GPS技术在地质测绘中的应用实践

范董伟

摘要：就土地面积而言，我国是世界第三大国家。地域辽阔涵盖各种地质构造。因此，地质测绘是一项非常重要的任务。本文以某煤矿为例，利用GPS技术进行山地地质测绘，并系统地描述了RTK坐标转换参数解和现场数据采集，总结了GPS技术应用中应注意的问题和技巧，为提高地质测绘效率提供了参考。

关键词：GPS-RTK技术；参数设置；测绘应用

1.地质概况

为了将某矿区的构造特征、地层层序等相关地质情况查明，因此根据相关部门的要求设立了福建省尤溪县煤矿普查项目，通过对该矿区进行勘察发现，该矿区拥有25.08km2的面积，该区域的形态属于山地形，通过相关的地势测量发现，其海拔高度集中在160m～1150m之间，具有一定的高差，并且切割非常深的程度、呈现出沟谷的形态、并有较为茂密的植被覆盖等，这些因素给测绘工作带来非常大的难度。通过将上述的情况进行综合测区后，进行了科学的分析和讨论，决定采用RTK技术在拥有较好卫星信号的山坡和平坦地区开展相应的地质测量，对这些信号较好的区域采用RTK外业双频RTK系统进行观测。而在深沟、树林等拥有覆盖较为浓密的区域无法采用这种方法进行测量，因此就需要利用到拓普康GTS-602型全站仪进行相关的观测。

2.作业依据

在进行执行相关测绘作业的过程中要根据相关的测量和技术规范开展工作。在进行布设GPS控制网时，需要采用科学的布设方法来实现静态定位，在此过程中需要进行布设6个观测点。在进行外业的过程中需要通过进行合格鉴定的4台接收机，其规格型号为中海达V8双频GPS并在该设备的有效期内进行静态水平垂直的观测。在进行观测的过程中要保证周围的条件和作业环境达到相关的标准规范要求，要保证这些进行同步同组观测的有效卫星数量超过6颗，PDOP值要控制在4以内，超过15°的卫星高度角，并且观测时长要保证超过60分钟。在该行业领域中普遍采用的是中海达数据处理软件来进行解算基线以及实现对网平差的科学控制，进一步的检核解算后的方差比、中误差等相关指标，将一些不满足基线向量要求的指标剔除，在WGS-84坐标系内将达到标准要求的基线向量进行网平差，基于有效观测量利用福建省C级GPS点作为相应的约束条件，再运用P156作为相关的检核条件，平差采取的是二维约束平差方法，具体来说就是将GPS点进行坐标转换。

3. RTK地方坐标系转换参数解算

选择5个既能够呈现均匀分布，又能够将矿区进行全面的覆盖，通过两套坐标成果进行相应的求解，运用七参数法进行参数解算，相关的经纬度的坐标及高程基准都需要进行测定，通过计算平面坐标使其残差最大值达到了0.0149m，限差的范围控制在±0.03m，上述所使用的这些参数能够达到相关的标准要求，详细数据如表1所示。

4.图根点测量

利用RTK观测图根点的过程中，三脚架可以实现中和平整的目的，历元数每次所能掌握要超过20个，且在不同时段进行观测2次，2次测量结果都控制在0.04m范围内，将2次测量的结果进行平均后得到的数值作为结果。

5.测量勘探线剖面

在进行勘探时对线剖面所采取的相关操作需要达到 1∶2000范围的比例尺，并采用77°00’00″的剖面设计方位。测量剖面的过程采用了传统的施工中所使用的钻孔作为施工的基点，科学的运用解析法将要测量的每个剖面线两端点的坐标计算得出，并将计算的结果导入到RTK中作为样点库，通过对RTK手簿进行相应的观测，从其中选取直线来达到放样的作用，将剖面线的起始点与终点的坐标值进行输入，按照相关仪器的提示，当其垂直的间距逐渐地接近0时，就说明可以对剖面点进行坐标和高程的测量，将剖面点进行全面的实地放样。在此过程中要控制剖面点间距在30m范围内，在一些地形发生变化的区域适当的增加碎部点的采集，所采集的数据都可以成为RTK的固定解。观测所得到的数据主要是通过采集器将这些记录保存在仪器的内存中，当结束了工作后在计算机中将这些数据进行相应的导入，同时生成*.csv格式文件。剖面图主要是通过MAPGIS软件进行生成，然后再对其进行相关的编辑、调整。

6.钻孔定测

采用RTK来实现定测钻孔，一共可以定测5个钻孔，平面所在的位置主要是在封孔的中心，水泥面就是其标准高度，接收卫星的数量要保证超过6颗，达到15°的高度角，控制PDOP的数值达到4以内，10次作为观测一次平滑的次数，通过2次的观测后取平均值，将其作为RTK的固定解，通过相应的采集器将相关的数据直接记录在仪器的内存中。

7. RTK成果质量控制

7.1利用已知控制点检核

运用RTK来进一步的观测没有参与运算的静态GPS控制点，主要将其坐标和高程进行比较，通过比较发现采用RTK进行观测的精度达到了相关规范的标准要求，具体结果见表2。

7.2重测比较法

对本煤矿区采取不同时段的定测的方法，能够有效的提升RTK测量结果的精确性，使得到的结果更加的可靠，通过比较同名点的坐标和高程数据，所得出的结果达到了相关规范的标准要求，这充分的说明采用RTK方法对钻孔及剖面点进行观测，能够得到较高的精度，详细的比较数据见表3所示。

8.在使用RTK的过程中需要重视的问题

8.1正确解算转换参数

在对控制点进行转换时，通常情况下参与的数量要超过3个点，并且参与的这些点都要达到足够等级、精度、密度，通过这些参数能够实现对整个测区的有效控制，RTK测量时转换坐标所形成的误差要控制在±2cm范围内，高程要控制3cm～-3cm之间。采用的转换方式主要有三参数、四参数等，当然最好还是选用四参数来对相关数据进行求解，因为三参数适用于面积较小的观测区，解算好参数后再进行相应的检核。

8.2基准站要正确架设

尽量保证在中央矿区高地对相关的基准站进行架设，这样能够使周围的环境更加的广阔，防止杂物对其进行遮挡，确保远离水域、雷达站等外部条件的干扰，这样能够更好地降低多路径效应对其产生的影响，量取仪高要保持足够的精准，设置专人进行守候且在进行观测时严禁任何操作。

8.3流动站使用技巧

在流动站进行观测过程中要尽量確保气泡居中，在对重要点位进行测量时，要利用三脚架进行调平后才能开展观测工作，同时观测的时间与次数要进行科学的增加。当通讯时，要保持一定的距离的检测，避免发生串频情况，当遇到雷暴天气时就不适宜进行RTK观测，要尽量避免在中午卫星强度不够的时段进行观测。根据多年经验可以得到RTK浮动解，当点位误差分布在0.2m～3m范围之间时，高程误差比较明显。因此，在深沟、有超过10m高度的树木时，可以选择附近平坦的地带进行图根点的布设。

9.结论

综上所述，GPS技术具有实时，快速等特点，非常适合矿区测量工作，并且可以满足对地图根测量的控制，降低了劳动强度，提高了工作效率，值得进一步推广和大范围应用。

参考文献：

[1]王志超.地质勘察测绘中GPS-RTK技术优势及应用分析[J].智能城市， 2017（04）： 117.

[2]张维乐.对地质勘查测绘中GPS-RTK测绘技术的分析[J].建材与装饰， 2019（04）： 224-225.

[3]邹宇.地质勘察测绘中GPS-RTK技术优势及应用分析[J].四川水泥， 2015（09）： 89.