GPS和RTK技术在水工环地质调查中的应用探讨

许明保，刘永刚

（山东省煤田地质局第四勘探队，山东 潍坊 261206）

水工环地质调查工作直接影响着我国人民的日常生活及生产活动，做好水工环地质调查工作，不仅能够促进社会经济的稳定发展，也可以对国内的生态环境进行有效保护，实现经济与环境的协调发展。目前水工环地质调查工作积累了一定的经验，但是在应用现代化技术手段方面存在一定不足，需要加强对GPS、RTK等先进技术的研究，促进GPS和RKT技术在水工环地质调查工作中的有效应用[1]。通过深入分析GPS和RTK技术在水工环地质调查中的应用，有利于提出一些可靠的参考依据，实现对水工环地质调查的不断改进。由此可见，本文围绕“GPS和RTK技术在水工环地质调查中的应用”进行分析探讨价值意义显著。

1 GPS和RTK技术在水工环地质调查中的应用原理及优势分析

1.1 GPS和RTK技术在水工环地质调查中的应用原理

1.1.1 GPS技术的应用原理

随着技术研究不断深入，GPS技术已经成为一种比较成熟的科学技术，可以将其应用到多个行业，从不同的方位进行定位和勘测，且该技术体现出较高的可靠性及精确性，能够保证勘测工作的高效进行。就当前情况来看，GPS已经被应用到地质勘测、民用航空、交通运输、军事国防等各个领域，且取得了较好的应用效果，能够为群众的生活和工作带来诸多便利，比如百度导航、高德导航等等，可以帮助群众快速获取自身的位置，帮助群众规划自身的出行路线，这些都能够体现出GPS技术在改善我国人民生活质量方面的积极作用。通过深入分析GPS技术的应用过程，其应用原理就是利用卫星进行信息的传输，可以及时将相关的信息数据传递给用户，之后利用计算机进行数据处理，进而得到准确的三维位置等重要数据[2]。

1.1.2 RTK技术的应用原理

除了GPS技术在水工环地质调查中的作用，也要认识到RTK具有的重要价值，可以对工作的效率进行提升，减少勘测人员的工作量。在应用RTK技术的时候，其主要原理就是将载波相位观测数据作为依据，帮助工作人员顺利进行地质勘测，借助GPS和数据传输技术进行准确测量。具体来讲，GPS与RTK技术是相互促进的，需要把握好两者的关系，使其能够更好地服务于勘测工作。在应用RTK技术的时候，要求工作人员从软件系统的操作、信息数据的传输、GPS接收等多个部分开展工作。对于软件系统的操作，必须选择呢观测基准站的位置进行接收机的设置，以便能够与卫星进行连续有效的观测，利用无线通信技术对采集获得的信息数据进行传输，而接收信息数据的一方则要对这些数据进行有效处理和分析，做出正确的判断，确保勘测工作的质量，降低勘测工作的时间成本。

1.2 GPS和RTK技术在水工环地质调查中的应用优势

1.2.1 提高工作精确度

在水工环地质调查中应用GPS和RTK技术，可以将其与计算机技术有效衔接，使得工作的精确度得以提升。而在传统的水工环地质调查工作时，普遍都是以人工的方法对信息数据进行处理，经常出现计算出错、核对失误等问题，若是能够将GPS和RTK技术的优势发挥出来，则可以有效解决这一问题[3]。在应用GPS和RTK技术的情况下，无论是平面精度，或是高程精度，都能够达到厘米级的计算状态，可以消除5km范围内勘测计算的失误，获得准确的计算结果。

1.2.2 提高作业效率

将GPS和RTK技术应用到水工环地质调查工作中，可以带来传统工作模式不具备的效果，使得工作的整体效率得以提升，减少资源的浪费。我国地质的形式和条件比较复杂，在水工环地质调查中应用GPS和RTK技术，仅仅1次或2次就能够完成10km以内的勘测工作，还可以保证勘测的质量。通过分析数据可知，在水工环地质调查中应用GPS和RTK技术，可以将控制点的数量保持在最低程度，能够减少成本投入，减少设备仪器搬运的次数，使得工作人员的工作强度得以降低，整个工作过程的操作也更加方便。在传统的地质勘测工作时，普遍需要大量的人员配合，但是GPS和RTK技术能够解决这一问题，可以由单人完成某个放样点的测量工作，还可以加快工作的速度，使水工环地质勘测工作的整体效率得以提升。

1.2.3 提高自动化程度

在水工环地质调查中应用GPS和RTK技术，可以进一步提高勘测工作的自动化程度，体现出较强的集成效果[4]。在传统的勘测工作中，普遍存在技术方面的限制，部分测量技术不符合测绘外业工作的需要，而GPS和RTK技术能够突破这些限制，摆脱技术范围和行业的局限性，能够在任意范围的测绘外业工作中得到有效应用，整个技术应用中体现出较强的一体化操作特点，能够根据中心站的基础设备，对自身的运作流程进行优化，方便对水工环地质情况进行全面有效的测绘。在应用GPS和RTK技术的情况下，可以减少一些人工步骤，防止因人为的因素造成数据误差，从而提高水工环地质调查工作的精确性。

2 GPS和RTK技术在水工环地质调查中的具体应用分析

2.1 GPS和RTK应用于环境污染的检测

在水工环地质调查工作时，可以将GPS和RTK技术应用与使用的集装箱相结合，以便能够获得可靠的实验数据，若是需要检测的区域存在可能被污染的趋势，或是并未出现污染的情况，可以利用GPS和RTK等技术对潜水面的污染物进行探测，了解潜水面存在的悬浮颗粒物。在污染物处于饱和的状态下，那么潜水面的探测工作也就无法进行，但是可以获得准确的水工环地质数据。例如：在环境污染检测工作中应用GPS和RTK技术，该地区的地层由石灰岩构成，附近纤维厂生产中存在大量的化学污水，这些化学污水的管理存在问题，造成了化学原料的泄漏，使得附近的地质环境受到污染，其污染物以硝化纤维为主。为保证工作人员能够充分了解调查区域内的水质环境，对地表水、潜水面等区域的硝化纤维含量进行准确测量，可以选择雷达在井下进行钻孔作业，钻出6个深度为50m的孔和15个深度为30m的孔，之后对相关的信息数据进行收集和整理，利用“HK叠加法”完成三维数据图的绘制。同时，需要采用图像进行核心的重建，保持10m以内的探测深度，在开挖中应充分利用后续污染点的硝化纤维，彻底消除地质环境造成的污染问题。通过实际的技术应用可知，GPS和RTK在水工环地质调查中体现出较高的探测效果，应加强对该技术的研究和应用[5]。

2.2 GPS和RTK应用于区域水文雷达数据观测中

在区域水文雷达数据观测工作的时候，可以充分利用GPS和RTK技术，无论是地质主体结构，或是其结构的特征，都将影响到雷达的响应，体现出一定的特征作用。这些特征效应即常说的雷达相位图元素。在GPS技术得到广泛应用的背景下，专业的地质研究所应用GPS技术对多个测试地点进行了测量和研究，对GPS的特性及水文地质目标不同的成像可能性进行评估，其研究结果将沉积环境不同的情况下雷达相图要素的特征揭示出来，可以为水文地质序列位置的确定提供充分有效的支持。

2.3 GPS和RTK应用于冻土安全检查中

目前GPS和RTK技术在冻土安全检查中体现出较高的价值，比如在南极考察活动中，科研人员在进行勘探工作的时候，发现地下冰层的0.3m到0.5m的地方存在融化坑，使得勘探工作受到一定的影响。为解决这一问题，科研人员采用GPS和RTK技术进行了站点的调查，通过对探测的绕射波结构进行分析，对其他信息进行研究，发现在地下3.5m的地方存在含有散水的冰层，其含有的水的数量相对较少[6]。

2.4 GPS和RTK应用于碳氢污染物的检测

与其他技术手段相比，GPS和RTK技术体现出不同的优势，使得GPS和RTK技术在水工环地质调查领域得到了广泛应用。比如在野外勘察工作的时候，可以充分利用GPS和RTK技术，能够降低外部因素产生的影响，且体现出时间成本少、数据精确性高等优势[7，8]。为展现出GPS和RTK技术的优势，某个从业者对长方体的集装箱进行实验，根据实验结果进行分析可知，各项参数与理论上的要求相符。将GPS和RTK技术应用于碳氢污染物探测中，将试验系统的数据参数作为依据，对雷达的响应时间和水文参数形成的对比处理模式进行分析，得出以下结论：污染物达到饱和的时候，利用GPS和RTK难以对潜水面的污染情况进行有效探测，但是在相邻区域并不存在污染的时候，可以获得准确的探测结果。通过这一试验能够帮助工作人员对砂质的土壤状况进行有效探测。

3 结语

综上所述，随着我国社会经济的快速发展，生态环境问题受到高度重视，为此就必须严格做好水工环地质调查工作，以便能够采取具有针对性的措施进行处理，促进经济与环境的协调发展。而GPS和RTK技术在水工环地质调查工作中体现出较大的优势，可以提高工作精确度、提高作业效率、提高工作自动化程度，应加强对GPS和RTK技术的应用研究，将其合理应用到水工环地质调查中，从而有效提升水工环地质调查工作的效率及质量，进一步为我国地质勘查测绘整体工程项目工作质量效益的提升奠定夯实的基础。