西安地质矿产勘查开发院 西安 710100
摘要：随着卫星定位技术的快速发展，GPS-RTK 作为 GPS 测量技术发展的新突破广泛应用于地质勘查。本文通过对 GPS-RTK 技术的分析，简要介绍了 GPS-RTK 技术工作原理及工作流程，阐述了 GPS － RTK 的技术特点，并结合陕北煤田勘查项目实例指出 GPS-RTK技术在地质勘查中的优势及其应用中应注意的问题。
关键词：GPS-RTK，地质勘查，应用
传统地质勘查测量一般都是在控制点的基础上采用测角网、测边网、边角网、导线网、线型锁、测角(测边) 交会等传统手段进行【1】。这些手段均需要进行通视而且受外部限制条件较多耗时长效率低。随着科学技术的不断发展GPS-RTK技术作为测绘行业内的高科技产品应运而生并很快被广泛应用。GPS-RTK测量技术是建立在载波相位观测值基础上的实时动态定位系统。常规的GPS测量方法，如静态、快速静态、动态测量都需要事后进行结算才能获得厘米级的精度，而RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，是GPS应用的重大里程碑。
1. GPS-RTK测量的工作原理
1. GPS-RTK 技术的工作原理GPS 实时动态(RTK)测量技术是以载波相位观测量为依据的实时差分 GPS 测量技术,它能够实时地获得测站点在指定坐标系中的三维定位结果,能达到厘米级精度。RTK 系统主要由一个参考站(即基准站)若干个流动站、数据通讯系统三大部分组成。在 RTK 作业模式下,基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送到流动站。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,并在系统内组成差分观测值进行实时处理同时给出厘米级定位结果,用时不到 1s。流动站可处于静止状态,也可处于运动状态,完成周模糊度的搜索求解。在整周未知数解固定后即可进行每个历元的实时处理,只要能保持 4 颗以上卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形并保证良好的测量环境，则流动站可随时给出厘米级定位结果。其工作原理如图1
2.具体应用-以陕北煤田勘查为例。
2.1控制测量工作流程
(1)资料收集、踏勘、选点、埋石
本测收集三角点10个，水准点6个。找到保存完好的三角点3个、找到保存完好的水准点2个。在野外踏勘，确定点位，进行埋石。
(2)测网联测
首先对基座进行检查使基座光学对中器中误差控制在2mm以内；利用已检验合格的4台HD－V8 GPS接收机采用GPS静态定位测量方法，按照GPS E级网网图以边连接、点连接相结合的方法联测。
(3)高程控制点测量
高程拟合所需的起算点是四等及四等以上水准精度点,起算点联测按四等水准精度进行。水准路线观测使用S3型ALS32自动安平水准仪，使用商用软件《清华山维》做严密平差，平差后最大高程中误差为：0.6cm高程闭合差为：-0.013cm。
(4)数据处理
GPS网数据处理采用全网平差,整体拟合。
首先把GPS接收机采集的原始数据使用中海达公司提供的HD2003数据处理软件包传入计算机，基线数据解算过程中的基准站由软件自动选取；通过批处理后的基线绝大多数符合要求，结合同步、异步环闭合差和基线质量指标，参考方差及方差比进行分析，对少量不合理的基线人工进行优化处理，处理出合格的基线。
通过以上处理后的基线调入平差模块，根据已知三角点的一致性做约束平差，平差后通过了置信度95%的检验，使用3个已知三角点；高程拟合采用6个四等水准点做曲面拟合。平差后的各项限差符合“设计”、“规范”要求。
平差计算后各项误差统计结果如下: E级网平差后边长、点位误差统计表
2.2工程点测量
在完成控制测量后，工程点测量采用GPS-RTK定位方法测量， GPS- RTK测量前首先对参考站基座和流动站对中杆进行检查，使基座光学对中器中误差控制在2mm以内。利用已有的GPS E级控制网平差报告求取“布尔沙”模型下的北京54坐标系与WGS-84系统的转换七参数及高程拟合参数。对已检验合格的4台中海达V8 CORS RTK接收机进行作业前的检查和功能设置。
各项误差统计如下：
GPS-RTK与控制测量成果较差
3.GPS-RTK测量技术在地质勘查中的优缺点
GPS-RTK 技术因其易携带操作、精度高、速度快、功能多等优点【2】在地质勘查中应用很广，除了图根点控制测量外，还可以用于地质工程放样、地形测量、剖面测量、常用的坐标系统换算等。能够快速获取高精度坐标并具有以下的优点：
(1)传统外业测量易受气候、地形和森林覆盖等因素的影响，而 GPS-RTK 技术受通视、能见度等因素的影响较小，只要达到 GPS-RTK 技术的基本要求就能快速地测量和放样。
(2)GPS -RTK 技术定位精度高，测站间无须通视，数据安全可靠。且误差是独立的不会积累。
(3)设备便于携带易操作，对作业条件要求不高，数据传输、处理、存储能力强。在施测困难的地区有很大帮助。
4．GPS-RTK技术存在的一些问题及解决办法
(1)多路径效应在 GPS-RTK 测量中，测量点一旦无法变动，为降低多路径效应，就必须通过增加卫星截止高度角来屏蔽低高度角处的卫星信号，而且多路径效应不可能消除。
(2)初始化问题。如果处于复杂的地区且在某一观测时间段之内不能接收到更多卫星的信号，会出现间隙，此时容易出现假值。
(3)基准站问题。GPS -RTK 技术是以载波相位观测量为基础的实时差分GPS 测量技术【3】，并改正基站的差分，实时发给流动站，待测点与基准站之间的距离对定位精度有很大的影响。
(4)数据链传输问题。造成流动站信号失锁，或测量结果有误的因素很多，为确保 GPS-RTK 快速、连续地得到固定解，必须保证 GPS-RTK 移动站能快速连续和可靠地接收基准站的数据链信号。
(5)坐标系统转换带来的误差。通过GPS-RTK 技术得到的测量结果通常是 WGS － 84 坐标系下的。需要根据需要进行转换，这就存在了一定的误差。
5.结束语
GPS-RTK技术相比较于传统的测绘方法，有着很大的优势。在地质勘查中的应用也越来越广，效率越来越高，实践证明 GPS -RTK 测量技术给现地质勘查带来了重大的技术变革，极大地方便了地质勘查工作者的日常工作，随着技术不断进步其在地质勘查中的应用领域将更广阔。
参考文献：
[1] 李保杰.GPS 与传统测量技术在地质勘查中应用比较［J］． 地理空间信息，2011，9( 3) :
56 － 57
[2] 邵金强，罗斐．GPS -RTK 技术在矿山测量中的应用［J］． 贵州地质，2007，24( 4) :
[3] 赵金忠，冯林刚，宋乐平，等．GPS 高程转换的一种改进算法［J］．物探与化探，2013，37(2) : 350 － 352．
论文作者:付刚,张慧玲
论文发表刊物:《基层建设》2016年11期
论文发表时间:2016/8/12
标签：测量论文; 技术论文; 流动站论文; 高程论文; 误差论文; 基线论文; 实时论文; 《基层建设》2016年11期论文;