■王君先

（甘肅煤田地質(zhì)局一四九隊(duì)甘肅蘭州730000）

GPS靜態(tài)測(cè)量技術(shù)在地震勘探測(cè)量中的應(yīng)用

■王君先

（甘肅煤田地質(zhì)局一四九隊(duì)甘肅蘭州730000）

地震勘探離不開測(cè)量工作，測(cè)量是地震勘探作業(yè)的前提，GPS靜態(tài)測(cè)量技術(shù)可以極大的提高地震勘探測(cè)量的準(zhǔn)確性，提高生產(chǎn)效益。本文簡(jiǎn)單的介紹了GPS靜態(tài)測(cè)量技術(shù)在地震勘探測(cè)量中的實(shí)際應(yīng)用。

GPS靜態(tài)測(cè)量地震勘探

1　引言

GPS定位技術(shù)的定位速度快、省費(fèi)用、操作簡(jiǎn)單、全天候工作、精度高等特點(diǎn)在控制測(cè)量中應(yīng)用廣泛。相對(duì)于經(jīng)典的測(cè)量技術(shù)GPS測(cè)量技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要有以下幾點(diǎn)：

（1）定位精度高

（2）作業(yè)時(shí)控制點(diǎn)之間不需要通視

（3）數(shù)據(jù)處理結(jié)果為三維坐標(biāo)

（4）觀測(cè)時(shí)間短

（5）能夠全天候工作

（6）接收機(jī)輕巧、操作簡(jiǎn)單

2　GPS靜態(tài)測(cè)量技術(shù)實(shí)施

2.1已有成果資料及利用

測(cè)區(qū)外圍有國(guó)家三角點(diǎn)3個(gè)，為1954年北京平面直角坐標(biāo)系（6°，L0=99°），高程為1956年黃海高程系，使用時(shí)換算成3°帶成果（L0=102°），資料來自甘肅地理信息中心，成果精度可靠。

2.2作業(yè)方法及精度

2.2.1生產(chǎn)設(shè)備

用于生產(chǎn)的測(cè)量?jī)x器，在施工前均按計(jì)量法有關(guān)規(guī)定進(jìn)行周期檢驗(yàn)，并取得合格證書。設(shè)備投入表如下：

2.2.2坐標(biāo)系統(tǒng)

測(cè)區(qū)平面控制采用3°（L0=102°）的1954北京坐標(biāo)系，高程采用1956黃海高程系，

2.2.3D級(jí)GPS網(wǎng)施測(cè)

（1）布網(wǎng)原則：GPS網(wǎng)根據(jù)測(cè)區(qū)實(shí)際需要和交通狀況進(jìn)行布設(shè)的；考慮到常規(guī)方法加密時(shí)的應(yīng)用，每點(diǎn)至少有兩個(gè)以上的通視方向時(shí)的應(yīng)用；GPS網(wǎng)，由軟件自動(dòng)挑選獨(dú)立基線構(gòu)成環(huán)路。

（2）選點(diǎn)與標(biāo)石埋設(shè)：點(diǎn)位的選擇符合規(guī)范要求，并有利于其它測(cè)量手段進(jìn)行擴(kuò)展與聯(lián)測(cè)；點(diǎn)位基礎(chǔ)堅(jiān)實(shí)穩(wěn)定，易于長(zhǎng)期保存，并有利于安全作業(yè)；便于安置接收設(shè)備和操作，視野開闊，被測(cè)衛(wèi)星的地平高度角均大于15°，交通便于作業(yè)；GPS點(diǎn)點(diǎn)命名按礦井名稱命名。GPS點(diǎn)標(biāo)石是用混凝土在現(xiàn)場(chǎng)澆灌的，其規(guī)格符合有關(guān)《規(guī)范》要求。

（3）觀測(cè)方法及要求：用廣州中海達(dá)HD-8200E GPS接收機(jī)以快速靜態(tài)法施測(cè)GPS控制網(wǎng)，施測(cè)時(shí)保證每站的衛(wèi)星高度角大于15°，有效觀測(cè)衛(wèi)星數(shù)不少于4顆，觀測(cè)時(shí)段長(zhǎng)度大于40分鐘；GPS點(diǎn)位幾何強(qiáng)度因子PDOP值均小于6。作業(yè)組在進(jìn)入測(cè)區(qū)觀測(cè)前，事先編制了GPS衛(wèi)星可見性預(yù)報(bào)表。預(yù)報(bào)表包括可見衛(wèi)星號(hào)、衛(wèi)星高度角和方位角、最佳觀測(cè)衛(wèi)星組最佳觀測(cè)時(shí)間、點(diǎn)位幾何圖形強(qiáng)度因子等內(nèi)容；編制預(yù)報(bào)表所用概略位置坐標(biāo)為測(cè)區(qū)中心位置的經(jīng)、緯度，預(yù)報(bào)時(shí)間選用作業(yè)期的中間時(shí)間。由于測(cè)區(qū)較小，故只采用一組概略星歷。作業(yè)組在觀測(cè)前根據(jù)作業(yè)的接收機(jī)臺(tái)數(shù)，GPS網(wǎng)形設(shè)計(jì)及衛(wèi)星預(yù)報(bào)表編制作業(yè)調(diào)度表，其內(nèi)容包括觀測(cè)時(shí)間、測(cè)站號(hào)、測(cè)站名稱及接收機(jī)號(hào)等項(xiàng)。觀測(cè)時(shí)以羅盤測(cè)定方位，確保接收機(jī)天線定向標(biāo)志指向正北，定向誤差未超過±5°。每時(shí)段開機(jī)前實(shí)地量取天線高度，關(guān)機(jī)后再量取一次天線高作校核，兩次天線高互差不大于3毫米。

下列是野外觀測(cè)時(shí)所執(zhí)行的技術(shù)要求：

（1）數(shù)據(jù)處理：數(shù)據(jù)后處理用HD-8200E隨機(jī)軟件HDS2003進(jìn)行。

（2）基線解算：基線解算是由軟件自動(dòng)設(shè)置進(jìn)行的。衛(wèi)星廣播星歷坐標(biāo)值是基線解的起算數(shù)據(jù)?；€解算中所需的起算點(diǎn)坐標(biāo)是測(cè)區(qū)內(nèi)不少于觀測(cè)60分鐘的單點(diǎn)定位結(jié)果的平差值提供的WGS-84系坐標(biāo)。在軟件界面中可觀察到同步環(huán)和異步環(huán)閉合差值。

（3）基線解算的質(zhì)量檢驗(yàn)：同一時(shí)段觀測(cè)值基線處理中，數(shù)據(jù)采用率不低于90%。對(duì)于采用不同數(shù)學(xué)模型的基線解，其同步時(shí)段中任一三邊同步環(huán)的坐標(biāo)分量閉合差和全長(zhǎng)相對(duì)閉合差按獨(dú)立環(huán)閉合差要求檢驗(yàn)。無論采用單基線模式或多基線模式解算基線，都在整個(gè)GPS網(wǎng)中選取一組完全的獨(dú)立基線構(gòu)成閉合環(huán)，環(huán)的最大坐標(biāo)分量閉合差精度見下表。

相對(duì)誤差最大值

絕對(duì)誤差最大值

各獨(dú)立環(huán)的坐標(biāo)分量閉合差和全長(zhǎng)閉合差符合下式的規(guī)定：

式中n—獨(dú)立環(huán)中的邊數(shù)

σ—標(biāo)準(zhǔn)差（基線向量的弦長(zhǎng)中誤差㎜）；

固定誤差（㎜）；

比例系數(shù)誤差（1×10-6）；

相鄰點(diǎn)間的距離。

互差滿足GB/T18314-2001《規(guī)范》12.2.3的規(guī)定。

（4）GPS網(wǎng)平差處理：基線解算的各項(xiàng)質(zhì)量檢驗(yàn)符合要求后，以所有獨(dú)立基線組成閉合圖形，以三維基線向量及其相應(yīng)方差協(xié)方差陣作為觀測(cè)信息，以一個(gè)點(diǎn)的WGS-84系下的三維坐標(biāo)作為起算依據(jù)，進(jìn)行GPS網(wǎng)的無約束平差。無約束平差提供各控制點(diǎn)在WGS-84系下的三維坐標(biāo)，各基線向量三個(gè)坐標(biāo)差觀測(cè)值的總改正數(shù)，基線邊長(zhǎng)以及點(diǎn)位和邊長(zhǎng)的精度信息。WGS-84系下自由網(wǎng)平差通過了數(shù)理統(tǒng)計(jì)的兩項(xiàng)基本檢驗(yàn)：即Χ2（α=95%）置信檢驗(yàn)和τ檢驗(yàn)。在無約束平差確定的有效觀測(cè)量基礎(chǔ)上，以譚家坡、馬營(yíng)溝煤礦坐標(biāo)作為強(qiáng)制約束的固定值，在1954北京坐標(biāo)系下進(jìn)行二維約束平差，高程以平面擬合法進(jìn)行高程擬合。平差結(jié)果輸出在1954北京坐標(biāo)系中的二維坐標(biāo)和高程，基線向量改正數(shù)，基線邊長(zhǎng)、方位及其精度信息?；€最弱邊相對(duì)中誤差，最弱點(diǎn)平面中誤差見下表。

基線最弱邊相對(duì)中誤差

最弱點(diǎn)平面中誤差

3　結(jié)束語

GPS靜態(tài)測(cè)量技術(shù)大大的減少了傳統(tǒng)測(cè)量所需要的控制點(diǎn)數(shù)量和全站儀的搬站次數(shù)，大大的提高了工作效率，節(jié)約成本，GPS也有其相應(yīng)的缺點(diǎn)，GPS接收機(jī)主要靠接收信號(hào)，對(duì)信號(hào)的依賴性很強(qiáng)，在一些有遮擋的地方容易發(fā)生信號(hào)失鎖，不能進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，應(yīng)此在選擇點(diǎn)位的時(shí)候，需考慮影響GPS接受信號(hào)的因素。

［1］田青文，劉萬林.控制測(cè)量學(xué).西安：西安地圖出版社，2004.

［2］孔祥元，梅是義.控制測(cè)量學(xué).武漢：武漢測(cè)繪科技大學(xué)出版社，1996.

［3］徐紹銓，吳祖仰.大地測(cè)量學(xué).武漢：武漢測(cè)繪科技大學(xué)出版社，1996.

［4］李基余 全球定位系統(tǒng)原理及其應(yīng)用.1993

P2［文獻(xiàn)碼］ B

1000-405X（2016）-8-298-2

王君先（1966～），男，工程師，研究方向?yàn)闇y(cè)量技術(shù)。