RTK技术在金属地质矿产勘查测量中应用问题的全面探讨
摘要：随着全球定位系统(GPS)技术的快速发展，RTK测量技术也日益成熟，RTK测量技术逐步在测绘中得到应用。RTK平面实时定位技术因其操作简便、精度高、实时性和高效性，自动化程度高，点位误差不累积，不受时空的限制等特点，能够快速的施测地形碎部点，数字成图;并能输入坐标进行工程点、基线或勘查线的直线放样，大大地提高了工作效率，减少了工作强度。本文重点探讨了RTK技术在地质矿产勘查测量中的应用。
关键词：地质矿产勘查测量;GPS RTK技术;精度
在传统的地质矿产勘查测量中，一般在预查阶段，测量一条基线或一级、二级导线网做为独立网，是前期地质矿产勘查工程布置的依据;在地质矿产勘查的普查、详查阶段，按照逐级布设的原则，首先布设三角控制网，再做图根或一级、二级导线网，逐站测量碎部点，最后在室内成图。一般地质矿产勘查区位于高山地带，处地偏僻，地形复杂，植被发育，地势陡峭，通视条件很差，工作起来费时、费力，显得效率低下。
1 RTK定位技术的工作原理及其误差
1.1工作原理
RTK定位技术是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度。在RTK作业模式下，基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，还要采集GPS观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理。流动站可处于静止状态，也可处于运动状态。RTK技术的关键在于数据处理技术和数据传输技术数字。
1.2测量误差
RTK测量主要有仪器误差、软件解算误差、对中(对点)误差、基站坐标传算误差、不同时刻卫星状态和观测条件引起的误差等。在观测过程中要注意采取一定的措施克服上述误差。
1.3初始化和数据链
初始化(整周模糊度的在是航解算方法)的时间和可靠性，是RTK测量的关键。取决于接收机的类型、所观测到的卫星数、移动站到基准站的距离等。RTK测量必须在完成初始化后才能进行。初始化可以采用静态、OTF两种。初始化时间长短与距基准站的距离有关，两者距离越近，初始化越快。
RTK测量时移动站是是的接收基准站发出的差分信号，才能确定待定点的位置，RTK系统的数据传输采用超高频电台播发差分信号，他的传输属于一种视距传输，其最大的传输距离由接收天线的高度、地球的曲率半径以及大气折射的因素决定。
1.4坐标的转换
RTK测量采用WGS84系统，当RTK测量要求提供其他坐标系(北京54坐标或1980西安坐标系等)时，应进行坐标转换。坐标转换求转换参数时应采用3点以上的两套坐标系成果，采用BursaWolf、Molodenky等经典、成熟的模型，使用PowerADJ3.0、SKIpro2.3、TGO1.5以上版本的通用GPS软件进行求解，也可自行编制求参数软件，经测试与鉴定后使用。转换参数时应采用三参、四参、五参、七参不同模型形式，视具体工作情况而定，但每次必须使用一组的全套参数进行转换。坐标转换参数不准确可影响到2～3cm左右RTK测量误差。
当要求提供1985国家高程基准或其他高程系高程时，转换参数必须考虑高程要素。如果转换参数无法满足高程精度要求，可对RTK数据进行后处理，按高程拟合、大地水准面精化等方法求得这些高程系统的高程。
2 RTK在地质矿产勘查中的应用
2.1测区概况
勘查区位于东经102°42'，北纬35°09'，隶属甘肃省夏河县达美乡;属青藏高原的东缘，海拔2900～3450m，平均海拔3300m，相对高差500m;区内地形复杂，地势陡峭，沟壑纵横，植被以草地、松树、灌木为主，通视条件很差，通行也很困难。
2.2已有资料的应用
距离测区东北约9km的洒索玛矿区内有甘肃省地矿局测绘勘查院于2008年施测的C级GPS网，经踏勘标石完好，作为本测区首级控制的起算点。
2.3仪器设备
中海达V8GPS(RTK)卫星接收机四台套;徕卡TS06全站仪一台套。
2.4首级控制网的布设
E级GNSS控制点选在了便于安置接收设备和操作，视野开阔，被测卫星高度角大于15°，交通方便有利于其他手段进一步扩展，地面基础稳定，易于保存的地方，并且满足了至少与1点通视的要求。本测区以洒索马矿区C级GPS点GPS1和GPS4为起算点，新布设了6个E级GNSS点，与2个已知点组成矿区E级GNSS控制网，E级GNSS点编号分别为EG01、EG02，…，EG06，其中EG05、EG06分布在测区东部便于以后矿区扩展测量使用。
2.5 RTK的设置
2.5.1静态的设置
1)基准站上仪器架设要严格对中、整平。
2)GPS天线、信号发射天线、主机、电源等应连结正确无误。
3)严格量取参考站接收机天线高，量取二次以上，符合限差要求后，记录均值。
4)基准站的定向指北线应指向正北，偏离不得超过10°。对无标志线的天线，可预先设置标志位置，在同一测区内作业期间，应每次标志指向做到基本一致。
2.5.2动态的设置
1)由于流动站一般采用缺省2m流动杆作业，当高度不同时，应修正此值。
2)在信号受影响的点位，为提高效率，可将仪器移到开阔处或升高天线，待数据链锁定后，再小心无倾斜地移回待定点或放低天线，一般可以初始化成功。
3)在穿越树林、灌木林时，应注意天线和电缆勿挂破、拉断，保证仪器安全。
2.6图根控制测量
为满足测图及地质工程测量要求，在E级GNSS控制点基础上采用GNSS-RTK技术布设了至少与1点通视的RTK点作为图根控制点，其中T01、T03、T04、T05、T06和T07埋设了混凝土标石，其他13个点为木桩，平均每平方公里10个控制点，每平方公里埋石点4个，均满足了《规范》、《设计》的要求。
本测区采用GNSS-RTK技术施测图根控制点。具体方法为：在测区最高处架设基站，流动站测定两个E级GNSS点求转换参数，然后测定其他E级GNSS点检查，当坐标和高程差值均小于5cm时进行图根点测量。各图根点测量均停留10s以上，取平均值记录坐标和高程，得到图根点的成果。所有图根点均在不同时段观测两次，两次观测成果较差小于5cm时，取中数作为最后成果。
由检测已知点成果计算出的点位中误差为±2.4cm，高程中误差为±2.0cm。由两个时段观测成果的差值计算出的点位中误差为±1.8cm，高程中误差为±1.6cm。均满足《规范》要求。
2.7地形测绘
地形点采用GNSS-RTK技术进行全野外采集数据，具体方法为：在测区最高处架设基站，流动站测定两个控制点求转换参数，然后测定其他控制点检查，当坐标和高程差值均小于5cm时就进行碎部点测量。各碎部点测量均应停留5s以上，取平均值记录坐标和高程，即可得到该点的成果，然后进行下一个点的观测。
2.8进度分析
由于矿区数字地形结束后，进行了工程定位测量，其间用莱徠卡TS06全站仪对10个图根点，20个工程点进行了测量，对其结果进行了分析：图根点最大误差是3.2cm，最小是2.5cm，中误差4.6cm，高程最大为5cm，最小为2.4cm，中误差为7.5cm。工程点最大误差2.6cm。最小1.9cm，中误差4.43cm，高程最大为5.5cm，最小为3.6cm，中误差为8.1cm。满足规范要求。
3结论
随着全球定位系统(GPS)技术的快速发展，RTK技术因其快捷、直观、不受地形条件的限制等有利因素，在地质矿产勘查测量中被广泛的应用。根据以上结果，可看出GPS RTK测量具有精度高，速度快，效率高，不受地形限制，适用于地质矿产勘查测量中的使用。RTK使用时应注意：
1)周围应视野开阔，截止高度角应大于15°;周围无信号反射物(大面积水域、大型建筑物等)，以减少多路径干扰。并要尽量避开交通要道、过往行人的干扰。
2)基准站应尽量设置于相对制高点上，以方便播发差分改正信号。
3)基准站要远离微波塔、通信塔等大型电磁发射源200m外，要远离高压输电线路、通讯线路50m外。
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作者简介：李俊 内蒙古自治区第九地质矿产勘查开发院 内蒙古 锡林浩特市 026000
本文发表在《城市建设理论研究》2012年12月下旬第36期总第66期上
