油气田建设中的GPS高程处理
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摘要 gps的平面测量精度已经得到广泛的认同和检验。本文就在油气田建设领域遇到的关于GPS高程测量的问题进行研究，达到指导生产的目的。
关键词 GPS高程；高程拟合；高程异常
中图分类号TE4 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）38-0159-01
0 引言
GPS现已广泛的应用到了工程建设的各个领域，从坐标测定、点位放样、滑坡监测，无一不体现出它的高效、快捷、精度高、限制少的特点，油气田地面建设领域，遇到的多为管道铺设、站址建设、穿跨越设计及各种精度的GPS网布设，GPS的平面精度可以轻易的达到厘米级，但高程问题却成为制约其高效、快捷、精确的弱项，主要是由于GPS测的是精度较高的大地高，我国应用的却是正常高，由于大地高和正常高之间存在一个常数ζ = H - h，这个常数不易获得，因此解决好GPS高程问题即正常高，成了工程建设（油气田）的一个重要研究问题。
1 高程异常
似大地水准面和参考椭球面之间关系比较复杂，它们之间的常数ξ随着位置的变换而不同，没有一个直接利用的求解公式，目前常用的求解正常高方法就是用水准测量方法来求解正常高，水准测量比较直接、精度也高，而且可以进行检核，但油气田产能建设中长距离管道特别多，特别在陕北的山区，高差起伏大、管线周围交通差，通视不易，诸多不利因素成为了制约水准选用的“瓶颈”，如何能高效、快捷、准确、费用低地解决GPS高程的问题，成为了测量外业急需解决的问题，经过长期的研究和探索，现在公认的比较经济、方便的方法就是：利用GPS拟合高程代替水准测量来求解点位的高程。
2 拟合方法
1）现在GPS拟合的方法很多，主要是利用数学模型来拟合似大地水准面，即先在GPS网布设的范围内联测若干水准点，再利用点的正常高和大地高求出它们的高程异常值，借助高程异常值与坐标的关系，拟合出测区的似大地水准面，最后利用拟合的似大地水准面内插出其他GPS点的高程异常值。
高程拟合的数学模型很多，按照布设的特点概括为两类，一类归纳为曲线拟合，即当GPS 点布设成条、带状时采用，其基本思想是：根据条、带状上已知点的平面坐标和高程异常，用模型拟合计算出条带方向的似大地水准面曲线，再利用似大地水准面曲线内插出其他点的高程异常，进而求出正常高。
在油气田中应用最多的是长距离输油、输气管道的测量，如吴-延输油管线、靖-咸输油管线、长-蒙输气管线、西气东输二线，这些管道通常都在200km以上，为了节时、省力、高效，高程只能依靠拟合来进行。
在长-蒙输气管道工程中，管线全长216公里，通过前期的选点、找点，共收集到57个水准点，由于管线和水准点均沿着公路走向呈条带状分布，沙漠地形较为平坦、起伏不大，最高点和最低点高程相差47m，完全符合上述的“条形拟和”高程符合条件，我们采用了二次多项式曲线的拟合方法，很好地解决了线路的高程问题，比常规的水准测量节约了约10天时间，成本节约了2万余元。
2）如果GPS网布设成网状的话，可采用曲面拟合，其基本思想是:根据测区中已知点的平面坐标X、Y 和高程异常ζ，用拟合的方法模拟出测区的似大地水准面，再内插求出待定点的高程异常，从而求出正常高。
在油气田的站址测量中，一般采用较多，目前我们测量的站址中，面积从40 000m2到1 000 000m2不等，以前这类地形的高程处理，多数采用水准测量或者三角高程测量的方法，现在通过计算和分析，认为采用多项式曲面拟合法完全可以站址测量中对高程的要求。
在实测某一个净化厂时，按照该地地形共埋设了10个GPS控制桩，并在控制桩子上进行了静态观测，然后通过三角高程测量，对这10个点高程进行了往返观测，通过对控制桩的高程拟和计算，其拟和高程和三角测量的高程结果数据上极其接近，精度略高于四等水准要求，完全满足了高程测量的精度要求。
在油气田产建测量中，借助于GPS，一次可以获得控制点的平面坐标，不同地形条件的测区，GPS高程拟合需依据测区实际情况采用相应的数学模型，无论采用线状或面状，所选的特征点的分布上应达到分布均匀、且真实、全面的反映出测区的地形、地貌，通过合理的选点并寻找适合的函数模型，GPS高程拟合的其精度可满足四等水准测量要求，完全符合油气田建设的要求。
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