GPS-RTK在粤东地质勘查测量中的应用

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摘 要：结合动态定位RTK技术的工作原理，介绍了RTK技术在粤东地质勘查测量中的应用，并就实际应用分析RTK测量技术的优劣势。

关键词：gps-rtk；地质勘查；应用前景；精度分析

中图分类号：F407.1 文献标识码：A 文章编号：

前言

地质勘查分普查、详查、勘探几个阶段。在地质勘查中，利用RTK实时动态测量系统可完成地形图测量、图根控制点加密、工程放样、地质特征点采集、物化探测网、地质剖面测量等多种工作。RTK作业，每个点的误差均为不累积的随机偶然误差，外业操作简单，全天候作业，能够满足快速求得cm级精度的测量要求……这些特点使得地质勘查测量效率大大提高，成果更加可靠。

1.RTK测量的工作原理

RTK（Real Time Kinematic）测量技术，是基于载波相位观测值基础上的实时动态定位技术。其工作原理是：在已知点上设立基准站，通过数据链将伪距和相位观测值及基准站坐标信息一起传给流动站；流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，还要采集GPS观测数据，在系统内形成载波相位差分观测方程，并实时处理，得出该流动站相对于基准站的cm级实时点位坐标和高程。GPS测量流动站与基准站不需通视，只要能接收到足够的卫星数据（不少于5颗卫星），几分钟就能求得流动量的坐标和高程。

2.RTK测量在地质勘查中的优劣势分析

相对于常规测量技术，RTK主要优势方面有：

（1）可以全天候作业，不受视线影响。测区范围内地形复杂，灌木丛生，通视条件较差，GPS-RTK可以无需通视远距离测量，明显提高了作业效率。

（2）使用GPS-RTK可在已有控制点上直接进行数据采集，减少了全站仪数据采集中的导线、图根控制测量环节，节约了大量人力物力。

（3）GPS-RTK测量能够实时确定待定点cm级的三维坐标，点位精度分布均匀，每个点的误差均是随机产生的，不像传统测量那样的产生误差累积，精度较高，成果可靠。

（4）测量功能强大，自动化、集成化程度高。RTK除了能进行常规的数据采集及放样功能之外，还可以进行各种内业计算，为野外测量提供了大大的方便。

不足方面有：

（1）GPS-RTK测量对测区环境有一定要求，复杂的地形条件下，容易造成卫星信号失锁，无线电信号通讯困难。电磁波辐射源、大面积水域等因素可能会影响RTK测量效果。

（2）移动站离开基准站的最大距离称作RTK作业半径。随着作业半径的增大，RTK测量的精度及稳定性降低。

（3）RTK测量成果容易存在产生粗差，且不易发现。在实际应用中应该测量2次取平均值使用，以保证成果的可靠性。

（4）受卫星分布图形状况影响，要求至少同步观测4颗以上分布良好的卫星，并在运动过程中保持连读跟踪。

3.RTK技术在地质勘查找矿测量中的应用

3.1 RTK的测量应用范围

RTK技术在地质勘查测量中广泛应用于测区控制点的建立、地质勘探钻孔的布设与定位、地质测绘（填图）及构造点测定与地质剖面实测、勘探工程点线测放、大比例尺地形图测量及施工生产安全监测等所有作业内容。由于RTK测量能快速、实时提供cm级的定位精度，整个过程不受横向通视限制，具有其他常规测量仪器无法达到的优势，目前在地质勘查找矿测量中有着非常广阔的应用前景。

3.2 实例应用

（1）测区概况

某测区属粤东山地，范围为东经115°47′40″～115°48′26″，北纬23°30′13″～23°31′19″，测区水源丰富，草木茂密。山间偶有坡地，多处修有梯田，种植茶、果树或旱地作物。该工程的控制测量、1：2000地形图测绘、勘探工程点的施测与放样均采用RTK作业。

（2）作业依据和设备

作业依据：《工程测量规范》GB50026-2007、《全球定位系统（GPS）测量规范》GB/T18314-2001、《地质矿产勘查测量规范》DZ/0091。

仪器设备：南方GPS-S86基准站双频接收机1台套，S86流动站双频接收机2台套。

（3）测量条件

基准站设置在视野开阔、地形较高、无电磁波干扰源的山顶上，与已知点距离控制在3km以内，采集三维坐标几何因子（PDOP）

3.3 精度分析

（1）平面精度检验

为了检验RTK测量地形图的平面精度，对本测区1：2000地形图内101个已知固定点进行观测，地形地质勘探工程测量规范规定的精度要求为图上地物点平面位置中误差M≤±0.8mm (实地1.6m)，平面误差为S，检查结果如下：

误差范围S≤1/2 M共78点，占77.2 % ；1/2M≤S≤1M 共16点 ，占15.8 % ；1M ≤S≤1.41M共4点，占4 % ；1.41M≤S≤2M 的共3点，占3 %。其中S≤1M共94点，占比例为93.07 % 。

由以上知，除个别点受地理环境的影响，点位误差大于2M之外，点位误差S≤1M占的比例是93.07 %，按质量检查验收标准衡量，该图成图数学精度优良。

（2）高程检验

根据已有资料，发现矿区附近有四个已知四等水准点，为了检验GPS-RTK的高程是否满足精度要求，利用RTK对这四个已知水准点进行测量高程。其比较结果见表1。

表1RTK高程与已知水准高程的比较

由表1知，高程最大误差为Hmax=27mm，平均误差为H=17.25mm，以已知水准高程为真值，按双观测值之差高程中误差为：

M=±=±18.3mm。

由此可知，RTK测量定位精度优良，成果可靠，完全能够满足地质勘查测量的需要。

4. 结语

RTK技术在地质勘查测量中的应用优势，加大了数字化、自动化、集成化勘查测绘标准建设,提高了测量的作业精度和效率。虽然存在一些不足，但随着各种用途的连续运行和参考站系统（CORS）的相继建成，出现了由多基站构成的网络RTK，解决了常规RTK的局限性问题；另外，区域大水准面的精化，较好的解决了GPS高程转换的问题。RTK技术在地质勘查及其它工程测量方面将得到更广泛的应用。

参考文献

[1] 周忠谟,易杰军,周琪.2004.GPS卫星测量原理与应用[M].北京：测绘出版社.

[2] 全球定位系统(GPS)测量规范GB/T18314-2001.北京:国家质量技术监督局.

[3] 张国良,朱家钰,顾和和.2008.矿山测量学[M].徐州：中国矿业大学出版社.

作者简介

陈学锦（1984-）,男 ,助理工程师，2005年毕业于桂林理工大学测绘工程专业.