地质工程测量中GPS-RTK技术的应用

2020-09-14 12:24:19 中国房地产业·上旬 2020年9期

【摘要】我国的经济以及社会一直在持续的发展,地质工程测量在地质勘探领域当中占据非常重要的地位,同时,地质工程测量的发展也具备较大的挑战,对于各级地质部门来讲,尤其是GPS-RTK在地质工程测量当中的具体应用,为地质工业开辟了一种全新的领域。在地质工程当中,地质工程测量部门在应用新的工程测量技术时将会面临更加严峻的挑战。本篇文章主要对地质工程测量中的GPS-RTK技术进行简单地介绍,希望可以给大家带去一些启发。

【关键词】地质工程测量;精度;GPS-RTK;工程测量技术

近些年来,为了鼓励更多的资源项目得到开发以及应用,我国一定要不断的增加对地质勘探的具体资本投资。传统的测绘方法在工作效率方面是比较低的,无法更好的和测绘需求相适应。其已经被市场逐渐的淘汰,GPS-RTK测绘技术凭借其自身的成熟性、稳定性、以及全天候型、使得地质勘探工程测量的效率得到了大大的提高,并且被非常广泛的进行使用。

1、RTK基本工作原理

工作原理(图1 )是将一台接收机作为基准站,另一台或几台接收机置于载体(称为流动站)上,基准站和流动站同时接收同一时间、同一GPS卫星发射的信号,基准站所获得的观测值与已知位置信息进行比较,得到GPS差分改正值。然后,将所得的改正值通过无线电数据链电台及时传递给共视卫星的流动站精化其GPS观测值,从而得到经差分改正后流动站较准确的实时位置。RTK系统主要由基准站接收机、数据链及移动接收机三部分组成。它是利用2台以上GPS接收机同时接收卫星信号,其中一台安置在已知坐标点上作为基准站,另一台用来测定移动站(未知点)的坐标。基准站根据该点的准确坐标求出其他卫星的距离改正数并将这一改正数发给移动站,移动站根据这一改正数来改正其定位结果,从而大大提高定位精度。它能够实时地提供测站点指定坐标系中的三维定位结果,并达到厘米级精度。

图1RTK基本工作原理

2、RTK的技术特点

2.1全天候工作

RTK测量技术仅仅的需要满足“电磁波可见性”的具体要求,而不需要基准站以及移动台的光学通视。与传统的测量技术相比较,RTK测量技术不会受到气候,季节,能见度以及视觉条件的影响。在某些难以使用传统技术实施操作的区域当中,只要能够满足RTK技术的一些基本工作条件,就可以实施全面以及精确的测量[1]。

2.2准确的定位

RTK技术在测量的过程当中具备比较高效的定位精度,并且数据信息相对来讲比较的安全以及可靠。当工作半径处在4km以内时,RTK技术的平面精度以及平面标高可以精确到厘米级。

2.3工作效率高

使用RTK技术,可以一次施测到几公里的相关测量区域,有效地降低了测量过程当中测量仪器迁站以及测量控制点分级控制的次数。通常情况下,在电磁波的环境之下,工人只需要花费几秒钟即可以获得坐标点。使用RTK技术可以降低人员的劳动强度,加快工作的速度,并降低一些不必要的支出。

2.4易于操作

RTK技术相对来讲非常的易于操作,设置之后,就可以在步行以及测量时获得测量的具体坐标并放样相应的结果。RTK在数据处理方面具备非常强大的作用,其不仅可以实施数据输入,转换,存储以及读取等,还可以及时的与计算机或者其他的一些测量仪器完成通信[2]。

3、具体应用

3.1测绘意义

地质勘测指的是所有从事矿物勘探、地质勘测以及成果汇编的一种勘测工作的总称。它主要包含:地质剖面测量,地质点测量,物化探测量,矿区地形测量,矿区控制测量,勘探网络布局测量,矿井勘探工程测量,勘探工程定位测量,井探工程测量,露天开采采矿测量,穿透测量以及地表运动观测等等。随着我国的现代化测绘技术一直在持续的扩展,逐渐的告别了旧仪器,旧技术以及旧设备,卫星定位技术(GPS)的使用不仅大大的降低了地质勘测以及制图的难度,而且还使得其数据以及图形的准确性得到大大的提高。但是,具备高科技含量的新技术也给地质勘测行业带来了非常大的挑战,无论是设备的工作条件还是技术人员的具体综合技术都需要具备较高的要求。在地质勘测当中,GPS卫星属于已知点,只要它们可以接收到相应的卫星信号,就可以很好的测量三维坐标。由于快速的GPS测量没办法和工程测量所需的精度相适应,因此在某个点重复性的测量需要花费比较长的时间(大致为12-24小时),并且按照卫星时间调整所获得的多个坐标,被称之为静态[3]。

3.2 GPS-RTK的应用

地质勘探工程测绘属于地质工作当中比较重要的部分,其主要任务是为地层结构以及地质设计提供相应的测绘数据。其次,它是按照地质勘探工程设计相应的路线以及地面铺设的,进而给出开挖方向以及施工位置;第三,定位工程点,为地质报告的编制以及储量计算提供具体信息。

3.2.1控制测量

工作区的控制测量一般指的是按照测量区的具体操作区域在国家级控制点上完成首级控制。在工作区域面积不太大的情况之下,可以采用GPS-RTK方法布设一级以及二级小三角点或者导线点精度能满足现行《地质勘探工程测量规范》要求。按照GPS-RTK的厘米级精度指标,可以更好的和一般区域的具体控制测量需求相适應[4]。

3.2.2地形的具体测量

在地质勘探工程要求的大规模地形制图工作中,如果地形条件比较良好,(主要指的是高度差相对比较小,地形切割不剧烈,无线连接比较良好,接收到卫星信号以及不存在死角),这样就可以非常直接的利用GPS-RTK收集测量数据。否则,在比较恶劣的地形条件下,RTK-GPS可以与其他的一些测量仪器(比如全站仪)共同使用以完成测量数据的收集。无论使用哪种方法,与之前传统的测量方法相比较,都使得工作效率以及测绘精度大大的提高。

3.2.3工程现场的具体布置

如果对工程点的精度要求比较高,并且导航型手持式GPS无法更好的满足需求,那么只有使用GPS-RTK可以很好的承担这项任务。我们把设计项目点的坐标输入到相应的手持设备当中,然后利用GPS-RTK放样功能将点设置到实地。其他的静态测量(比如GPS以及后差分后测量)不具备此种功能,并且无法更好的完成工程点的具体布局任务。

3.3测量质量的具体控制

由于受到各种各样因素的影响,在利用GPS-RTK技术实施测量时,出现坐标误差的可能性是比较大的。只能通过降低射程并增加相应的回合数来解决问题。为了保障GPS-RTK技术具备较大的作用,及时的总结工作经验是非常必要的,要不断的总结相应的测量方法,仔细的计算相应的测量精度,并且要仔细的编写测量报告,这样才会使得GPS-RTK操作方法更加的完整。

3.3.1重复性的实施测量

在某些测量区域,由于会受到干扰源的影响,无法更加有效的保障RTK測量的具体质量。如果存在过多的误差,那么就会造成伪值现象的情况变得越来越严重,误差可能会由之前的几十厘米变为几米。因此,在收集数据的过程中一定要非常的谨慎。可以利用其他的一些移动台多次的收集相应的数据信息,然后判断观察质量。在移动站重复收集数据的过程当中,其可以重复测量1到2个已测量的点,这样就可以检查参考站设置的正确性。

3.3.2已知点的具体比较

已知的点的比较方法是利用在RTK测量当中启动数据的相关高级控制网络。通常情况之下,可以利用GPS静态进行获取,可靠性是非常的高。为了检查坐标转换的具体参数,一定要保障RTK测量的准确性以及已知数据输入的准确性,可以把已知点输入到测量链当中来完成检查。这种方法的效果非常的明显,可以在任何情况之下使用。

4、技术发展前景

施工单位在实际应用RTK测量技术的过程中,总结出了该技术的实际应用价值。首先,GPS-RTK测量在20km内的点位平面标称精度可以达到±3cm,完全能够满足Ⅰ级导线点的要求,所以GPS-RTK测量可以适用于I级以下的导线点技术要求。目前,该技术有着良好的发展前景,不仅可以用于城市基础设施建设当中,还可以在矿业开采工作以及国土资源调查等众多领域当中应用。因此,现阶段相关技术人员正在不断总结自身的工作经验,研究优化工作流程,创新技术操作方法的可行措施。目的是降低GPS-RTK测量技术的操作难度,让各个施工单位都能将该技术应用于前期工程测量测绘的环节中,进而推动我国施工行业的稳步发展。

结语:

总之,地质工程测量属于地质勘探当中非常重要的内容,在这个过程中不可以忽视GPS-RTK技术的具体应用。尽管GPS-RTK技术在应用的过程中存在一定程度的缺陷,但是总体来讲,这种技术的测量精度是非常的高,操作比较的简单,可以使得操作效率得到有效的提高。因此,一定要充分的重视GPS-RTK技术,重视研究以及开发力度,不断的对GPS-RTK技术进行加强,促进地质工程测量工作的具体转型,进一步促进我国地质勘探业的发展。

参考文献:

[1]马永芳,姚书磊.GPS-RTK技术在地质工程测量中的应用[J].世界有色金属,2017(16):46+48.

[2]赵树梅.地质工程测量中的GPS-RTK工程测量技术简析[J].华北国土资源,2015(06):71-72.

[3]李峰.GPS-RTK技术在土地整理工程测量中的应用[J].河南科技,2018(15):125-126.

[4]雷谨魁.探究GPS-RTK工程测量技术在煤矿整装勘查中的应用[J].山东工业技术,2018(09):87.

作者简介:

林健(1963.01-),男,汉族,湖南长沙人,工程师,主要从事测绘工作。