探析水工环地质勘察中GPS RTK的技术应用

陆胜　曹亚良

（辽宁工程勘察设计院，辽宁 锦州 121000）

【摘要】随着我国科学技术的日益发展和进步，我国对水工环地质勘察工作的准确性和效率提出了越来越高的要求。此外，由于我国对于能源的大量开发和使用，我们现阶段面临着严重的能源危机。因此，在这样的背景下，对于水工环地质勘查技术进行详细的研究具有重要的意义。本文就gps RTK技术在水工环地质勘查中的应用进行了详细的分析和研究。

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关键词 水工环；地质勘查；GPS RTK技术

目前，我国处于经济发展的高峰期，对于能源的消耗量和需求量越来越大，同时这也加重了我国能源短缺和环境污染问题。为了解决我国严重的能源短缺和环境污染问题，在普遍实行节能减排措施的同时，也需要不断地开发各种新型的能源，而要想开发新的能源，就必须要进行地质勘查。地质勘查技术作为地质勘查作业中的核心，其对于地质勘查的效率和质量具有重要的影响。

1　GPS RTK技术的基本原理

1.1　GPS技术的基本原理

GPS技术的基本原理实际上就是将卫星导航定位系统与无线电测距交会原理结合在一起而构成的技术。其中卫星导航定位系统是将地球表面设置的无线电发射信号装置安装于卫星上来进行实时定位的系统。无线电测距交会原理则是借助于3个及以上的地面控制在来对卫星所处的位置进行测定，同理，通过借助3颗及以上的卫星空间位置也可以对地球表面的任一点的位置进行测定。而就GPS实时动态测量的工作方法而言，其首先需要在基准站处安装一台GPS接收机，然后通过借助无线电传输设备将其对于全体GPS卫星的观测数据对用户进行实时的传送。在观测站上，所传送的GPS卫星观测数据被GPS接收机所接收，同时需要借助无线电接收设备对接收基准站的各类转换参数和观测数据进行传输，然后以GPS原理相对定位为依据，对基准站的84坐标和基线向量进行及时的解算，最后要通过地方坐标系和预设的wgs-84坐标系的转换参数对用户测量需要的精度及三维坐标进行实时地计算，并且要对计算数据进行显示。

1.2　RTK技术的基本原理

RTK技术的基本原理是以载波相位观测量为测量依据，并将数据传输技术和GPS测量技术有效结合的实时差分GPS测量技术，同时其也是对GPS测量技术的一个突破。通常而言，RTK技术主要包括三个主要部分，即：软件系统、数据传输设备和GPS接收设备。而就RTK技术的基本工作方法和思想而言，其主要包括以下几个方面：首先需要在观测基准站上设置一台GPS接收机来对全体可见的GPS卫星进行连续、实时地观测，并要借助无线电传输设备将接收机所观测的各类数据信息传输给用户观测站。然后在用户站上，在GPS接收机对GPS卫星信号进行接收的同时，要借助无线电接收设备来对基准站所传输的各类观测数据进行接收。最后要以相对定位原理为计算原理和依据来对整周模糊度未知数进行结算，同时要对用户站的精度和三维坐标进行显示。通过对定位结果进行实时的计算，可以实现对用户站和检测基准站的观测质量及结算结果的情况进行监测，及时地对结算结果的准确性进行实时地判定，从而降低观测的任务量，缩短观测所需的时间，有效地提高了生产的效率。

2　GPS RTK技术在水工环地质勘查中的优点

2.1　作业效率高

与传统的测量方式相比，GPS RTK测量技术所需的测量控制点的数目以及测量仪器所需的移动次数都大大地减少，且只需要单人即可完成测量操作，对于测量过程中每个放样点的停留时间仅为1.2s，只需要在这个时间范围内既可完成对于放样点的测量。此外，对于普通地势和地形下的测量，RTK技术对于半径为5KM的测量区域只需要进行一次测量就可以保证测量的精度，大大缩短了测量所需的时间，提高了测量作业的效率。

2.2　定位精度高

RTK技术的定位精度非常高，一般主需要保证RTK测量的基本条件得到满足就可以确保测量的精度，尤其是对于在特定的工作半径内（一般为5km）的定位，RTK的高程和平面精度可以达到厘米级，且测量误差不会出现累积问题。

2.3　全天候作业

RTK技术的工作要求只需要满足对空和电磁波通视即可，不需要两点间必须满足光学通视的要求。因此，与传统的测量技术相比，RTK技术的受阻因素通常比较少，如可以在阴雨天、大风等天气下作业等，即可以实现全天候的作业。

2.4　自动化、集成化程度高

RTK技术可以胜任各种测绘外业。各种测绘功能均内置于操作设备的软件中，可以实现高度的自动化和集成化，从而大大地降低人为操作的误差，作业精度也得到了大程度的提升。

3　GPS RTK技术的应用实例

3.1　GPS RTK在地质环境污染调查中的应用

一家消化纤维厂建立于石灰岩地区，由于污水的泄露导致其中所含的消化纤维对地质环境造成了严重的环境污染，为了探测硝化纤维在地表至浅水面岩溶结构中的含量，在特定的钻孔中设定了一定数目的井中雷达探测。通过采用惠更斯—基尔霍夫叠加法依据所收集到的资料来绘制出三维雷达图。从所得到的10m深度的重建图像上我们可以明显地看出几个受到硝化纤维污染的位置与后来的开挖位置相符合，从而验证了GPS探测结果的准确性。

3.2　GPS RTK在南极永冻场地安全检查中的应用

科学人员发现在南极考察计划利用的一个场地内，在地下0.3至0.5m的位置处的冰块内部有一些融水坑，这些融水坑将给科学考察所用场地带来不利的影响。基于此，他们借助了GPS技术对考察场地进行了实地测量考察。通过对于所测绕射波结构信息及其他信息的分析和研究，在地下3.5m深度范围内发现一些含散水的冰层带，但含水量较少。

3.3　GPS RTK在区域水文地质中的应用

在雷达资料的观测中，地质体的结构特征和构造均会给雷达响应产生一定的影响，并会产生一定的特征效应。这些特征效应实际上就是所谓的雷达相图元素。自1990年以来，荷兰TNO应用地质研究所在对多个试验点用GPS技术进行了测量和研究，从而对GPS对不同水文地质目标的特征及成像可能性进行评价。研究结果揭示了荷兰不同沉积环境下雷达相图元素的特征，这对于水文地质层序的位置确定具有重要的意义。

GPS RTK技术作为一种先进的水工环地质勘查技术，逐渐地被测量界所接受，并得到了广泛地应用与推广。GPS RTK技术在水工环地质勘查工作中的应用，可以极大地提高勘察的质量，同时也可以大大地降低测量人员的工作强度，缩短测量的工期，提高勘察工作的效率。因此，在水工环地质勘查中应用GPS RTK技术具有积极的意义。

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参考文献

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［2］王伟.浅谈GPS RTK在水工环地质勘查中的技术应用[J].地质勘查,2011,15(12):64-65.

［3］温俊涛.GPS RTK在水工环地质调查中的应用[J].实用科技,2012,18(12):245-246.

［责任编辑：汤静］