王小春

(中石化華東油氣分公司石油勘探開發(fā)研究院,江蘇 揚州 225000)

GPS-RTK技術(shù)在地質(zhì)勘察測繪中的應(yīng)用研究

王小春

(中石化華東油氣分公司石油勘探開發(fā)研究院,江蘇 揚州 225000)

隨著科學(xué)技術(shù)的進步,GPS-RTK測繪技術(shù)逐漸成熟,為地質(zhì)勘探工作的展開和地質(zhì)勘察工作質(zhì)量和效率的提高起到了極大的促進作用.GPS-RTK技術(shù)是一種應(yīng)用較廣泛的測繪技術(shù),與其他測繪技術(shù)相比,它具有高效、準(zhǔn)確、自動化程度高、誤差小、測繪成果統(tǒng)一明了的特點,且GPS-RTK測繪技術(shù)受時間、空間等因素的限制較小,因此,是一種較為先進的地質(zhì)勘察測繪技術(shù).主要就GPS-RTK測繪技術(shù)在地質(zhì)勘察測繪中的應(yīng)用進行了淺析.

地質(zhì)勘察;測繪技術(shù);GPS-RTK;載波相位差分技術(shù)

1 GPS-RTK測繪技術(shù)概述

RTK技術(shù)的應(yīng)用為GPS測繪提供了更先進的測繪方法.RTK技術(shù)全程載波相位差分技術(shù),其本質(zhì)上是對兩個測量站載波相位觀測量的差分進行實時處理的測繪方法.將基準(zhǔn)站采集的載波相位發(fā)給測繪人員的接收機,接收自動處理相位分差進行坐標(biāo)計算,從而實現(xiàn)準(zhǔn)確、誤差相對較小的測繪.這是一種新型的GPS測繪方法,與以往的GPS測繪方法相比,能夠在野外環(huán)境下實時得到厘米級定位精度,而不需要進行靜態(tài)、快速靜態(tài)、動態(tài)測量的事后解算.因此,RTK技術(shù)采用了載波相位動態(tài)實時差分方法進行差分實時解算,從而實現(xiàn)了GPS測繪過程中的實時、自動化解算,因此,其又被稱為GPS在測繪應(yīng)用中的重大里程碑,對戶外測繪作業(yè)的效率和質(zhì)量的提升起到了極大的促進作用.

2 實例分析

2.1 調(diào)查區(qū)域

地質(zhì)勘探的項目區(qū)域選定為面積約為1.1 km2的低山平原地區(qū),該地區(qū)交通便利,低山中心區(qū)域有礦井分布.海拔最高區(qū)位于礦區(qū)附近,河床平均海拔188 m.大體上呈現(xiàn)V形谷,具備一定的侵蝕構(gòu)造特征.坡面特征相對復(fù)雜,約25°地面坡度.

2.2 測繪點選擇

使用DOO1、DOO2、XTL-1三個控制點,將GPS點埋設(shè)在地雷區(qū)域之外.將DOO2控制點設(shè)置為基站,每個控制點的大地坐標(biāo)系WGS84高的國家的測量,通過DOO1、DOO2計算解決XTL-1點的轉(zhuǎn)換參數(shù)與礦山加密解決方案,從而計算X01~X014共計14個點的坐標(biāo).具體操作按照地質(zhì)礦勘查測量規(guī)范進行.

2.3 地質(zhì)勘察測繪

確定挖溝端點后采用地質(zhì)人員用的計量原則進行勘察測繪.嚴(yán)格按照測繪程序完成第一次測繪、第二次測繪、第三次測繪流程.將勘察設(shè)計坐標(biāo)中確定的2個控制點作為圖根點,同時,建立總臺用于指揮和控制具體的勘察測繪工作.

3 應(yīng)用體會

3.1 GPS-RTK勘察測繪技術(shù)的優(yōu)勢

3.1.1 效率問題

與傳統(tǒng)測繪技術(shù)相比,GPS-RTK勘察測繪技術(shù)在觀測效率上有了明顯提升.對測繪區(qū)域的調(diào)查完成后(一般為測量區(qū)域半徑2 km范圍),能以較少的控制點實現(xiàn)全區(qū)域觀測,而傳統(tǒng)測繪方法對控制點的需求量較多,且需要進行大量的測繪,觀察站的不斷移動需要將測量儀器進行同步轉(zhuǎn)移.而GPS-RTK勘察測繪技術(shù)僅需要個位數(shù)控制點,同時,在一般電磁環(huán)境下運行速度較快,且不需頻繁搬運觀測設(shè)備,勞動強度相對較低,在工作量相對較小的前提下,能夠節(jié)約測繪的總體成本,提高了勘察測繪的效率.

3.1.2 精度問題

與傳統(tǒng)測繪技術(shù)相比,GPS-RTK勘察測繪技術(shù)在測量精度上同樣能夠保證測繪精度到厘米級標(biāo)準(zhǔn),同等條件下,即基本作業(yè)環(huán)境相同的情況下,只要在控制點的觀測范圍內(nèi),平精度和高程觀測結(jié)果均可達到厘米級標(biāo)準(zhǔn).但與傳統(tǒng)勘察測繪技術(shù)相比,GPS-RTK測繪不需通過大量的觀測數(shù)據(jù)進行反復(fù)解算,在設(shè)備支持下可自動化地得到厘米級觀測結(jié)果.

3.1.3 操作條件

GPS-RTK勘察測繪技術(shù)較常規(guī)測繪技術(shù)相比,對光學(xué)視線的需求降低,只要觀測點與被觀測區(qū)域之間處于"電磁波通過視覺"狀態(tài)即可完成測繪,這與其使用載波相位分差為勘察測繪基礎(chǔ)數(shù)據(jù)有關(guān).因此,較傳統(tǒng)測繪技術(shù)GPS-RTK勘察測繪技術(shù)具有無比的優(yōu)越性,對天氣條件、能見度情況、光線情況、季節(jié)因素等條件的要求較低,且能適應(yīng)大部分傳統(tǒng)測繪技術(shù)無法作業(yè)的野外環(huán)境.只要保證載波相位分差數(shù)據(jù)的有效收發(fā),即可在短時間內(nèi)實現(xiàn)高精度定位與測繪作業(yè).

3.1.4 使用方便

GPS-RTK勘察測繪技術(shù)使用方便,不需要大量的前期工作進行鋪墊,只要簡單地設(shè)置觀測點和總基站,單次測量得到的結(jié)果就與其他勘察測繪方法得到的觀測結(jié)果基本吻合.且GPS-RTK勘察測繪技術(shù)所應(yīng)用的設(shè)備能夠快速、有效地與計算機設(shè)備、其他測量儀器進行溝通,設(shè)置、操作和使用極為方便.

3.1.5 其他優(yōu)勢

GPS-RTK勘察測繪技術(shù)能夠?qū)⒒鶞?zhǔn)站采集的載波相位發(fā)給測繪人員的接收機,接受自動處理相位分差進行坐標(biāo)計算,從而實現(xiàn)準(zhǔn)確、誤差相對較小的測繪.這一過程相對封閉,自動化程度較高,無需人工干預(yù)即可完成各種繪圖,對輔助測量作業(yè)的需求較低,同時,能夠避免人為誤差的產(chǎn)生,工作的精度較高、自動化程度較高、集成化特征較明顯.

3.2 GPS-RTK勘察測繪技術(shù)存在的不足

3.2.1 衛(wèi)星狀況限制

與傳統(tǒng)的測繪技術(shù)相比,人為測繪的作業(yè)量減少,測繪精度和測繪效率明顯提升的同時,GPS-RTK勘察測繪技術(shù)對衛(wèi)星信號的依賴程度明顯提高.很多地區(qū)衛(wèi)星信號不穩(wěn)定或尚未實現(xiàn)GPS信號覆蓋,在這些區(qū)域GPS-RTK勘察測繪技術(shù)的應(yīng)用較為困難,即使能夠勉強應(yīng)用,在衛(wèi)星狀況不穩(wěn)定的情況下,觀測結(jié)果的準(zhǔn)確性和精度將無法保證.

3.2.2 天空環(huán)境限制

雖然GPS-RTK勘察測繪技術(shù)基本不受天氣情況、季節(jié)的限制,但對天空條件的要求較高--當(dāng)電離層干擾較強或共享衛(wèi)星數(shù)量較低時,測繪初始化的時間較長,且觀測精度較低,準(zhǔn)確性也無法保證.就一天中的各時間段而言,正午時由于陽關(guān)直射電離層干擾較強,而11:00之前與15:00之后電離層干擾較弱,因此,在這2個時間段內(nèi)更適合應(yīng)用GPS-RTK勘察測繪技術(shù)進行觀測.

3.2.3 數(shù)據(jù)傳輸限制

GPS-RTK勘察測繪技術(shù)的關(guān)鍵在于從不同的觀測點進行觀測,并對載波相位差分進行采集和自動解算,而數(shù)據(jù)采集的過程是通過無線電信號來實現(xiàn)的,即使用短距離無線電通訊的方式進行信息從觀測點到基站的傳輸.如果有高大建筑或磁場干擾,信號傳遞容易出現(xiàn)偏差,導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失或數(shù)據(jù)無法準(zhǔn)確傳輸.通常采用的無線電信號傳輸是短波形式的,這類電磁波隨距離的增加會呈現(xiàn)明顯的衰減趨勢,因此,GPS-RTK技術(shù)暫時無法應(yīng)用于作業(yè)半徑過長的區(qū)域勘察測繪,一般作業(yè)的可行性半徑為2 km.

[1]付敏.淺析GPS測繪新技術(shù)在建筑工程項目中的運用[J].價值工程,2014(18).

[2]王鵬.基于工程測繪中GPS測繪技術(shù)的研究[J].中國科技縱橫,2014(22).

〔編輯:張思楠〕

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10.15913/j.cnki.kjycx.2017.22.116

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