高 锐

(山西省第二水文地质工程地质队，山西 侯马 043000)

水工环地质调查中GPS RTK的运用研究

高 锐

(山西省第二水文地质工程地质队，山西 侯马 043000)

对GPS技术、RTK技术予以了分析，并对GPS RTK技术在水工环地质调查中的应用价值及工作原理进行了探讨，详细阐述了水工环地质调查中GPS RTK技术的具体运用，并提出了今后水工环地质调查中GPS RTK要注意的问题。

水工环地质，GPS RTK技术，运用

GPS RTK技术作为差分GPS定位系统，具有实时、动态数据测量的特点，以载波相位为基准，落实观测点数据测量的目的。RTK系统将差分法作为测量依据，不仅可降低测量误差，还可避免GPS技术、RTK技术间误差矛盾，即前者为卫星测量差，后者为机钟差，而技术间融合的方式，可避免测量误差，并将测量精度控制在厘米级。

1 对GPS RTK技术的分析

1)GPS技术。GPS(全球定位系统，Global Positioning System)技术作为动态定位技术，可依据导航定位系统的辅助，对载波相位数据予以全面收集，可有效保证地质测量数据的准确性。其中GPS技术将卫星、地面间距实施定位，借助地面基站，对高性能、高水平GPS接收器进行布设，并选择实时观测的方式，努力做好信号传输、转换工作。此环节的进行，地面GPS接收器可将数据信号转变为无线信号，并通过基站基线向量的精准核算，确定待测对象坐标点。

现阶段，由于国内地质灾害研讨、环境保护等工作的深入施行，在某种程度上拓展GPS技术应用空间，促使其在地质采矿、水工环地质勘探、城市规划等领域占据首席地位。

2)RTK技术。RTK(Real-Time Kinematic)技术依据动态差分原理，贯彻落实地质测量和地质定位工作的深刻内涵。常规角度下，RTK技术将数据误差值控制在厘米范围内，即以基站、流动站位置为导向，结合接收设备的辅助，对数据予以接收，并针对同源卫星信号数据开展对比分析工作。待差分改正后，方可以无线传输设备的融合，将数据传输至流动站内，多适用于环境污染和地质灾害的预防、调查等领域。此外，RTK技术还具有自动化作业、数据可靠、安全系数高、作业效率高以及操作简易的特点。

2 GPS RTK技术在水工环地质调查中应用价值

1)工作原理。GPS RTK为实时、动态测量技术，其工作原理如下：于基站处布设GPS接收机，以各卫星观测为依据；在连续观测的前提下，利用卫星将数据信号传输至观测站，而无线电设备作为信号传输的主要媒介；GPS接收机通过对观测数据与转换参数的实时且完整接收，借助GPS定位系统，科学预算基线向量，取得基站另一坐标点，即WGS-84；结合WGS-84坐标、地方坐标间参数的融合，以此实现对所需精度、系数的真实显示。

2)应用价值。首先，效率高。和传统测量技术对比中，发现GPS RTK技术具有高强度测量优势。即在地质环境勘察中，现代化RTK基站可对5 000 m半径探测区予以测量，仅需1次测量结果方可明确地质数据信息，极大程度上降低测量设备、控制站安装及布设量。总之，GPS RTK技术不仅可减少勘察人员工作量，还可缩减地质调查周期，使其能够在短期内做好各项工作调查的意义和目标，真正实现地质环境调查效率高的优势。其次，定位精准。GPS RTK技术是以载波相位为基准，用于观测点数据实时且动态定位的技术典型。即采用观测站三维坐标点，同时实时定位分析的数据变化，将其精准至厘米级。若要在实际地质调查中，将GPS RTK技术标准完全落实于实处，即可避免测量偏差，既是对传统测量技术平面精度、高程精度的合理强化，又是避免数据误差的核心途径。再次，无间断作业。相较于传统测量技术而言，GPS RTK技术无需遵循“两点光学通视”原则，仅可依据电磁波通视、对空通视原理及相关标准，方可达到数据测量的目的。对此，水工环地质调查中关于GPS RTK技术的运用，可在外界因素无干扰的条件下，贯彻落实24 h无间断作业的目的。最后，自动化作业。针对水工环地质调查工作，GPS RTK技术可用于对多种环境下测绘作业工程，以人为误差降低或控制的手段，提升数据测绘精准度。此外，借助专业软件运行的测绘功能，以其多元化的优势做好自动化测绘作业。

3 水工环地质调查中GPS RTK技术的具体运用

GPS系统以新兴技术的层面，经多年探索与更新的角度，取得显著进步，并在水工环地质调查领域中起到决定性作用，如在环境污染、碳氢污染物等勘探领域中对GPS RTK技术的应用。

1)环境污染。据权威部门调查结果证明，于地质环境污染中GPS RTK技术的选择，能够在精准数据获取的基础上，及时将数据传输至管理部门，便于工程人员数据分析与研究工作的进行，以期在短期内寻找地质环境污染制因，并制定解决对策。而若要做好该项工作，笔者建议应从以下事项出发：结合集装箱的使用，开展GPS RTK技术试验工作，其试验结果是对GPS RTK技术应用价值的真实反映；待试验表明相邻区域无污染趋势时，倘若需对潜水面进行探测，则可通过GPS RTK技术观察悬浮于潜水面污染颗粒物；若污染物呈现饱和状态，则难以对潜水面实施探测，但却可获取准确性水工环地质数据。

例如：A硝化纤维厂，地处石灰岩区域。由于污水泄露发生地质环境污染问题，即硝化纤维为主要污染源。为实现潜水面、地表水、岩溶等结构硝化纤维的测量工作，则于井下布设雷达钻孔，即30 m钻孔15个、50 m钻孔6个，依据常规资料收集处理模式，以“HK叠加法”作为应用基准，绘制三维数据图。通过该种方式的运用，可以图像重建为核心，将探测深度控制在10 m，随后利用后续硝化纤维污染点的开挖，对地质环境污染问题予以根本上解决，即表明GPS RTK技术在水工环地质调查中，具有显著探测效果。

2)碳氢污染物。GPS RTK在水工环地质勘查中的应用价值，是其余勘查技术所不具备的。在野外勘查中，GPS系统能够以自身独特优势，在短时间内确保地质勘探结果的精准度。为证实该项观点，国内外某学者开展GPS RTK野外勘查实验，即选用4 m×0.4 m×0.5 m集装箱开展试验调查工作。为进一步分析GPS RTK技术于碳氢污染物探测领域的应用效能，通过撂型雷达的使用，以水文参数、雷达响应间对比处理的模式，完成试验。从而得出如下结论污染物处于饱和状态时，GPS RTK技术难以对潜水面予以探测；相邻区域点零污染条件下，GPS RTK技术在潜水面污染物探测中存在较高价值；试验项目的开展，主要针对沙质土壤进行探测、验证工作。于多元化水工环地质数据基础上，对毛细水头、羽状污染物等传播速率进行针对性把控，如在石油污染(如图1所示)探测案例中，对GPS RTK技术的科学运用。

若要做好以GPS RTK技术为核心的石油污染探测工作，则应做好三项流程步骤，即准备、参数转换、施测。其中准备为：对石油污染勘测区平面资料、高程资料予以收集，以资料控制点的明确对测取内控制点予以确定；完成基站、流动站参数布设工作，并保证二者数据一致。参数转换：以资料收集的指标参数为基准，做好坐标系、高程点间公共点的筛选，并在参数转中对测区分布态势、控制点基数进行均匀布设，以此能够通过GPS软件操作实现参数转换的目的。施测：本次实验采用徕卡1200型动态GPS-RTK施测设备，其具有低高度角和快速跟踪、更新快与抗干扰等多项优势，并早动态检测中精准度可达至±5 mm+1 ppm×D(D为基线长度)，即在几秒内均可实现RTK测量的目的，于15 000 m内准确度可高达99.9%。

4 结语

鉴于科技水平的稳步提升，多元化、现代化探测技术在各领域中得以全面运用。以水工环地质调查工作为例，工作人员若要从根本上确保勘察水平与质量，强化工作效率，则应对先进技术、先进设备予以科学探究，以优化创新的层面，为国内水工环地质调查工作的施行创造条件，确保其稳定发展的步调。此外，GPS RTK技术以效率高、定位精准、无间断作业以及自动化作业的优势，在环境污染和碳氢污染物、区域水文地质与安全检查等领域得以运用。

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ApplicationofGPSRTKingeologicalinvestigationofhydraulicring

GaoRui

(ShanxiSecondHydrogeologyandEngineeringGeologyTeam,Houma043000,China)

This paper first analyzes the GPS technology, RTK technology, RTK technology and the GPS application in hydrogeology survey and working principle are discussed, finally expounded the specific application of GPS RTK technology in hydrogeology survey, and puts forward the future hydrogeology survey in GPS RTK should pay attention to the problem.

hydraulic ring geology, GPS RTK technology, application

P624

A

1009-6825(2017)26-0198-03

2017-07-09

高 锐(1979- ),男,助理工程师