GPS（Global Positioning System）即全球定位系統，它是美國在20 世紀70 年代初開始研制，歷經方案論證（1974~1978 年）、系統論證（1979~1987 年）、生產實驗（1988~1993 年）三個階段，總投資超過200 億美元，于1994 年全面建成，它是具有在海陸空實施全方位實時三維導航與定位能力的新一代衛星導航與定位系統。它以其高精度、全天候、高效率、多功能、操作簡便、應用廣泛等特點著稱，從其誕生開始就給社會許多行業帶來了深遠的技術革命。

 

  但是常規的GPS 測量方法，如靜態、快速靜態、動態測量都需要事后進行解算才能獲得需要的高精度的結果，而且無法對觀測數據的質量進行實時地檢核，于是GPS-RTK 技術應運而生。RTK（Real TimeKinematic）技術是實時動態定位技術的簡稱，是GPS測量技術與數據傳輸技術的結合，是GPS 測量技術中的一個新突破，是GPS 應用的重大里程碑。RTK 系統主要包括3 個部分：基準站、移動站、數據鏈。RTK定位技術是以載波相位觀測量為基礎，基準站上的GPS 接收機對所有可見GPS 衛星進行連續不間斷觀測，并通過數據鏈將其觀測值和測站信息一并傳送給移動站，而移動站在接受這些信息的同時也采集GPS觀測數據，并在系統內組成差分觀測值進行實時處理，同時給出厘米級定位結果，為時甚至不到1 秒。

 

  1 地質勘查工作中GPS 技術的運用情況

 

  地質勘查工作包含許多繁雜的工程，既有宏觀的也有微觀的，隨著測繪技術日新月異的發展，地質勘查工作也隨之發生了新的變革，尤其是手持GPS 的廣泛應用，給地質勘查工作提供了極大的方便。手持GPS 采用SPP（Single Point Positioning）技術，即單點定位技術，其優點是只需用一臺接收機即可獨立確定待求點的絕對坐標，且觀測方便，速度快，數據處理也較簡單。主要缺點是精度較低，一般來說，只能達到米級的定位精度，接收情況稍差的地方誤差甚至達到幾十米乃至上百米。但是隨著RTK 技術的日臻成熟，它給地質勘查中的測量工作帶來了質的飛躍。

 

  2 RTK 精度分析

 

  2.1 影響RTK 定位精度的主要因素

 

  2.1.1 基準站坐標誤差

 

  從RTK 的工作原理可以看出，基準站的坐標精度直接影響到整個RTK 系統，如果其坐標精度低的話，流動站所得到的所有數據均有一定的系統誤差。

 

  2.1.2 坐標系統轉換精度

 

  由于GPS 衛星觀測的坐標系統為世界大地坐標系（WGS84），而平時的生產過程中所采用坐標系統一般是北京54、國家80 或者是一些地方坐標系統，所以需要和這些坐標系統進行轉換，所以RTK 最后的定位精度與為了轉換系統所采集的公共點的位置、數量及質量有直接的關系。

 

  2.1.3 整周模糊度解算與動態基線解算誤差

 

  整周模糊度與動態基線快速準確解算對RTK 系統精度進一步提高有著密切的關系，其解算方法有許多種，不過解算程序都已經被各廠家編入主機之中，誤差不受用戶控制，這里就不加詳述。

 

  2.1.4 信號傳播誤差

 

  RTK 系統采用電磁波進行數據信號采集，電離層和對流層折射誤差、多路徑效應誤差是主要影響因素，其實前者已經通過雙頻技術和引入對流層模型得到了誤差控制，多路徑效應是我們在運用RTK 定位過程中最重要的誤差影響因素之一，這就要求我們作業過程中注重對作業環境的選擇。

 

  2.1.5 人為因素

 

  在作業過程中，可能會由于人員操作原因，造成天線相位中心位置偏差，點位對中誤差，手簿采集記錄誤差等人為因素影響到RTK 定位精度。

 

  2.2 作業精度保障

 

  為確保精度，進行RTK 作業時，基準站盡量設在視野開闊的較高位置，適當提高基準站發射天線高度；聯測控制點盡量采用已建成的國家高等級GPS點、三角點或已經過統一平差的控制網內的GPS 點，要求數量盡量多且圖形強度高；根據衛星星歷預報，選擇適當時段進行測設；適當延長在每測設點的觀測時間，以確保固定解并將移動站天線盡可能保持垂直；作業半徑保持在規定范圍以內，若要加大范圍，可采用中繼站電臺或定向天線；移動站采集數據時嚴格按照規范操作，確保限差在規定范圍以內。

 

  2.3 精度對比實例

 

  2009 年9 月在對青海省湟中縣門旦峽石灰巖礦區實施地質勘查相關測量時，對RTK 施測精度進行了如下驗證：（RTK 型號：中海達（9500）-V8 手持GPS 型號：GARMIN GPS72）

 

  （1）先通過靜態GPS 引測國家三角點（三等）布設首級控制網，經過嚴格平差后作為測區起算數據。

 

  （2）在測區內選擇合適位置架設RTK 基準站，然后通過移動站對各首級控制點實施觀測，作業過程嚴格按照規范和要求操作。

 

  （3）利用手持GPS 在各首級控制點觀測定位（開機定點觀測15 分鐘）。

 

  （4）對各點觀測結果進行對比分析：

 

  由此可以看出，在本測區范圍內RTK 定位精度完全達到了相應要求，并且比手持GPS 定位精度高出許多。

 

  3 RTK 技術在地質勘查工作中主要應用

 

  3.1 圖根控制測量

 

  從前面所述實例中可以看出，RTK 測量所得坐標數據完全可以滿足一般圖根點控制精度要求，所以在地質勘查工作中，可以運用RTK 對礦區實施圖根控制點布設。這樣不僅方便快捷，也能保證相對高的精度。

 

  3.2 地質工程放樣

 

  地質勘查過程中往往需要布設勘探線，并且進行必要的槽探、鉆探、硐探、物化探等工程，但是礦區往往由于面積較大，地形復雜，山勢陡峻等因素嚴重影響通視情況，運用傳統常規測量方法如經緯儀、全站儀測量工作效率較低，而利用RTK 只需要“電磁波通視”的優點，可以讓工程放樣工作事半功倍。

 

  3.3 地形測量

 

  地質勘查也需要對礦區進行地形圖的測量（一般為1：1000/2000/5000），采用RTK 聯合全站儀進行數字化測圖，可以極大的提高測量工作效率。

 

  3.4 剖面測量

 

  利用RTK 的放、測、算、檢一體的特點，可以在勘探線的縱橫斷面上實施剖面測量，并進行土石方的相關計算。

 

  3.5 其他相關運用

 

  在地質填圖以及地質點定位的工作中，RTK 完全可以替代手持GPS，不僅具備手持GPS 的快捷便利的優點，更具備手持GPS 不能達到的高精度要求；由于RTK 手簿程序多樣化智能化的特點，RTK 還能進行導航、記錄、通訊、計算等工作，給地質勘查工作帶來極大的方便。

 

  4 地質勘查常用坐標系統轉換

 

  在地質勘查工作中常常需要當地坐標（比如北京54 或者國家80）或者工程坐標，這就需要對采集的大地坐標或者假設坐標進行轉換，對于較小面積（一般不大于30km?）的測區采用四參數轉換即可，但是對于大面積測區則采用七參數轉換效果較好。

 

  在我們采用七參數轉換坐標系統時，需要用RTK 采集三個或三個以上已知點的GPS 坐標，而采用四參數轉換坐標系統時，只需要采集兩個已知點的GPS 坐標就可以了。

 

  如今RTK 手簿上所帶測量程序基本上都可以實現野外實時解算七參數或四參數，以中海達RTK（9500）-V8 為例，在對控制點（已知點）進行數據采集時，在“記錄”屬性頁中將“控制點”前方的方框打勾（菁），然后點擊右側【詳細】，輸入控制點名稱，選擇類型為“當地XYH”，確認后輸入相應的控制點坐標，再確認后就將該點與控制點建立了對應關系。

 

  如此將其他需測控制點建立好對應關系后，就可以開始進行求解七(四)參數，使用菜單【輔助】—【計算】—【七參數】，進入“求解七參數”視圖：

 

  【新建】求解參數文件后，通過【加點】添加所參加計算的控制點，然后【解算】七參數，只要殘差和比例參數（一般為0.97～1.03） 符合要求則認為七參數可用，然后“ESC”退出，隨后彈出“是否更新采集數據”，若數據量小可選“YES”，若數據量大選“NO”，在數據導出前執行菜單【文件】—【更新數據】即可。

 

  另外，對七參數解算也可以事后進行，這里就不加詳述。

 

  5 結語

 

  GPS-RTK 技術相對于傳統測量方法有著極大的優勢，在地質勘查測量工作中讓作業效率和精度都得到了很大的提高。但是，RTK 在地質勘查工作中也存在一些局限性：地質勘查往往在地形條件復雜的山區開展工作，這就對基準站及天線的架設要求較高；移動站接收不到衛星信號或數據鏈信息的地方，要與其他測量手段配合使用以及換用定向天線；如果測區高程變化大且面積較大時，采用GPS-RTK 高程擬合精度也會相對下降，需要與控制網整體平差。伴隨著GPSRTK技術的逐步完善，軟硬件設施的逐步改良，其在地質勘查以及其他領域將得到更廣泛和長遠的發展。