关于地质测量中动态GPS-RTK测量作业方式

彭志国

（湖南省煤业集团兴源矿业有限公司伍家冲煤矿，湖南 耒阳 421800）

随着我国各项科技技术的不断向前发展，GPS-RTK技术作为地质勘察和测量工作中的一项新型测量技术，在地质勘测工作中发挥出的工作优势非常明显。由于传统的地质勘察工作，通常情况下都基于控制点的基础之上，使用测角网、测边网、导线网、测角交汇等传统的测量方法来加以开展。传统的测量技术手段在测量点位方面必须要满足相应的通视测量条件，同时在测量工作中经常会受到气象以及时间方面因素的影响。因此，为了有效提高测量工作的精度和效率经常需要砍伐大量的树木，并且在整个勘察时间上相对较长，消耗的经济成本较高并且数据精确度较低。通过GPS-RTK测量技术的有效应用，将RTK动态测量技术与GPS数据传输技术之间进行有效衔接，具有更加实时性、高效化照测量工作优势，并且不会受到充斥条件方面因素的影响。因此，在我国地质测量工作当中应用非常普遍，所发挥出的测量作业优势非常明显，受到了我国相关地质勘测工作单位的充分重视和应用。

1 GPS-RTK测量技术分析

1.1 测量工作原理

GPS-RTK系统主要是通过基准站、流动站以及多个通信系统等环节所构成,其中一个GPS-RTK系统至少需要两个以上的GPS接收机设备作为勘测基准站和流动站，GPS-RTK技术主要是基于载波相位工作原理来获取相应的观测量，属于一种实时差分GPS测量技术.在野外的地质勘测工作中所获取的勘测点为水平精度可以实现厘米级别，主要是将GPS接收机设置在基准站用来观测可见的GPS卫星，同时有效运用无线电接收设备，将收集到的观测数据及时传达到用户站当中来进行分析。用户站方面通过观测站GPS接收机设备，通过无线电接收基准站的观测数据信息，然后对数据进行针对性分析和计算，可以有效获取用户观测站的三维坐标数据以及保证数据的精确度。基准站当中将所接收到的所有卫星信号，通过系统直接传输给流动站/流动站在接收到卫星数据信息的同时，也接收基准站传来的卫星测量数据流动站初始化工作完成之后，将所接收到的基准站信息直接传输到控制器内部，同时将基准站的载波观测信号和自身所收集到的载波信号之间展开差分处理工作，可以有效得出两个基准站之间的基线参数，同时输入相应的测量坐标投影参数以及数据转化参数等，即可实时性获取相应的测量坐标点位,测量原理如图1：

图1 GPS-RTK测量工作原理

1.2 GPS-RTK测量作业流程

1.2.1 业内准备工作

在正式开始进行GPS-RTK外业测量工作之前，需要对工作区域范围内进行全面勘察和分析，根据测量工作特性展开业内准备工作，首先需要有效确定勘测工程名称，有效收集控制点的相关资料。其次，展开外业勘查工作有效判断控制点的基准点位置是否合理。基准站和流动站内部对勘测数据收集速率分别为1～2s、4～5s，勘测高度截止角通常设定为10°。如果坐标转换参数已经确定则可以直接进行使用。在工程放样工作正式开始之前，业内输入需要对放样点的线路以及测量区域对应的设计坐标和方位角等进行确认，为后续的野外勘测作业打下良好的基础[1]。如图2。

图2 GPS-RTK测量工作流程

1.2.2 工作区转化参数计算

GPS-RTK测量技术主要是在WGS-84坐标系当中来加以开展，而地质勘察测量工作属于在独立的坐标体系当中来加以进行，二者之间存在坐标相互转化方面的问题，而GPS-RTK实时性测量工作需要有效结合当地区域的坐标条件，测量区域的坐标转化和定位至关重要。对于大面积的勘测工作区域，相关工作人员需要提前将转化参数进行测定基准站坐标与参数作业可以直接进行使用，相应的转化参数可以在作业工作当中直接进行求解，同时基准站需要设置在通视环境条件更好的位置，同时准确获取单点定位参数坐标，然后流动站通过联测高等级控制点要求转化出相应的测量参数，获取三个以上的已知测量点位。

1.2.3 基准点的设置和测量

为了进一步保证GPS-RTK测量工作的精确度，全面提高地质测量工作效率，对于基准站的设置工作必须要满足以下几个方面测量条件：第一，基准站需要设置在精确坐标的已知点位之上，或者设置在通视条件比较良好的未知点位上。其次，基准站的设置需要尽可能选择在地势较高并且交通更加便利的位置，要保证通视条件更好不存在严重的电磁波干扰区域，以此来有效保证勘测数据传输的准确性和可靠性，如图3。为了有效防止多路径效应对数据信息传输所产生的影响，在基准站到200m范围之内不能存在明显的干扰源，同时周围不存在GPS信号反射源等，为了进一步提高GPS-RTK测量数据的精确度，必须要根据标准的测量技术规范要求来进行操作[2]。

图3 基准点设定

2 GPS-RTK测量技术在地质测量工作中的具体应用

在地质勘察工作过程中，主要的工作任务包含了地形勘测、钻孔点位测量、地质点测量、坑道测量、以及挖槽点测量等多方面工作。通过GPS RTK测量技术的有效应用为地质测量工作带来了更大的便利，和传统的测量技术方法相比，在整个测量速率精度以及经济性上都有了明显的提升，在具体的地质勘测工作中，具体分为以下几个环节技术要点。

2.1 GPS-RTK测量放样

在勘察区域范围内需要充分做好前期的测量和放样工作，基于控制测量技术基础之上，通过使用点校正可以求得相应的测量坐标与转化参数，将基准站设置在通视条件良好，并且周围没有明显的电磁干扰位置之上。当测量工作区域存在5颗以上可见的GPS卫星条件下，同时位置精度强弱度数值不超过6，则可以直接获取固定结只需要5～15s，每一个移动站的测量工作只需要一名工作人员即可完成。在正式开始作业之前需要全面检查，已知道控制点位情况系统确认无误之后，则可以进行后续的放样作业处理，其中重点包含了地形点位、坑道位置测量、工程点位以及剖面勘探等采集工作需要1～10s。GPS-RTK处理工作流程非常简单，通过数据传输系统，可以将外部作业测量所获取的坐标直接下载到计算机系统当中，通过进一步的整理分析和判断之后，可以进行后续的数据分类打印。在放样工作方面GPSRTK技术可以实时性导出相应的导航参数信息，可以给出定位的精确度，同时可以快速找到对应的测量工作点位。如果放点和测量点直接设置在勘探线路上，也可以很快进行上线通过GPSRTK放样处理导航数据信息，不需要通过对讲机来进行人工传送，基于导航视图快速上点和上线使得整个数据信息传输工作效率明显提升。

2.2 野外勘测作业

首先，将工作区域范围内的坐标系转化参数，直接输送到基准站内部GPS接收机实时性动态差分系统当中，然后在基准点位置设置出相应的GPS接收机，设备向接收机输入天线高度和地方坐标参数信息。根据转化参数可以将地方坐标参数信息转化成WGS-84坐标系在此工作当中。基于基准站使用电台发送实时性观测数值，测站坐标数值接收机工作状态以及卫星跟踪状态等。通过流动站接收基准站发来的相关参数数据进一步处理，可以得到该点位的WGS-84的坐标[3]。

2.3 具体应用案例

针对我国某地区一处矿区地质勘查工作进行分析和研究，本次的地质勘察工作总面积大约为11m2。该区域的交通便利位于某个中低山区的中间部位，整个矿区呈V字型沟谷发育形态，最高海拔450m、地势比高350m。矿区构造为侵蚀地形地貌条件坡度为25°以上，属于高山森林区段被大面积的植被所覆盖。

通过GPS-RTK测量技术的应用，将测量工作区域的三个GPS点位设置为已知的控制点，点位设置在矿区的周围基准站设置，在某一个已知点位上控制点，到WGS-84坐标系统大地标高和平面坐标。通过流动站获取相应的测量参数，从而可以得到勘察工作区域范围内的加密控制点坐标参数，测量工作根据地质矿产勘查工作规范要求来加以开展，在整个测量精度和测量方法上均达到了勘察要求。通过对测量工作精度进行检测，使用GPS-RTK测量作业方法，在已知设定的移动站所获取的测量参数数据，对设定的三个点位进行了同步测量，在不同的测量时间段内所对应的特征测量点有效比较特征测量点的参数差值总共检测23个点位。通过使用钢尺量距和全站仪检测工作方法总共检测32个勘测点位，在测量区域的平面与高程精度分别为±0.15m、±0.1m，符合本次地质条件勘察工作的精度要求[4]。

3 结语

综上所述，在地质测量工作过程中，通过动态GPS-RTK测量技术的有效应用，在测量数据信息的收集效率上更高，并且参数数据更加精确充分满足地质测绘工作的相关精度要求，进一步提高野外勘测工作效率，降低地质测量工作的经济成本消耗量，推动我国地质测量工作的快速向前发展。