业方式研究

1.1 建立动态GPS RTK地质测量项目属性

CORS基准站可以持续接收GPS RTK测量信号，以获取特定时间段地质测量区域各个参数，同时把从CORS站观测到的卫星信息按照实际工作需求发送到服务器Eagle软件指定位置，另外还可以对静态数据进行打包储存。在实施动态GPS RTK测量作业前，首先要对测定的区域进行实地考察，根据地质勘查测量的基本要求完成相应的内业准备工作，并建立动态GPS RTK测量项目属性[2]。动态GPS RTK测量作业主要是在空间直角坐标系中完成，利用GPS技术构建测量控制区域。对于外业数据的测量而言，只需要完成对中、整平等基本操作即可。而对于内业数据的采集与处理需要通过属性的建立、基线向量的计算等操作完成。测量项目属性包括对项目的名称、坐标的选择、坐标表单位以及错误报告提醒方式等[3]。其中，影响测量结果最关键的属性为坐标的选择。本文设定的坐标选择标准为：当地质地貌长度变形超过1.5cm/km时，可以采取投影在任意平面直角坐标系当中；当地质地貌长度变形不超过1.5cm/km时，可以采用高斯正形投影的方式，构建平面直角坐标系。

对于长度投影变形的计算可根据地面实际测量的边长计算出参考物的变形影响，其公式可表示为：

公式中，l表示为长度投影变形后的边长；Gm表示为超出实际参考物的平均高程；r表示为参考物截弧上的曲率半径。通过公式可以看出，地面实际测量的长度到参考物球体上的长度总是缩短的，因此长度投影变形后的边长与平均高程之间存在正比例关系，随着平均高程的增加长度投影变形后的边长也逐渐增加。

为了方便后续的测量工作，要求通过控制点坐标直接反算出的边长与实际测量的边长长度应该保持一致。在满足上述条件下，采用平面直角坐标系方式完成对测量项目中所有参数属性的建立。当其长度投影不能够满足测量作业的精度要求时，为了使本文测量方法更加方便，在完成地质独立的坐标系投影时应尽可能采用抵偿高程面，并设置抵偿高程面上的长度投影变形数值为0。

1.2 基于动态GPS RTK技术的地质测量数据采集

基于动态GPS RTK技术的地质测量数据采集，其一是求解初始的整周模糊度，其二时利用地质测量的基准站与流动站的相互连接实现数据的传输，其三是选择出正确的坐标转换参数。

根据本文上述建立的动态GPS RTK地质测量项目属性完成对样品的数据采集，样品的基准站数据采样频率为5s～7s一次，样品的流动站数据采样频率为2s～4s一次。通常情况下，当达到高度角为15°时，完成样本采集。

图1为动态GPS RTK单点定位原理示意图。

图1 动态GPS RTK单点定位原理示意图

在建立坐标转换参数的情况下，通过四种不同位置上的卫星完成对该测定点的定位，并将四个点的横、纵、空间坐标数值求解平均值，完成对该测定点的坐标测定。

若在没有建立坐标转换参数的情况下，通过已知的控制点资料对测区进行均匀的分布控制。同时，在控制过程中应当尽可能避免出现一端向另一端无限制的外推现象。

地质测量区域内的控制点坐标是通过动态GPS RTK技术测定完成的，并且测量结果中既包括测定区域内部的独立坐标系坐标，又包括动态的GPS RTK作业控制网无约束平差坐标。因此通过利用同一控制点的两种坐标完成对测量参数的转换，最终求解出相应的地质测量参数。

图2 对照组与实验组实验结果对比

2 实验论证分析

选用某地区矿山地形图作为实验测量项目对象，利用已知的地质特征信息作为实验标准，为了保证本文实验的客观性，将本文设计的测定方法与传统测定方法进行对比实验，完成对本文测定方法测量作业效率的验证。

2.1 实验准备

首先利用传统测定方法对该矿山的地质地貌中的各参数进行测量，并将实验过程中产生的数据信息进行记录，将其设置为对照组。其次，利用本文提出的地质测量中动态GPS RTK测量作业方式对该矿山的地质地貌中的各个参数进行测量，并同样将数据进行记录，将其设置为实验组。将记录的两组数据结果与该矿山实际地质地貌参数进行比较，对比两组方法在完成标准参数测量的作业效率。

2.2 实验结果及分析

通过本文上述实验准备，完成对比实验。将实验组、对照组与标准参数比较的结果绘制成如图2所示的实验对比曲线图。（图2）。根据图2中的两条曲线可以看出，实验组的测量作业效率明显高于对照组。因此，通过本文建立的对比实验可以证明，本文将动态GPS RTK测量技术结合到地质测量作业中能够有效提高测量作业的效率，同时在一定程度上也证明了该方法的定位精准度更高。动态GPS RTK测量技术中测量的精度可以达到厘米级以上，因此，更能够满足于实际矿山企业对地质勘查工作的质量要求。