GPSRTK在地质测量中的应用

GPSRTK在地质测量中的应用

李明志

嫩江县国土资源局黑龙江省嫩江县161439

摘要：GPSRTK这一借助GPS的相关功能来对实际的测量工作进行实时动态的测量，能够做到测量工作的高效化，精确化。但是，如何在测量工作中更好的发挥GPSRTK这一技术的作用，如何扩大其应用领域都是我们所要研究的课题，接下来，笔者就GPSRTK在测量工作中的应用进行了相关的分析研究。

关键词：GPSRTK技术；地质测量；应用

前言

在矿区的工程测量中，由于RTK能够实时的提供测站点在指定坐标系中的三维定点结果，各种机型都有坐标放样的功能，使得测量数据更为精准。

一、GPS-RTK技术的概述

GlobalPositioningSystem简称GPS。GPS研制于上世纪的70年代，是由美国陆海空三军联合研制的新一代卫星定位系统。GPS-RTK测量技术是一种在载波相位观测值的基础上而建立的实时动态定位系统。整个系统主要由基准站接收机；移动站接收机；数据链组成。基准站接收机通常是建立在已知坐标的参考点上，如果五已知坐标，可选择地势较高地区，连续接收所有可视GPS卫星信号，并将测站的坐标、观测值、卫星跟踪状态及接收机工作状态通过数据链发送出去，移动站接收机在跟踪gps卫星信号的同时接收来自基准站的数据，通过ｏｔｆ（ｏｎｔｈｅｆｌｙ）算法快速求解载波相位整周模糊度，通过相对定位模型获取所在点相对于基准点的坐标和精度指标。随着测绘技术的发展，尤其是GPS-RTK技术的广泛应用，给地质勘查工作提供了极大的方便。

二、RTK作业方法的优化

（1）基准站布控：基准站的选择对于RTK测量非常重要，它将直接影响到流动站的施测精度和测量速度，RTK的基准站应布设在RTK有效测区中央最高控制点上，以利于接收卫星信号和数据链信号，控制点间距离应小于RTK有效作业半径的2/3倍。为方便RTK测量进行控制检核和避免出现作业盲点，在测区布设控制点时应多布置一些“多余”控制点。

（2）电量：RTK耗电量较大，需要大容量电池电瓶才能保证连续作业，在电力供应缺乏的偏远作业区优其注意电力不足的问题。

（3）“准光学通视”：目前国际测绘领域的RTK，无论是单频和双频RTK系统，都采用UHF电台播发差分信号，为了接收到基准站发射的差分信号，要求基准站和流动站之间的天线必须“准光学通视”。这在沙漠、戈壁、沙滩、岸边、平原等地区的几公里范围内，一般都能顺利进行RTK测量。但在城区和丘陵地带则难以成功实施RTK测量。为了提高各点到基准站的距离，应使其能准光学通视，事先选择测区均匀分布的已有坐标点作为控制点，在其上设置基准站。同时要考虑到基准站上的“净空”，即基准站上空无卫星信号的大面积遮掩和影响RTK数据链通讯的无线电干扰，使用高增益天线及高灵敏度接收机，缩短流动站到基准站的距离，在距离大于4KM时根据工程需要可考虑增设中继站，以及提高流动站、基准站天线的架设高度。以保证成果精度。

（4）选择作业时段：白天中午，受电离层干扰大，共用卫星数少，常接受不到5颗卫星，因而初始化时间长甚至不能初始化，也就无法进行测量。我们做过试验，在同样的条件和同样的地点上进行RTK测量，上午11点之前和下午3点之后，RTK测量结果准而快，而中午时分，很难进行RTK测量。所以要早出工，晚收工。尽量避开中午时段，而且夜间作业精度优于白天。

（5）高程异常问题：RTK作业模式要求高程的转换必须精确，但我国现有的高程异常图在有些地区，尤其是山区，存在较大误差，在有些地区还是空白，这就使得将GPS大地高程转换至海拔高程的工作变得相当困难，精度也不均匀。

三、GPS-RTK技术在地质勘探工程测量中的应用

RTK技术的关键在于数据处理技术和数据传输技术，RTK定位时要求基准站接收机实时地把观测数据（伪距观测值，相位观测值）及已知数据传输给流动站接收机。GPS-RTK技术主要用于控制测量、地形测量、工程点布设等；在工作中，我们利用了RTK无需点间通视、观测时间短、定位精度高的特点，改变了过去传统作业模式，在短时间内，完成了各项生产任务。

3.1控制测量

在测区内收集控制点和测区实际情况的资料，布设GPS控制网。GPS控制网的布测分为：选点埋石、观测、数据处理三步。

1）选点埋石

按《全球定位系统（GPS）测量规范》GB/T18314-2001的要求先在图上设计，然后到实地踏勘、埋石。

2）观测

至少采用3台以上GPS接收机进行同步观测，要求平面：±（3mm+1ppm），高程：±（5mm+2ppm）。观测前做好计划，选择好卫星信号质量好的时段进行观测，要求观测中至少同时跟踪四颗卫星，作业时严格按照规范要求进行。

3）数据处理

采用平差软件对采集的数据进行处理，平差后做好精度统计。

3.2地形测量

传统方法地形测量，先要建立控制网，然后进行碎部测量，最后将测出的地物地貌绘制成图。其工作量大、速度慢，花费的时间长。然而采用实时GPS动态测量，测得碎部点的数据，在室内即可由绘图软件成图。GPS-RTK技术测量地形图的方法如下：

1）GPS基准站的架设

①根据作业区面积、地形地貌和数据链的通讯覆盖范围，选择合适的地方架设GPS基准站。GPS基准站的架设地点要求地势相对较高，周围无高度角超过15°的障碍物和强烈干扰接收卫星信号和反射卫星信号的物体，架设地点应地基坚实牢固，不易被大风所吹动；②选择好位置后架设天线和基准站，接收机天线应精确对中、整平，对中误差不大于5mm；天线量取精度至1mm，接收机和电台天线之间距离小于3m。③正确输入基准站的相关参数，电台频率的选择不应和作业区的其他卫星信号冲突。④在基准站正常工作的情况下，正确设置流动站，选择测量模式、基准参数、转换参数和数据链的通讯频率等，其流动站的设置应与基准站一致。⑤流动站的初始化要在开阔地点进行，作业前应找2个以上GPS控制点，进行参数校正，确保无误后开始施测。

2）数据采集

对所测构筑物要求GPS机必须放到构筑物准确拐点位置上，等到GPS接收机达到固定解之后，再进行测量；要求现场绘制草图，并记录相应编号。在有些遮挡处，GPS接收机无法达到固定解时，利用全站仪进行补测。每天野外测量工作结束后将数据传输到电脑中，用成图软件结合外业草图进行编绘。

3.3工程点的布设测量

利用GPS-RTK定位技术同样可以改进传统的工程点布设的方法，减少野外工作时间，从而达到提高工作效率和提高勘测区工程点位布设精度的目的。布设工程点的步骤如下：第一步，架设GPS基准站、校正检核流动站，校正检核流动站一般选择离布设工程点位较近的GPS控制点进行；第二步，将需要布设的工程点坐标输入到GPS接收机上；第三步，进行工程点的放样工作，利用GPS-RTK的放样功能把工程点布设到实地。每放样一个工程点均在点位上钉上木桩，并当站复测其坐标且将复测成果存入手簿。

四、GPS-RTK在地质勘查中的优点

相对于常规测量来说，RTK用于地质勘查中的优点：

1）提高了工作效率，降低了劳动强度；

2）定位精度高；

3）RTK技术具有实时连续采样、实时数据处理、基准站，流动站之间无需通视等优点。能够实时得到精确地三维坐标、作业简便、迅速、效率高。

结束语

在地质量技术快速发展的今天，在我国经济社会发展进入转型升级的关键时期，在地质测量中应用GPS-RTK技术可提高测量数据的准确性，以及测量作业的效率。但是在实践中，由于RTK测量技术的实施会受到卫星信号、接收机状态、测站周围环境及仪器操作的影响，因此在作业中，技术人员要根据RTK技术的特点及测区状况，采取有效措施，严格按操作规程作业，并加强成果的复核，以确保RTK成果的精确性和可靠性。随着科学技术的不断发展，GPS-RTK技术一定会不断的进步。

参考文献

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[2]利用GPSRTK测定建筑物墙角点方法研究[J].左顺平.科技与企业.2014（24）.

[3]GPSRTK技术在水利工程测绘中的应用浅析[J].林淑晶，姜浩，郑京旭.经纬天地.2017（03）.