石油物探测量中RTK的技术特点与应用

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摘 要： GPS卫星技术应用表明，卫星定位技术完全能够满足物探测量的要求， GPS测量技术被广泛用于物探测量中从控制网的布设到物理点测量，产生了良好的社会和经济效益，起到了基础性和保障性的作用。本文重点通过对GPS-RTK的基本原理介绍， 分析了RTK技术物探测量的特点， 对RTK在物探测量中的作业流程和应该注意的问题做了详细分析， 提出了提高RTK放样速度的方法。

关键词： RTK；参数转换；物探测量；检核；定位精度

前 言

GPS定位技术应用于石油物探测量与应用于大地测量、工程测量有显著的不同。后者要求精度高且对GPS的布网设计、观测、数据处理，有各种严格的要求和限制条件。而前者的精度要求比后者稍低，但提交成果要求快，往往几天甚至当天就要求提交定位成果。鉴于这种特点，GPS技术应用于石油物探测量的方法、手段、数据处理流程及坐标转换的方法和大地测量、工程测量中的GPS技术应用有明显的不同，不能照搬。在石油物探测量中，现在基本上全部采用中心站式的布网方法，而不是采用国家GPS定位测量规范。GPS新技术伴随经济的发展和科技的进步，石油供求矛盾日趋严重。因此，探寻新地域、发现新储量已经成为当前勘探的工作重点。本文重点介绍网络rtk技术，它是利用网络将计算机中心与基准站相连接，联合若干基准站数据解算或消除对流层、电离层等影响，从而达到RTK定位精度和可靠性的提高。通过对内部结构的改造，如GPS天线、处理器等，及通讯手段的完善，使得电台传输有限范围小的限制得到了突破。

RTK技术是GPS实时动态载波相位差分定位技术， 它使GPS技术向更深、更广、更新的方向发展， 这一高新技术的应用给传统测量带来了一次新技术的革命， 它不仅克服了常规测量要求点间通视、费工费时， 且精度不均匀、外业不能实时知道测量成果和测量精度的缺点， 又避免了GPS静态定位及快速静态相对定位在内业后处理中发现精度不符合要求时， 需进行返工的困扰。RTK在仪器参数设置都正确的情况下， 其实时固定解的点位三维精度是可以达到厘米级的。GPS-RTK技术极大减少了测量工作人员的外业和内业工作量， 且提高测量经济效益。

1 GPS-RTK工作原理

在GPS-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， 同时给出厘米级定位结果。流动站可处于静止状态， 也可处于运动状态。可在固定点上先进行初始化后再进入动态作业， 也可在动态条件下直接开机， 并在动态环境下完成整周模糊度的搜索求解。在确定整周未知数后， 即可进行每个历元的实时处理， 只要能保持四颗以上卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形， 流动站可随时给出厘米级定位结果。这样不仅节省了人力、物力和财力， 而且大大地提高了作业效率。RTK技术的关键在于数据处理技术和数据传输技术， RTK定位时要求基准站接收机实时地把观测数据（伪距观测值、相位观测值）及已知数据传输给流动站接收机， 数据量比较大。

2 RTK工作流程

2.1 静态GPS控制网的布设

静态GPS控制网的布设主要是依据测区形状和当地的地形地貌， 由于静态GPS控制网主要作用是求取三维无约束平差的WGS-84 坐标和约束平差后的地方坐标， 为求取较为精确的转换参数提供原始数据， 因此静态控制网的应尽量覆盖测区范围，控制点位应尽量布设在净空效果较好的地方， 尽量避开信号干扰强， 多路经效应强的地方， 也要考虑到交通的方便。

2.2 测区转换参数的求取

目前国内外的RTK数据处理软件主要是偏向工程应用， 所以其中三参， 四参及七参数与经典测量中相对应的参数概念是有所不同的， 经典测量中四参数是同一个椭球内不同坐标系之间进行转换的参数， 而一般商用工程软件的四参数指的是在投影设置下选定的椭球内GPS坐标系和施工测量坐标系之间的转换参数。经典测量中七参数是不同椭球之间的坐标转换， 而一般工程软件的七参数指的是GPS测量坐标系和施工测量坐标系之间的转换参数。静态GPS控制网的外业及内业数据处理完成之后， 取得控制点的三维无约束平差的WGS-84坐标和对应约束平差后的地方坐标， 实践证明单基站的有效控制范围为5 km左右， 超过5 km其精度就会迅速降低。因此在物探测量中四参与高程拟合参数相结合的处理方式比较常见。四参数的求取至少是需要两个已知的公共点， 考虑到求高程拟合参数， 在选取参与计算参数的公共点时应选择能覆盖测区的且在平差后精度满足要求的点。

2.3 参数设置及数据上传

在手簿中选择用于计算转换参数的点， 利用RTK工程软件计算出想要的转换参数， 将设计好的放样数据传入手簿中， 并认真核对。并于外业时带份纸质的放样数据以防手簿中的数据因病毒或操作失误而损坏。

3 实地放样及数据存储

首先选择好交通较为方便的， 地势较高的静态GPS控制点作为基站， 选用基站架设在已知点的模式， 在手簿中建立新工程， 调用已经算出来的转换参数， 在设置基准站时将架设的已知点无约束平差的WGS-84坐标输入， 量取并设置仪器高， 设置高度角及PDOP值的限制值， 连接好电台并选择好发射频道。移动站设置好后， 驱车到另外一已知点上对转换参数进行检核， 在固定解的状态下， 到达RTK的精度要求即为合格， 同时在已知点周围用移动站

设立两到三个检核点， 等待一天工作结束后在回程的路上选择净空条件较好的地方设置两个距离较近的检核点， 主要是用于基站架设在未知点的模式， 这样就不必每次都到已知控制点架站， 只用校正模式就可以得到想要的结果， 并在检核点上检核合格即可， 这样可大大节省基站架设时间和提高工作效率。放点的过程中， 每放一个点到达位置后都要对实际

数据进行存储， 并且必须用红油漆在钉入竹桩上注明点位编号。

4 注意事项

现行的石油物探定位测量的作业方法的最大缺陷是它的检查不严格，因为没有严格按国家规范中GPS定位测量的要求，布设成各种等级的GPS定位网，因此无法确定各条基线的相对中误差和各点的点位中误差。如果野外作业施工不严格，或某一环节的疏忽，或数据处理方法不当，都会影响点的定位精度，甚至造成定位出现粗差：为防止上述现象发生，在制定作业规范时采取了相应措施，如有关选点的规定，规定了较长的作业时间等。在作业中严格按照规范和有关技术要求办事，现行的作业方法可以达到精度要求，也可满足石油物探测量需要：GPS设备在石油物探定位测量中质量控制的要点：（1）注意点位的选定，要按规范要求选在视野开阔、周围没有成片障碍物、没有电辐射源以及大范同水面的地方。（2）野外观测期间的质量监控：主要检查整个观测过程是否符合规范要求，尤其是观测时间是否足够（达到规范规定时间），如果观测时间太短，由于“周跳”可能出现粗差（3）基线处理结果的检校和精化技术。评定基线处理结果是否合格有两种方法：一是单条基线的自评；一是非同图形坐标闭合差检查。在确认某条基线自动处理结果不合格后，应进行精化处理。

参考文献：

1.高晨刚， 吴少青， 等.Trimble5700 型GPS定位仪在物探测量中的应用[ J] .河南石油， 2004， 18（5）：12 ～ 13.

2.潘宝玉， 张西恩， 等.提高RTK测量成果精度的技术关键[ J] .地矿测绘， 2003，19（3）：1 ～ 3.

3. 李玲.浅谈GPS、RTK测量技术的应用【J】西部探矿工程，20l0，1：159～l60