RTK技术在地质测绘中的应用

【摘要】RTK技术是常规的GPS测量方法，能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载波相位动态实时差分（Real - time kinematic）方法，是GPS应用的重大里程碑，它的出现为工程放样、地形测图，各种控制测量带来了新曙光，极大地提高了外业作业效率，在地质测绘中经常被运用，文章在此就对RTK技术在地质测绘中的应用做出了分析。

【关键词】RTK技术 地质测绘 应用

中途分类号：O434.19 文献标识码：A文章编号：

在社会高速发展的同时，人们改造自然的能力也越来越来高，对资源的利用更是日益增多。对自然的改造就离不开地质勘测。新技术革命的开展、计算机技术的应用，使得用于地质测绘的技术也逐渐增多，涌现出了各种先进的勘探仪器，从而使得地质测绘水平得到了大幅度的提升，进而为人类对改造自然提供先决条件。无疑，RTK技术是常见的测绘技术。

一、GPS－RTK 技术基本原理

GPS - RTK 测量系统是GPS 测量技术与数据传输技术相结合而构成的组合系统，是以载波相位观测量为依据的实时差分GPS 测量技术。它是在基准站安置一台GPS 双频接收机，对所有可见的GPS 卫星进行连续观测，并将连续观测所得信息和基准站自身的信息通过无线电传输实时传送出去。在流动站上，GPS 接收机上除接收卫星信号外，同时还接收来自基准站发来的数据信息，并通过仪器内置软件实时解算出三维坐标信息及其精度信息。

RTK技术自问世以来，就以其精度高，速度快，操作简单等优点引起了测绘界的普遍关注。RTK技术在测绘行业深入最早，也是精度最高的应用领域，从而大大提高了作业效率。

RTK技术优点

RTK作业自动化、集成化程度高，测绘功能强大。RTK可胜任各种测绘内、外业。流动站利用内装式软件控制系统，无需人工干预便可自动实现多种测绘功能，使辅助测量工作极大减少，减少人为误差，保证了作业精度。

降低了作业条件要求。RTK技术不要求两点间满足光学通视，只要求满足“电磁波通视”和对天基本通视，因此，和传统测量相比，RTK技术受通视条件、能见度、气候、季节等因素的影响和限制较小，在传统测量看来由于地形复杂、地物障碍而造成的难通视地区，只要满足RTK的基本工作条件，它也能轻松地进行快速的高精度定位作业。

定位精度高，数据安全可靠，没有误差积累。不同于全站仪等仪器，全站仪在多次搬站后，都存在误差累积的状况，搬的越多，累积越大，而RTK则没有，只要满足RTK的基本工作条件，在一定的作业半径范围内，RTK的平面精度和高程精度都能达到厘米级。

作业效率高。在一般的地形地势下，高质量的RTK设站一次即可测完10km半径左右的测区，大大减少了传统测量所需的控制点数量和测量仪器的“搬站”次数，仅需一人操作，在一般的电磁波环境下几秒钟即得一点坐标，作业速度快，劳动强度低，节省了外业费用，提高了测量效率。

操作简便、数据处理能力强。南方测绘RTK的基准站无需任何设置，移动站就可以边走边获得测量结果坐标或进行坐标放样。数据输入、存储、处理、转换和输出能力强，能方便快捷地与计算机、其它测量仪器通信。

三、RTK技术的缺点

虽然GPS技术有着常规仪器所不能比拟的优点，但经过多年的工程实践证明，GPS ――RTK技术存在以下几方面不足。

1、受卫星状况限制。GPS系统的总体设计方案是在1973年完成的，受当时的技术限制，总体设计方案自身存在很多不足。随着时间的推移和用户要求的日益提高，GPS卫星的空间组成和卫星信号强度都不能满足当前的需要，世界上有些国家在某一确定的时间段仍然不能很好地被卫星所覆盖。例如在中、低纬度地区每天总有两次盲区。同时由于信号强度较弱，对空遮挡比较严重的地方，GPS无法正常应用。

2、受电离层影响。白天中午，受电离层干扰大，共用卫星数少，因而初始化时间长甚至不能初始化，也就无法进行测量。根据我们的实际经验，每天中午12点～13点，RTK测量很难得到固定解。

3、受数据链电台传输距离影响。数据链电台信号在传输过程中易受外界环境影响，如高大山体、建筑物和各种高频信号源的干扰，在传输过程中衰减严重，严重影响外业精度和作业半径。另外，当RTK作业半径超过一定距离时，测量结果误差超限，所以RTK的实际作业有效半径比其标称半径要小，工程实践和专门研究都证明了这一点。

四、实际应用

1、工程实例。某矿地质详查项目的勘查面积为1.1 平方公里。并且该矿区交通非常方便，矿区位于某山区中部，并且该山区属于中低山区。矿区内最高海拔标高460 米，河床标高190 米，地势比高352 米。构造为侵蚀地形。矿区地形复杂，是大片高大毛竹覆盖着的高山森林区段。

2、在矿区控制测量中的应用。矿区控制测量一般都是根据测区作业面积在国家等级控制点之上做首级控制，在矿区作业面积不太大的情况下，一、二级小三角点或导线点即可满足要求。根据GPS-RTK 的厘米级精度指标，它完全可以满足一般地区的控制测量需要。在控制点分布比较密集均匀的情况下，可以直接在国家等级控制点上架设基准站，直接进行各种工程测量，当国家等级控制点不能满足需要时，利用GPS-RTK 发展布设低一级控制点亦可满足各种地质工程测量的需要。实践证明各项精度指标完全符合有关规范的要求。

基准站、移动站的架设和设置。基准站的架设基准站的正确安置是顺利实施GPS- RTK测量的关键之一，架设时应该注意以下几点：视野开阔，周围无高度角超过10°的障碍物；须远离大功率天线发射源，并远离高压输电线路；附近不得有强烈干扰卫星信号的物体；同时，基准站与流动站的间距应考虑GPS 发射电台的功率和覆盖能力，应尽量架设在相对较高的位置，以获得最大的数据通讯半径。

动态数据采集。动态数据采集系统中的一台GPS接收机被指定为基准站，在整个测量过程中保持固定，所有测点的点位都是相对于基准站而言的。基准站在运行中采集和储存可见卫星的原始数据，其它的GPS接收机被设定为流动站，在运动过程中采集卫星数据，具有“动”的特性。

流动站系统的地质测绘操作员在工作现场往来走动，在测点作短暂的停留采集卫星数据。一般测点的停留时间从6秒钟~160秒钟不等。一旦测完，操作员即移到下一个测点继续工作。动态测量可以用于坝址中心线之类的线性目标，每隔5秒钟存一次数据，其结果可划出大坝中心线的一连串点的轨迹。为便于操作和移动，流动站系统设计装在背包里，可由一人操作。

勘探线剖面测量。通常地质钻孔要设置在勘探线上，所以要对勘探线剖面进行测量，从而为工程储量计算以及勘探设计和其它的综合研究提供更加准确的基础资料。测量勘探线剖面要与相关的规范要求和矿区设计要求相符。测量勘探线剖面传统的方法是地质人员将剖面的起始点布设出来，测量人员再根据起始点沿着与剖面垂直的方向定线并测设勘探基线，再沿着给定的剖面线方向将剖面的剖控点、测站点、剖面点确定下来。如果采用RT K 技术，则一人就能够完成整个勘探线剖面的测量，大大减少了工作量。

在实际操作中注意事项

1、摸清仪器特性。通过在各种条件下反复试验，摸清仪器各种特性，如能否达到标称精度，在各种条件下的测量误差和作业半径，摸清仪器的稳定性和各种条件下的初始化能力及所耗时间等等，以便应用时得心应手。

2、注重基准位置的选择。基准站尽量设置在点位较高的控制点上，以利于接收卫星信号和数据链信号，控制点间距离应小于RTK有效作业半径的2/3倍。为方便对RTK测量成果进行控制检核和避免出现作业盲点，应在测区内环境不良地区增设一些控制点，控制点的选点还要避免无线电干扰和多路径效应。

3、合理选择作业时间。通过下载星历文件了解测区的卫星分布情况，编制可行的作业计划，尽量避开卫星信号盲区和中午电离层干扰大的时段，提高作业效率。

六、结束语

RTK技术在地质测绘中应用，不仅能够提高测绘的精确度和可靠性，而且对提高工作效率，降低工作强度，对提高测绘的自动化程度具有重要的作用，所以成为地质测绘中重要的工具。随着RTK技术的快速发展，RTK技术将会得到更多的领域应用。

参考文献：

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