關(guān)于rtk測(cè)量在地質(zhì)工程中的應(yīng)用

1、<p>　　關(guān)于RTK測(cè)量在地質(zhì)工程中的應(yīng)用</p><p>　　摘要:本文筆者將結(jié)合實(shí)例，對(duì)目前采用的RTK測(cè)量的主要過程進(jìn)行了分析,總結(jié)可提高RTK測(cè)量在地質(zhì)工程應(yīng)用的幾點(diǎn)結(jié)論和一些質(zhì)量控制建議。 </p><p>　　關(guān)鍵詞:RTK；地質(zhì)工程；測(cè)量方法；質(zhì)量控制 </p><p>　　中圖分類號(hào)：O213.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： </p

2、><p><b>　　1 概述 </b></p><p>　　由于RTK 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量具有實(shí)時(shí)、高效的特點(diǎn),在許多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用,但在測(cè)量成果的精度和可靠性方面,從其誕生之日起就充滿了爭(zhēng)議。RTK技術(shù)的出現(xiàn),幾乎完全改變了傳統(tǒng)地控制測(cè)量方法,然而RTK的測(cè)量技術(shù)還存在一定的局限性,比如遮擋、強(qiáng)磁場(chǎng)干擾、太陽黑子及超遠(yuǎn)距離等因素都對(duì)測(cè)量質(zhì)量有一定的影響,甚至可導(dǎo)致無

3、法測(cè)量。RTK 的關(guān)鍵技術(shù)是初始整周模糊度的快速解算,數(shù)據(jù)鏈傳輸?shù)母呖煽啃院蛷?qiáng)抗干擾性。RTK 系統(tǒng)原理雖然很復(fù)雜,但從應(yīng)用角度來講,還是相當(dāng)簡(jiǎn)單和方便的,只要有足夠數(shù)量的衛(wèi)星且具有較好的幾何分布,并且基準(zhǔn)站與移動(dòng)站間的數(shù)據(jù)通訊良好,就可以進(jìn)行測(cè)量。目前,RTK 技術(shù)已經(jīng)滲入到國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)生活的各個(gè)方面,并且正在發(fā)揮著越來越重要的作用。 </p><p>　　2 RTK技術(shù)在地質(zhì)勘查區(qū)測(cè)量中應(yīng)用 </p&

4、gt;<p>　　我們對(duì)某金屬礦地質(zhì)勘查區(qū)布設(shè)了四等控制網(wǎng),在此基礎(chǔ)上用GPS快速靜態(tài)方法布設(shè)了13個(gè)GPS控制點(diǎn),經(jīng)觀測(cè)合格并采用南方GPS數(shù)據(jù)處理軟件平差,然后采用RTK雙次測(cè)量技術(shù)進(jìn)行了復(fù)測(cè)。 </p><p>　　(1)作業(yè)方法:在測(cè)區(qū)中部選擇四等控制點(diǎn)架設(shè)RTK基準(zhǔn)站及電臺(tái)等,并連續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星；RTK移動(dòng)站依次到各點(diǎn)測(cè)量。重要的是第二次測(cè)量時(shí)需重置整周模糊度,并把雙次測(cè)量數(shù)據(jù)的平均值

5、作為成果。 </p><p>　　(2)作業(yè)精度:平面10mm+2ppm；高程20mm+2ppm。 </p><p>　　(3)作業(yè)要求:在觀測(cè)時(shí)段內(nèi)應(yīng)確保有5顆以上衛(wèi)星可供同步觀測(cè)；移動(dòng)點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)距離應(yīng)不超過10km。 </p><p>　　(4) RTK方法的優(yōu)點(diǎn)是作業(yè)速度快、精度高。 </p><p>　　從表1中的數(shù)據(jù)可以看出,RTK

6、雙次測(cè)量與GPS快速靜態(tài)測(cè)量成果的坐標(biāo)分量最大差異為1.8cm ,這其中還包括了對(duì)中等其它測(cè)量誤差的影響。因此在本例中,RTK測(cè)量與GPS快速靜態(tài)測(cè)量的成果無顯著差異,精度相當(dāng)。 </p><p>　　3 RTK技術(shù)在地質(zhì)工程點(diǎn)測(cè)量中應(yīng)用 </p><p>　　(1)作業(yè)方法:在測(cè)區(qū)中部選擇遠(yuǎn)離各種強(qiáng)電磁干擾源、周圍應(yīng)無明顯的大面積的信號(hào)反射物、視野開闊的相對(duì)制高點(diǎn)等觀測(cè)條件良好的控制點(diǎn)架

7、設(shè)基準(zhǔn)站,并連續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星；RTK移動(dòng)站依次到礦區(qū)鉆孔、探井、探槽、勘探線、地質(zhì)點(diǎn)等地質(zhì)工程點(diǎn)測(cè)量。 </p><p>　　(2)作業(yè)要求:在觀測(cè)時(shí)段內(nèi)應(yīng)確保有5 顆以上衛(wèi)星可供同步觀測(cè)；移動(dòng)點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)距離應(yīng)不超過10km。 </p><p>　　表2 中的Mp 、Mh 和Mp + h是指點(diǎn)位在平面、高程和空間位置的均方根(RMS) 。以上精度統(tǒng)計(jì)中可以看出RTK測(cè)量完全滿足一般地質(zhì)

8、工程點(diǎn)的測(cè)量精度要求。 </p><p>　　4 RTK坐標(biāo)轉(zhuǎn)換 </p><p>　　由于我國(guó)大多采用1980年國(guó)家坐標(biāo)系、1954年北京坐標(biāo)系或地方獨(dú)立坐標(biāo)系等坐標(biāo)系統(tǒng)。RTK 測(cè)量應(yīng)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。當(dāng)要求高程精度較高時(shí),轉(zhuǎn)換參數(shù)必須考慮高程要素。如果無法滿足高程精度要求,可對(duì)RTK數(shù)據(jù)后處理,按高程擬合、大地水準(zhǔn)面精化等方法求解高程值。 </p><p>　　對(duì)

9、于一定區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)工程測(cè)量,我們往往利用以往的控制點(diǎn)成果求取“區(qū)域性”的轉(zhuǎn)換參數(shù),以便適用于需要的坐標(biāo)系統(tǒng)。其區(qū)域性,理論上削弱了變形影響,提高了轉(zhuǎn)換的可靠性?；鶞?zhǔn)站的WGS84 坐標(biāo)的獲得方法有2 種: </p><p>　　(1) 使用已有的靜態(tài)數(shù)據(jù),直接將控制點(diǎn)的WGS84坐標(biāo)和地方坐標(biāo)輸入手簿直接求取； </p><p>　　(2) 使用上點(diǎn)采集的方式獲取,此種方法是在無WGS84

10、 成果的情況下使用。具體做法如下:基準(zhǔn)站的WGS84 坐標(biāo)直接從手簿中讀取,然后將移動(dòng)站安置于控制點(diǎn)上采集WGS84 坐標(biāo),每次測(cè)量前總要先對(duì)測(cè)區(qū)進(jìn)行點(diǎn)校正(WGS84 地心坐標(biāo)與所需坐標(biāo)系間的轉(zhuǎn)換) 。即測(cè)前應(yīng)在測(cè)區(qū)邊沿選擇3 個(gè)分布均勻的控制點(diǎn)進(jìn)行點(diǎn)校正,求解坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)。測(cè)量時(shí)應(yīng)以其它已知控制點(diǎn)作為檢核,當(dāng)檢核精度滿足擬測(cè)量等級(jí)時(shí),方可開始正常作業(yè)。將校正參數(shù)記錄在筆記本上,每次測(cè)量前應(yīng)認(rèn)真核對(duì)本參數(shù),確保本測(cè)區(qū)參數(shù)的唯一性。 &

11、lt;/p><p><b>　　5 質(zhì)量控制 </b></p><p>　　在RTK外業(yè)測(cè)量中主要的誤差是多路徑誤差,多路徑誤差對(duì)點(diǎn)位坐標(biāo)的影響,在一般環(huán)境下可達(dá)5～9cm ,在高反射環(huán)境下可達(dá)15cm ；在高反射環(huán)境(城鎮(zhèn)、水體旁、沙灘、飛機(jī)、艦船等) 下,碼信號(hào)受多徑誤差的影響,可導(dǎo)致接收機(jī)的相位失鎖；實(shí)踐證明,觀測(cè)值中的很多周跳都是由于多路徑誤差引起的。 </

12、p><p>　　接收機(jī)天線附近的水平面、垂直面和斜面都會(huì)使GPS 信號(hào)產(chǎn)生鏡反射。天線附近的地形地物,例如道路、樹木、建筑物、池塘、水溝、沙灘、山谷、山坡等都能構(gòu)成鏡反射。因此,選擇GPS 點(diǎn)位時(shí)應(yīng)特別注意避開這些地形地物,采取提高天線高度和其他防止多路徑誤差的措施。 </p><p>　　由于RTK測(cè)量有時(shí)會(huì)出現(xiàn)點(diǎn)位坐標(biāo)漂移誤差,當(dāng)按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行RTK作業(yè)時(shí),在距離和測(cè)回?cái)?shù)都按設(shè)計(jì)掌握時(shí),仍

13、有部分測(cè)點(diǎn)超限時(shí),只有通過減小測(cè)距和增加測(cè)回?cái)?shù)加以解決。 </p><p><b>　　5.1 成果檢驗(yàn) </b></p><p>　　應(yīng)加強(qiáng)對(duì)RTK成果的檢驗(yàn)。對(duì)RTK 成果的外業(yè)檢查可以采用下列方法進(jìn)行:與已知點(diǎn)成果的比對(duì)檢驗(yàn)、對(duì)同一點(diǎn)的測(cè)量檢驗(yàn)、已知基線長(zhǎng)度測(cè)量檢驗(yàn)、不同基準(zhǔn)站對(duì)同一測(cè)點(diǎn)的檢驗(yàn)。對(duì)測(cè)繪的地形圖采用常規(guī)作業(yè)方法檢查。RTK作業(yè)后,應(yīng)認(rèn)真總結(jié)作業(yè)方法

14、,統(tǒng)計(jì)測(cè)量精度,做好測(cè)量報(bào)告的編寫工作,以便逐步完善RTK 作業(yè)方法。 </p><p>　　5.2 如何判斷觀測(cè)質(zhì)量 </p><p>　　(1) 直接查看觀測(cè)手簿上的收斂值: 目前大多數(shù)RTK儀器都已采用OTF 方法計(jì)算整周模糊度,大大縮短了解算時(shí)間。因此,在無干擾的測(cè)區(qū),儀器鎖定衛(wèi)星在5 顆以上時(shí),5s 內(nèi)RTK 測(cè)量即獲得固定解,手簿顯示的收斂值一般在2cm 以內(nèi)。此時(shí)的收斂值真實(shí)

15、地反映了天線中心測(cè)量的內(nèi)符合精度。若RTK測(cè)量60s 以上才得到固定解,此時(shí)的收斂值可能存在偽值。需要進(jìn)一步確認(rèn)。 </p><p>　　(2) 已知點(diǎn)比較法:作為RTK 測(cè)量起算數(shù)據(jù)的高級(jí)控制網(wǎng),一般用GPS 靜態(tài)獲得,具有很高的可靠性。為檢核坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)、已知數(shù)據(jù)輸入及RTK 測(cè)量各種過程的正確性,可以通過將已知點(diǎn)納入到測(cè)量鏈中的方式進(jìn)行檢查,這是一種十分有效的方法,可在任何情況下時(shí)使用。 </p>

16、;<p>　　(3) 重復(fù)測(cè)量判定觀測(cè)質(zhì)量:少數(shù)測(cè)區(qū)存在一些干擾源,造成RTK測(cè)量質(zhì)量不正常。導(dǎo)致觀測(cè)成果出現(xiàn)較大誤差甚至有偽值現(xiàn)象。這種情況觀測(cè)時(shí)不易發(fā)現(xiàn),可從手簿上反映出收斂很慢,求得固定解一般需要幾十秒甚至幾十分鐘才能完成,其收斂值一般在2～8cm之間。這時(shí)手簿上顯示的收斂值可能不完全真實(shí),有時(shí)測(cè)量誤差可能達(dá)到幾十厘米甚至幾米。當(dāng)出現(xiàn)此種情況時(shí),要慎重對(duì)待采集的數(shù)據(jù),最好重置整周模糊度重復(fù)采集數(shù)據(jù)以檢核觀測(cè)質(zhì)量,或用

17、另一臺(tái)移動(dòng)站重復(fù)采集數(shù)據(jù)來判定觀測(cè)質(zhì)量。每次初始化成功后,或測(cè)量2～4h左右應(yīng)重合1～2個(gè)已測(cè)過的RTK點(diǎn),以此來檢查基站設(shè)置的正確性和測(cè)量鏈過長(zhǎng)后可能產(chǎn)生的點(diǎn)位坐標(biāo)漂移誤差,這種方法可以在首站完成后的設(shè)站時(shí)使用。 </p><p>　　(4) 成果整理時(shí)應(yīng)注意以下2點(diǎn): ①JOB 文件必須建立在DISK目錄下,以確保數(shù)據(jù)的安全；②測(cè)量結(jié)束后應(yīng)對(duì)兩組成果進(jìn)行比較,較差小于5cm的取中數(shù)使用,大于5cm的應(yīng)返工重測(cè)

18、。 </p><p><b>　　6 結(jié)論 </b></p><p>　　經(jīng)過RTK雙次測(cè)量與快速靜態(tài)測(cè)量的比較,從表1 中的數(shù)據(jù)可以看出,RTK雙次測(cè)量與GPS快速靜態(tài)測(cè)量成果的坐標(biāo)分量差異較小,這其中還包括了對(duì)中等其它測(cè)量誤差的影響。因此,RTK測(cè)量與GPS快速靜態(tài)測(cè)量的成果無顯著差異,精度相當(dāng),可以在地質(zhì)工程布設(shè)一級(jí)圖根控制中應(yīng)用。RTK技術(shù)在地質(zhì)工程點(diǎn)測(cè)量中,

19、從表2 中的數(shù)據(jù)可以得出完全滿足一般地質(zhì)工程測(cè)量精度要求的結(jié)論。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn): </b></p><p>　　[1] GB/T18314-2001 全球定位系統(tǒng)(GPS)測(cè)量規(guī)范[S]. </p><p>　　[2] 周忠謨,易杰軍.GPS衛(wèi)星測(cè)量原理及其應(yīng)用[M].北京:測(cè)繪出版社,1992. </p>