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GPS-RTK技术在地质测绘中的应用分析潘尔仁

发表时间：2020/6/19 来源：《基层建设》2020年第5期作者：潘尔仁

[导读] 摘要：国民经济的快速发展与科学技术的不断进步，特别是日趋成熟的GPS-RTK技术在地质勘察测绘中的应用，使我国的地质勘察工作取得了丰富的经验。

        云南地质工程第二勘察院云南省昆明市 650217
        摘要：国民经济的快速发展与科学技术的不断进步，特别是日趋成熟的GPS-RTK技术在地质勘察测绘中的应用，使我国的地质勘察工作取得了丰富的经验。GPS-RTK技术是GPS技术的一个全新突破，其效率高、精度高，具有性能好、全天候等明显的优点，极大程度地弥补了常规测绘技术中时间、空间的限制，大大地提升了地质勘察测绘的质量与效率，对现代地质勘察测绘领域的发展有着十分重要的意义。
        关键词：GPS-RTK技术；地质测绘；应用分析
        引言
        目前，测绘技术可谓是日新月异，CORS和无人机低空摄影测量技术也深受各作业单位欢迎，但是也不是所有测区都适合，也不是所有测区都能顺利实施这两类先进技术，在云南很多测区依旧需要针对性地灵活运用各种测绘技术，方能顺利完成大比例尺数字地形图测绘。自全站仪问世并投入测绘项目后，迅速取代了传统的平板仪、经纬仪，伴随着各类测图软件的开发和投产使用，测图模式也由传统手工测图模式转化为数字测图模式，RTK出现以后，RTK数字测图又迅速变成了测绘工作者首选的测绘方法，但是至今都没有完全取代全站仪，这说明RTK也不是所向披靡、无所不能的，在云南这样地况地貌复杂，南低北高、相差6600m、山高谷深、河流纵横、沟壑纵横、植被高而密集的地方，很多测区需要将全站仪和RTK两种手段有效地结合在一起，合理组织，方能起到保质增效的效果。
        1 GPS-RTK技术概念
        RTK英文全名Real-timekinematic，是实时动态差分技术[2]。在传统的测绘工程中，测量结果需要经过计算才可以使用。通过RTK技术，工作人员可以在室外直接获得精确的测量数据。目前该技术在地理绘图、工程建设过程中被广泛应用，属于GPS应用的重要标志。例如三峡工程、南水北调工程，均是借助GPS-RTK技术对工程进行实时测图和放样，并通过卫星摄影、航空摄影的方式完成对工程的进度管理，同时结合通信技术进行监控[1]。GPS-RTK技术测绘模式主要基于载波相位观测值构建实时动态定位的系统，RTK技术的实地放样可以化简勘测定界的流程，在输电线、铁路、公路等工程中被广泛应用。
        2 GPS-RTK的优势
        2.1GPS-RTK技术的测绘效率高
        主要体现在以下方面：（1）该技术适用于一些复杂的特殊地形，这是传统测绘技术无法实现的，而且在一般的地形测绘中，GPS-RTK技术可以一次性测量半径为5KM的区域，测量范围较大[2]；（2）传统的测绘技术在实际应用中需要大量的人力，且测绘效率较低，而GPS-RTK技术只需要1个技术人员即可完成相关操作，不仅有效降低了人力消耗，而且大大提升了测量效率。
        2.2对作业的环境要求低
        RTK技术主要是利用电磁波，因此不需要光穿通视，只需要电磁波能接通。传统的测绘技术要求将光学综合作为一种条件，自然条件如气候、视觉条件、气象条件、地形等对传统测量的实施都有着很大的影响。
        2.3测绘成本低
        目前，我国高性能的国产GNSS测量终端设备一般约为2万元，该设备通过CORS差分服务可以实现实时差分测量，最终确保测绘结果达到厘米级精度。而对于CORS差分服务，目前我国有2种方式获取，其中一种是直接向当地地理信息部门申请，但是由于流程过于烦琐，会影响测绘效率；另一种是购买北斗地基增强系统CORS服务，购买门槛相对较低，只需实名认证即可，而且信号覆盖范围广泛，测绘效率和精度较高。
        2.4可全天候待工
        电磁波是RTK技术主要的信息传输及测量的媒介，一般来说，只要是被测区域有电磁波的存在，就可以利用RTK技术进行测量。与传统的光学透视测量方法相比，它受环境的影响较小。GPS-RTK技术就算在气候条件不佳的情况下，比如能见度低、气温寒冷或者是季节变化快的情况下，都不会受到明显的影响，均可以准确地进行测量。
        2.5勘察操作简单
        GPS-RTK技术的操作相对来说是比较简单的，相关人员在测绘的时候只需要简单的设置相关的精度，就可以在测量的时候准确的得到地区的地质情况与坐标。
        3 GPS-RTK测量技术在地质勘察中的应用
        3.1 地形测量
        地形测量是利用测量仪器对地面特征点和地物的平面位置及高程进行测定，并按一定比例缩小，用符号和注记绘制成地形图的工作。传统的全站仪测量方法受通视条件的影响，仪器需要经常搬站，这种方法耗费大量的人力。而采用GPS-RTK 测量，只需设置好测区的转换参数，可以多人分区同时进行测量工作，不受通视条件的影响，大大提高了工作效率。

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        3.2 地质填图
        地质勘察工程需要进行地质填图，就是运用地质学的理论和方法，在勘察区对矿产的自然露头和地质点及重要的井、泉等进行观测、研究，并编制成各种地质图、表和文字的全部综合性的工作[3]。传统的测量方法是采用 GPS 进行静态观测，每个待测点需观测较长时间，且待测点分布不均，测量工作费时、费力。采用 GPS-RTK 技术进行地质填图，只需要在合适的位置设置基准站，就可以对较大区域进行施测，测量人员只需乘坐交通工具携带流动站即可对多个待测目标进行施测，并且能够实时采集坐标，工作效率大大提高。
        3.3 勘探线剖面测量
        在地质矿产勘察中，为了工程的布置往往要布设勘探线。勘探线剖面测量是根据地质人员在实地或图上确定的勘探线的位置和方向，将勘探基线的端点和勘探线基点测设于实地。传统的方法是在控制点上安置全站仪，将需放样点的坐标输入全站仪，利用放样功能进行布设，受通视条件和控制点数量的影响，测量的工作量增加。采用 GPS-RTK 的放样功能进行布设，则不受通视条件和控制点数量的影响，减少了人工干预和出错的机会。
        4提高测量工程中GPS－RTK应用有效性的措施
        4.1前期准备
        测量工作涉及的内容较多，操作程序复杂，为了提升测量结果的准确性，需要将GPS-RTK技术与全站仪进行结合应用，首先需要做好前期准备工作，主要包括以下工作[4]：（1）掌握GPS-RTK联合全站仪测量流程，即管理人员需要根据实际情况制定科学合理的测绘流程，然后根据流程开展后续测量工作，通常的测量流程包括资料收集、首级控制测量、图根控制测量、外业数据采集、内业数据处理和测绘成果整体输出等。（2）测量前，需要做好实际勘察工作。通常情况下，勘察工作包括测区的地理位置、经纬度、区域面积、行政区范围以及地形地貌等，根据勘察结果制定测量方案，以确保方案制定的科学合理性。（3）在GPS联合全站仪地籍测绘开始之前，应对各测绘仪器的参数进行调整，确定平面坐标系统、控制网布置以及高程测量控制网。
        4.2强化测量技术水平
        因GPS－RTK测量技术在实际应用中具有较大难度，因而一部分测量人员难以全面掌握相关技术，这就要求需加强测量人员技术培训工作，可以聘请一些业内较为权威的技术人员与专家为测量人员开展培训，旨在进一步提高测量人员对于GPS－RTK测量技术的掌握。培训过程中还包括研究与推广新型的测量技术，从而确保测量人员能够更好地掌握关于GPS－RTK测量技术的具体要点。除此之外，还要明确测量人员的具体职责，通过奖惩机制的建立来提高测量人员工作的积极性，充分发挥其主观能动性。
        4.3设备管理
        设备管理在测量工程开展过程中具有非常重要的作用。我国的工程具有现代化特点，因而需要充分地利用各种网络技术与计算机技术，以此来不断地提高GPS－RTK测量水平。相关人员还需要进一步加强测量设备管理工作，通过制定科学完善的设备管理办法及措施，构建相关的管理体系来确保测量设备能够实现高效的应用，并针对存在的问题开展有针对性的措施予以解决[5]。如设备人员在使用相关设备前，需要对其进行仔细校对工作，测量工作完成后需要在第一时间进行维护工作，一旦发现任何问题，均需要立刻对其开展维修。
        4.4全站仪与GPS-RTK的有效结合
        首先用GPS静态模式完成了首级控制网（四等GPS控制网）的观测，然后以《全球定位系统城市测量技术规程》为依据，在首级控制网下以二级GPS控制网进行加密控制，二级控制网平均边长在800m左右，以快速静态GPS模式完成了加密控制网的观测。待控制网解算完成后，进入测图阶段，考虑到工作人员大多为才毕业的实习生，所以由一位测图经验丰富的工程师负责总指挥。
        结束语
        数字测图的模式和方法有很多种，如果能根据测区的实际情况、技术力量的情况、单位设备配备的情况灵活应用各种模式的组合，扬长避短，肯定能起到事半功倍的效果。在像云南这样地况地貌复杂，山高谷深，沟壑纵横的区域，灵活运用全站仪联合GPS-RTK模式进行大比例尺数字地形图测绘可以高效而可靠地完成任务，是非常值得推广的，特别是一些小型测量项目，就更加适用了。
        参考文献
        [1]蔡景学,禹永林.测绘技术在地质勘察中的运用经验分析[J].智能城市,2018,4(24):56-57.
        [2]郭鑫.GPSRTK在城镇地籍测量中的应用[J].建材与装饰,2018(52):200-201.
        [3]赵晋帅.GPSRTK技术在滑坡动态实时变形监测中的应用[J].山西大同大学学报(自然科学版),2018,34(06):72-74.
        [4]陈坦.GPS-RTK技术在矿山测量中的技术应用浅析[J].世界有色金属,2018(19):29-30.
        [5]高洁纯,张军.GPS-RTK测量系统性误差修正方法研究[J].资源信息与工程,2018,33(06):120-121.
        作者简介
        潘尔仁（1976年-），云南禄劝，大学本科学历，从事工程测绘、工程监测、3S应用与研究。