GPS RTK技术在地质找矿测量中的应用

GPS RTK技术在地质找矿测量中的应用
摘要：通过对RTK技术的工作原理和影响RTK测量精度因素的分析，结合GPS RTK在地质找矿中点位定测、工程点放样及地形测绘工作实例，指出了RTK 技术在地质找矿测量中的优势以及其在实际应用中应注意的一些问题。

关键词：RTK技术；定位；放样；地形测量
1、引言
随着GPS实时动态测量技术（Real Time kinematic.简称RTK）的不断发展和成熟，其已广泛应用于测绘和各个行业（如：电力、公路、铁路勘测设计和施工放样；地形测量、土地勘界、地籍测量、房产测绘，地质探矿等）。

本文通过对RTK技术的工作原理和影响RTK测量精度因素的分析，结合工作实例充分展示了RTK技术在矿区测量中的优越性以及笔者在实际测量中的一些体会，供同行们共同探讨。

2、RTK工作原理
RTK技术的测量模式要求至少有两台同时工作的GPS接收机（一台置于基准站，一台置于流动站，实际工作中一般用两台流动站），利用载波相位差分技术实时处理两个测站载波相位观测量的差分。

基准站接收机通常设在一个固定点上（已知点或未知点均可），通过基准站系统采集来自可用卫星的原始数据，由串行端口送往待命的无线电发射机，发射机对包装后的原始数据进行广播，由流动站电台接收基准站发来的包含基准站接收GPS原始数据的信息，电台将收到的基准站原始数据经串口转发至流动站接收机。

根据基准站与流动站的工作原理，作业人员携带流动站系统在测区可快速准确地进行定位测量、放样和地形测量等工作。

3、影响RTK测量精度的主要因素
3.1基准站的选择
基准站的选择是RTK测量的重要环节。

要成功实施RTK测量，选择合适的站点来安置基准站系统是非常必要的，如果基准站位置选择不好，特别是在山高林密的矿区，流动站无法接收到基准站电台的信号，则RTK就不能正常工作。

此外，RTK定位测量中，流动站随着基准站距离的不断增大，初始化时间延长，精度将会降低，甚至无法正常工作。

3.2转换参数
GPS RTK测量的坐标为WGS-84坐标成果，而在实际工作中需要的是1954年北京坐标系、或1980西安坐标系、亦或地方坐标系成果。

具体作业时是
在测区范围内选择3个以上的控制点，利用RTK直接观测后求取整个测区的基准转换参数。

因此，在RTK测量过程中，基准转换参数对RTK测量成果的影响非常明显，如果基准转换参数误差较大，则无论观测的效果多么好，其成果的误差仍然是很大的。

3.3仪器设备和人的因素
由于RTK测量设备的不同，仪器性能和抗干扰能力等因素也影响RTK 的测量精度。

此外，不同的作业人员的技术水平、工作经验和处理问题的方式方法也不尽相同，工作中未严格按要求整平对中、未进行卫星预报避开不利的观测时段等，也会对RTK测量精度产生影响。

4 、测量实例及RTK技术特点
2010年6月，内蒙古地勘六院承接了牙克石市乌奴耳河北岸银多金属矿的1：2000地形测绘、钻孔及槽探定位测量和勘探线放样工作，考虑到时间和周期以及矿区的特殊性，应用传统的方法，较难实施，因此决定采用先进的GPS RTK技术进行测量。

4.1矿区概况
牙克石市乌奴耳河北岸银多金属矿位于乌奴耳镇，矿区内山高坡陡、沟深林密，属于原始森林，工作环境十分恶劣。

本次工作范围约12平方公里，其地理位置为东经：120°53′—120°57′，北纬：48°46′—48°48′。

矿区周围有国家控制点四个，矿区首级控制采用E级GPS控制网，共布设23个埋石点，平面采用1980西安坐标系，中央子午线经度为120度，3°分带，高程采用1985国家高程基准。

4.2Trimble 5700GPS RTK简介
Trimble 5700GPS RTK是美国天宝仪器公司生产的双频GPS RTK，其标称精度为平面：（10+1X10-6D）mm,高程：（20+2 X10-6D）mm；初始化时间小于30s;初始化的置信度〈99.9%；跟踪：24信道L1CA代码，L1/L2全周期载波，P码加密期间完全操作，WAAS卫星跟踪；操作温度：-40°C—+65°C；标准配置全套RTK流动站的重量＜4kg。

4.3测量的具体步骤
4.3.1 基准的设置
Trimble5700 GPS RTK基准站的设置步骤：
1）先在选定作为基准站的控制点上架设三脚架，安装ZephyrGeodetic 天线，并将天线连接到GPS接收机上标有“GPS”的端口。

2）用专用的电缆连接TRINNARKⅢ电台和测量控制器手簿到基准站GPS接收机上，接通外部电源。

3）启动测量控制器手簿，在手簿菜单中：启动基准站接收机—新建测量任务—输入基准站名称—选择坐标系统—选择天线类型—输入天线高度—断开测量控制器手簿。

4.3.2流动站的设置
流动站的设置与基准站基本相同，由于流动站的电台采用内置接收电台，设置比基准站简单。

具体步骤为：首先将GPS接收机置入背包内—天线装在对中杆杆顶—连接GPS接收机接收天线—连接测量控制器手簿—启动流动站接收机—设置各项参数并输入流动站天线高度—输入校正点和放样点坐标。

4.3.3点校正和转换参数求取
测量人员将流动站对中杆立于确定为测区求取转换参数的控制点上精确整平对中，对其余控制点逐一进行测量，全部完成后，进行点校正，最终求取整个区域的平面和高程转换参数。

4.3.4 点位测量及放样
1)点位测量：将流动站对中杆置于观测点上，在手簿中选择RTK测量---选择测量点---输入观测点名、代码和天线高，获得初始化后即可开始观测，观测完成后，点击存储即可。

这对工程点定测和地形碎部点采集是十分便利的。

2)放样：在测量控制器手簿中选择放样，选中已输入手簿中待放样点点名，即可根据手簿屏幕的箭头方向和距离提示进行实地点位放样。

4.3.5 点位精度的检核
GPS RTK是靠接收从地面以上约两万公里的卫星发射来的无线电信号，这些信号频率高、功率低，不易穿透阻挡卫星和GPS接收机之间视线的障碍物，因而采取一定的措施对RTK的测量成果质量进行控制是必不可少的。

该矿区主要采取以下方法进行：
1)每天开始测点和放样前以及收工前对控制点进行检测。

2)测量过程中，对测量区域内邻近的点进行测量检查。

3)从不同的基准站对一定数量的点进行重复测量检查。

从检查统计的情况看，平面误差均小于1.5cm高程误差最大为3.2cm,说
明RTK测量成果是稳定可靠的。

4.4RTK技术特点
本次矿区测量由于采用了先进的RTK技术，缩短了工作周期，减少了作业人员的劳动强度，充分体现了RTK技术的优越性，具体表现在以下几个方面：
1)不受外界因素影响，降低了作业条件要求。

GPS RTK技术不受季节、气候和成像等影响，可全天候进行野外测量工作；两点间不要求满足光学通视，只要求满足“电磁波通视”。

因此，和传统的测量方法相比，RTK技术受通视、能见度等因素的影响和限制较小，在传统测量不易进行的复杂地区，只要能满足RTK测量的基本条件，它都能轻松地进行快速的测量和放样。

2)测量精度高，误差相互独立、不积累、不传递。

只要能满足RTK测量的基本要求，在规定的作业半径范围内，RTK测量的精度能达到厘米级。

传统的作业方法在进行测量和放样时需要逐级进行设站，造成测量误差传递、积累，采用RTK进行测量由于精度比较均匀，因此其误差相互独立，不会积累也不存在传递。

3)集成化、自动化程度高、数据处理能力强。

由于RTK系统内集成了强大的测量和放样功能，工作十分方便，观测过程中，星数、PDOP（点位精度衰减因子）值、模糊固定状况、点位精度情况等均可在手簿上显示出来，使用起来较为方便。

4)携带方便，操作简单。

以Trimble 5700 GPS RTK为例，整套RTK流动站设备的重量小于4Kg，特别是在通行不便的山区携带更方便，并可以进行拆装，大大降低了劳动强度，这对于施测困难的地区尤为重要。

此外，RTK手簿内置中文菜单，测量人员参照使用说明能尽快熟练和掌握。

5)节约人力，缩短周期，工作效率高。

RTK流动站测量工作，大多情况下只需1人进行操作，而且几秒钟即可完成一个点的测量工作，作业速度快，大大节省了工作时间和生产费用，提高工作效率。

5、结语
总之,RTK测量技术具有常规作业方法无可比拟的优越性,在实际作业过程中也具有很多优势,但RTK测量也存在一定的技术限制,在树木高大的密林区，卫星信号被屏蔽，不能解算出固定解，因此只有充分了解RTK测量技术的优势和劣势,用其利，避其害,才能更好地把RTK技术应用到测绘的各个行业中.。