GPS-RTK技术及其在地质勘探测绘中的应用.pdf

第 4期 2 01 4年 8月 矿 山 测 量 MI NE SURVEYI NG No 4 Aug 2 01 4 d o i： 1 0 3 9 6 9 j is s n 1 0 0 13 5 8 X 2 0 1 4 。 0 4 0 9 G P SR T K技 术及 其在地质勘探测绘 中的应 用 王洪 生 ， 王新 来 ， 李艳 君 ， 李 寰 ( 天 津市地 球物理 勘探 中心 ， 天津3 0 0 1 7 0 ) 摘 要 ： 文 中主要 分析 了静 态和 快速静 态定位 、 差 分 G P S 、 R T K技 术 ， 重 点讨 论 G P SR T K在 地 质勘 探 测绘 中的地 质填 图测 量 、 勘 探 工程 测量 、 剖 面线 测量 等 工作 等 方 面的 应 用 。并 对 G P SR T K技 术应 用 中的基 准站和 移动 站的设 置 以及数 据 链通讯 和 作业 半径 的确 定和 测量误 差 和精 度进 行 了分 析 。 关 键词 ：动 态定位 ：静 态定位 ：测 量精 度 ：G P S一1 T K 中图分 类号 ： P 2 2 8 文献 标识 码 ： B 文 章 编号 ： 1 0 0 1 3 5 8 X( 2 0 1 4 ) 0 40 0 2 2 0 2 G P S即全球卫星定位系统 ， 其理论是利用离地 面约 两万 多 公 里 高 的 轨 道上 运 行 的 2 4颗 人 造 卫 星 所发射出来的讯号 ， 以三角测量原理计算 出收讯者 在地 球上 的位 置 。特别 是 近几 年 发展 起 来 的 G P S R T K 技 术 ， 是 基 于 载波 相 位 观 测 值 的 实 时 动 态定 位 技术 。G P SR T K系 统 通 常 由 3部 分 组 成 ，G P S接 收机及天线 、 电台和 G P S控制器及其随机实时数据 处理 软 件 。 1 G P SR T K在 地质 勘探 测绘 中的应 用 G P SR T K定位技术就是 以载波相位观测值为 根据 的实 时差 分 G P S测 量 技 术 ， 实 时 动 态 定 位 就 是 在 基准 站上 安 置 一 台 G P S接 收 机 ， 对 所 有 可 见 G P S 卫 星进 行连 续 地观测 ， 并 将其 观 测 数据 ， 通过 无 线 电 传输设备 ， 实时 的发送给移动观测站 。在移动站上 ， G P S接收机在接收 G P S卫星信 号的同时 ， 通过无线 电接收设备， 接收基准站传输的观测数据 ， 然后根据 相对定位的原理 ， 实时地计算并显示移动站的三维 坐 标及 其精 度 。 地质 勘探 测绘 是为 勘探 工 程 的设 计 和 研究 地 质 构造提供勘探区域的控制测量和各种 比例尺的地形 图 ； 根 据地 质工 程 的设计 ， 在 实 地 给 出工 程 施 工 的位 置和 方 向 ( 又称 定 位 和定 线 ) ； 竣 工 后 测 出工 程 点 的 平面坐标和高程 ； 提供编制地质报告和储量计算 的 有关图纸 资料。为地质勘探 提供可靠的测绘资料 ， 配合地质勘探作业以保证任务的完成 。主要 内容 ： 地质填图测量、 勘探工程测量、 剖面线测量。 1 1 地 质填 图测 量 地质填图 ： 用地形图作为底 图， 将矿体的分布范 围及 品位变 化情 况 、 围岩 的 岩性 及 地 层 的划 分 、 矿 区 22 的地 质构 造类 型 以及水 文地 质 情 况 等填 绘 到 地 形 图 上而成为一张地质地形图的作业。作用 ： 通过地质 填 图来详 细查 清地 面地 质情 况 ， 划 分 岩 层 ， 确 定 矿 体 分布 ， 以便正确了解矿床与地质构造 的关系及规律 ， 为下一步的勘探工作提供可靠 的依据 ， 并作 为储 量 计算 的地 表依 据 。地质 填 图包 括 地 质 点 测量 和 地 质 界 线标定 两 个 步 骤 ， 其 中地 质 点测 量 是 最 基 本 的 测 量 工作 。 地质 图测 量 ( 1 ) 测定地质点前应准备好作为底图的地形图， 控制点资料 ， 并对控制 点进行检查。要充分 利用测 区 已有 的控 制点 ， 如 果控制 点 不 足 ， 可 采 用 导线 测 量 等 方法 加密 。 ( 2 ) 地质 点测 量作 业方 法 、 程 序及要 求 与 地形 测 图 的碎 部 点测 量 完 全 相 同 ， 地 质 点 测 量 一 般 由地 质 人员 与测量 人 员共 同完 成 。 采用 R T K技术进行地质点测量时 ， 仅需一个人 背着 仪器 在要 测 的碎 部 点 上 呆 上 一 、 二 秒 钟 并 同 时 输 人 特征 编码 ， 通过 电子手簿 记 录 ， 在 点 位 精 度 合 乎 要求 的情 况 下 ， 把 一个 区 域 内 的地 形 地 物 点测 定 后 回 到室 内或 在 野外 ， 由专 业 测 图软 件 可 以输 出所 有 要求 的地 形 图 。R T K 技 术 测 定 点 位 不 要 求 通 视 ， 可 完成 测 图工作 ， 大 大提 高 了测 图 的工作 效率 。 1 2勘探 工程 测 量 在地 质勘 探 过 程 中 ， 各 种 勘 探 工 程 如 槽 、 井 、 钻 孑 L 和坑 道等 一 般 都 是 沿 着 一 定 直线 方 向 布设 的 ， 这 些 直线 叫勘 探线 。勘 探线 又彼 此 交叉 构 成 一 定形 状 的格网， 称为勘探网。勘探工程 的布设 ， 一般是平行 于矿体走向或者垂直于矿体的走 向。人们把平行于 矿体走 向的勘探线称为横 向勘探线 ， 垂直 于矿体走 第 4期 王洪生等 ： G P S R T K技 术及 其在地质勘探 测绘 中的应用 2 0 1 4年 8月 向 的勘 探线 称 为纵 向勘探 线 。勘 探 线 的 布设 原 则 为 了控制勘探线和勘探 网的测设精度 ， 也须遵循先整 体后局部的原则 ， 首先在矿区中布设一基线 ， 然后再 布设其它勘探线 勘探线、 勘探 网的测设 就是将 基 线与勘探线上的工程点测设于实地 。首先进行 G P S 控制网的建立 ， 控制网基线则根据具 体条件和要 求 选 用 R T K方 法 和 快 速 静 态 定 位 方 法 。物 化 探 测 网 测量 主要 采用 放样 的方 法 ， 将 设计 点位 布设 到实 地 。 1 3剖 面线 测量 剖 面测量 的任 务是 按 照矿 区的设 计 和 地质 工 作 的要求测定剖面线上地 形点、 地物点及工程点的平 面位置与高程基本上都要设立在勘探线上 。剖面测 量是 由地 质 工 作 人 员 布 设 ， 测 量 人 员 由起 始 点 按 剖 面设计方 向定 线 ， 沿 给定 的方 向线上 测定剖 面点。 利用 G P SR T K 的放 样功 能完 成勘 探线 剖 面测量 。 2 R T K实测 中注意的问题及对策 ( 1 ) 由于 实 时动态 R T K的测 量 与卫 星 分 布 以及 数据链的性能有关 ， 而且各观测值都是独立观测 的， 那 么在 观测 时如 何判 断观 测 数 据 的可 靠性 呢? 在开 始 观测 前先 联 测 其 他 已知 点 进 行 对 比 ， 以确 定 基 准 站 和 流动站 各 参 数 设 置 是 否 正 确 ， 以及 数据 链 通 讯 是否正常。在观测一段时间或仪器失锁以及观测结 束前都要进行这一检测 ， 这样可以有效 地判 断仪 器 是否处于正常状态 ， 从而确保观测成果的可靠性。 ( 2 ) 利 用 G P SR T K 进 行 地 质 勘 探 测 绘 ， 基 准 站 的设置 尤 为 重 要 。架 设 基 站 分 为 ： 基 站 点 的 选 择 应 避 开 无 线 电站 、 高 压 线 、 变 压 器 等 有 无 线 电 干 扰 区 。基站 地基 要 坚 实 牢 固 ， 基 站架 可采 用 普 通 钢 管 及 钢筋 焊接 制作 ， 要求 是不 易被 大风 所 吹动 ， 严 格 量 取参考站接收机天线高 ， 量取二次以上 ， 符合限差要 求后 ， 记录均值 ， 基 准站上仪器架设要严 格对 中、 整 平 。 ( 3 ) 移动站要始终保持与基准站的数据链连接 ， R T K作业时， 有 时会 出现数据链不稳定 的现象 。可 能是由于流动站附近存在与电台频率相同的外界无 线 电 ， 干扰 了数 据 的传 输 ， 这 时应 通 知 基 准站 重 新 选 择 电台发射频率 ， 流动站也重新选择接收频率 ； 也可 能是 电台的 电量不 足 ， 应 及 时充 电 。 ( 4 ) 在 R T K测 量 过 程 中 ， 有 时 会 出 现 在 某 个 区 域或一个时间段里 ， 解算时间较长甚至无法获取 固 定双差解 的情况。这可能是 由于周围存在如反射性 强的山体、 水面等反射物引起多路径现象 ， 可选择复 位后 重 新观 测 记 录 ； 也 可 能 是 没 有 足 够 的卫 星 可 用 或卫星分布不利 ， 可选择适 当提高截止 高度角 ( 如 l 0 。 或 l 5 。 ) 或删星。 3 G P SR T K 的测 量误 差和精 度 分析 G P SR T K 测 量 结 果 误 差 主 要 来 源 于 G P S卫 星、 卫星信号的传播过程和地面接收设备。接 收机 有 关 的误差 和 同距离 有关 的误 差 。与 接 收机 有 关 的 误 差 包括 接收 机钟误 差 ， 接 收机 位 置误 差 、 天 线 相 位 中心位置误差及几何 图形强度误差和气象 因素影响 等误 差 ， 该 部 分 误 差 可 通 过各 种 校 正方 法 和有 效 措 施予 以削 弱 。 同距 离 有 关 的误 差 包 括 轨 道 误 差 、 电 离层误差和对 流层误 差， 该部分误差将随移动站至 基准 站 的距 离 增大 而加 大 。故在 地 质 勘查 测 量 施 工 前做测网设计时就应对接收机和基准站作业半径加 以限制。这样使用 G P SR T K技术能显著地提高地 质勘测工程精 度。如 在测 网和剖 面布设 时 G P S R T K能 基本 消除 网线偏 移 和 网闭合 差 。在 地质 工 程 点定 位 测 量 时 ， G P SR T K 直 接 在 高 等 级 控 制 点 下 工作 ， 大大 降低 测 量点 位 的累积误 差 。 4 结 语 在科学技术飞速发展的今 天 ， G P SR T K技术 给测绘工作带来 了革命性 的变化 ， 无论是在时 间上 和空 间 上 ， G P SR T K 从 根 本 上 改 变 了测 量 工 作 的 传统作业方式 ， 为地质勘探测绘 提供 了十分有力 的 条 件 ， 能够 极 大 地 提 高 工 作 效 率 。但 是 它 的作 业 方 式是依赖于有足够 的卫 星数、 稳 健的数据链等 外界 条件 ， 在地 质勘 探测 量 中显得 很 突 出 ， 有 时会 出现 无 法正常作业 的情况 ， 这就需要不 断完善 G P SR T K 技术 ， 寻求先进的作业方式 ， 使 R T K技术不断成 熟 ， 才能 够更 好 的服务 于地 质勘 探测 量 。 参考文献 ： 1 徐 绍铨 ， 张华海 ， 杨志强 ， 等 G P