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        地球物理勘探對GPSRTK技術的應用

        2018-01-15 10:14:54魏小海
        科學與財富 2018年34期
        關鍵詞:RTK技術流動站

        摘要:GPS全球定位系統(tǒng)屬于無線電衛(wèi)星導航定位系統(tǒng),它的運行必須要借助衛(wèi)星來完成,它的功能強大,能夠覆蓋世界每個角落,可以全天候執(zhí)勤,能夠進行即時的定位和導航,與此同時,還兼具強大的抗干擾性能和保密性,可以生成精準的坐標定位、速度大小和對應的時間。RTK技術即實時載波相位差分技術,它是處理兩個測站載波相位觀測量的差分方法,優(yōu)勢在于可以花費更少的時間,精度等級更高,不需要現(xiàn)場定位等。文章主要研究了GPS測量RTK技術在物探測量應用環(huán)節(jié)中基準站的相關情況,包括其本身的搭建、流動站的工程進展、系統(tǒng)之間的坐標變換、相關參數(shù)的獲取等,同時對其中的關鍵點進行了剖析。

        關鍵詞:物探測量;RTK技術;基準站;流動站

        RTK(Real-Time Kinematic) 實時差分技術對于GPS 而言是一次重大的技術升級,相較于以往的GPS技術,其在測繪領域使用較多,并且現(xiàn)場反應極為良好,這是測繪技術的一場革命,在資源勘探領域更是發(fā)揮了關鍵的作用。

        要知道,高水平的GPS測量必須要以載波相位觀測值作為基礎,而文中的RTK 定位技術就是建立在其基礎上的即時動態(tài)定位技術,它可以快速的、精準的測定目標位置的定位數(shù)據(jù),相關數(shù)據(jù)顯示精度等級已經(jīng)到達了厘米級。在系統(tǒng)中,基準站的作用就是借助數(shù)據(jù)鏈將測量值與測站信息一同傳輸給流動站。后者不但可以在這個渠道上采集基準站的信息,并且還要接收GPS檢測信息,與此同時還會同步進行差分觀測值的數(shù)據(jù)處理。流動站的狀態(tài)是不定的,既可以是流動的,也可以是靜態(tài)的。它的作業(yè)流程一般是先初始化,再動態(tài)處理,其在動態(tài)條件下啟動也是被允許的,還可以同時進行整周模糊度的解析。相關機制表明只要有四顆以上的相位觀測值的監(jiān)測,再加上一些關鍵的幾何圖形,那么流動站給出數(shù)據(jù)精度就能夠達到厘米級。RTK實時動態(tài)GPS定位技術應用必然能夠顯著減小外勤作業(yè)的時間,帶來作業(yè)效率上的優(yōu)化,同時考慮到流動站能夠直接掌控定位情況,檢測后不達標再重新測定的問題就能夠避免,在精度上也能夠符合地震勘探技術在測量上的規(guī)定,在某種程度上促進了物探行業(yè)的發(fā)展,引發(fā)了一次技術革命。

        一、物探測量概述

        物探測量主要運用于地震勘探領域,根據(jù)當時的實際情況,將物理點放置在指定位置,繪制布點圖,帶來精準的測定結果。在具體實施上,物探測量會參照預定坐標,在精度范圍內(nèi),于現(xiàn)場進行點位標志,同時要給出該位置的坐標信息。要知道,物探測量在所有的地震勘探流程中居于首位,相關技術人員需要根據(jù)現(xiàn)場情況,借助先進技術,認真的落實好測繪任務,進而確保地震生產(chǎn)目標的順利達成。

        RTK測量系統(tǒng)主要有兩大板塊,也就是基準站和流動站,前者在條件允許的情況下能夠兼有多個流動站,對于一些信息不是那么好的區(qū)域還可以搭建中繼站,基準站能夠捕獲到衛(wèi)星信號,然后再向外傳遞。流動站不僅能夠收到衛(wèi)星信號,還能采集到基準站的信息,由此完成三維坐標的解析。

        二、參考站的布設問題

        參考站最大的價值就是為測量設定基準,之后將處理結果歸于已有的測量控制網(wǎng)點,故而,它的位置也必須要在已有控制點處。在一個地震勘探工區(qū)的層面上來看,參考站的位置必須要固定,搭建也要便捷,對于信號而言,最關鍵的還是其上方必須要廣闊,要保證信號不被遮擋和干擾,因為上述不利因素一旦出現(xiàn),流動站的施工勢必會收到影響。具體而言,就是在進行參考站的選址時,要盡可能的不建在高壓電站、飛機場等處??紤]到參考站的信息都是直線傳遞的,故而,在設計傳播距離和搭建高度時,必須要將地球曲率考慮在內(nèi),所以在搭建時,天線基本都是往高處放,其與流動站之間要盡可能廣闊,這樣信號才能是最好的。值得注意的是,參考站天線要和GPS的分開,不要相互影響。在實際施工時,施工區(qū)域一般都是很大的,在設計參考站分布時,如果不能符合RTK施工的要求,那么就要加密控制點。在進行控制點的分布設計時,不但要考慮到測線的布置情況,還要兼顧控制網(wǎng)圖形的樣子,最后要考慮的就是交叉測線共用控制點難題。有時候在特定的情況下,還需要多層加密,在這個過程中資料的關聯(lián)問題是工作的重點。因為在二維地震勘探測量中參考站架設位置會多次變更,因此就會帶來數(shù)據(jù)信息上的變化,也就是說相關數(shù)據(jù)的檢測工作必須要列為重點,進而保證參考站數(shù)據(jù)的精準度。除此之外,全新參考點在設定之后,依舊需要借助流動站檢測參考站搭建的是否標準。并且在兩個區(qū)域交界處,為了保證數(shù)據(jù)銜接良好,必須要增設一部分控制點。

        三、坐標轉(zhuǎn)換問題

        在進行物探測量時,對于物理點檢驗使用的是國家北京54坐標,故而,這就需要RTK運轉(zhuǎn)時,流動站能夠即時捕獲平面坐標。嚴格來說,GPS得到的是WGS-84坐標,但是RTK流動站不能識別此種格式,其需要轉(zhuǎn)化為北京54坐標,這個過程在流動站內(nèi)部完成。使用RTK作業(yè)的時候,主要有兩種方式采集物理點坐標。

        1.就當前來看,已經(jīng)有一些單位嘗試在參考站上直接鍵入北京54坐標,同時還會輸入該點的海拔值。這樣做的好處是能夠去掉坐標基準轉(zhuǎn)換這個過程,這種模式最大的好處就是比較便捷,但是不足之處就是不夠嚴謹,這里的誤差變得比較大。

        2.在以往的模式中,都是在參考站鍵入WGS-84坐標,具體做法是:第一步,將GPS加密控制網(wǎng)點與相應數(shù)目的北京54坐標已有點相匹配,使用一定方式解析系統(tǒng)間的坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)。然后將加密的北京54坐標,通過該參數(shù)轉(zhuǎn)為WGS-84坐標,最后一步就是在參考站鍵入得到的WGS-84 坐標,流動站則鍵入轉(zhuǎn)換參數(shù),如此一來,既能夠在流動站獲得各點北京54坐標,還能夠完成坐標系統(tǒng)間的轉(zhuǎn)換。

        四、坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)問題

        坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)在GPS測量中扮演著重要的角色,其為WGS-84坐標向其他坐標轉(zhuǎn)換的根據(jù)。假設在施工地域已經(jīng)布置了GPS測量控制網(wǎng),那么就可以在有關單位直接得到相關點坐標和轉(zhuǎn)換參數(shù)。但是假如該區(qū)域要自己布置GPS控制網(wǎng),那么其平差時應在WGS-84坐標系內(nèi)進行。它的起算點的選取也是比較有講究的,選取的點位最好在控制網(wǎng)中點,精度等級要盡量高,監(jiān)測時間也要足夠長。由于轉(zhuǎn)換參數(shù)是極為重要的,故而為了確保它的精準度,在進行計算時必須要使用檢測合格的軟件。還有一點值得注意,那就是使用不一樣的RTK設備,所得到的坐標轉(zhuǎn)換模型是有差異的。

        五、結論

        綜上所述,使用RTK技術從事物探測量作業(yè)時,如果想得到精度等級比較高的物探測量結果,進而優(yōu)化工作效率,除了解決好上文提及的問題之外,必須要考慮到衛(wèi)星狀態(tài)分布的PODP值會對RTK的精度等級帶來一定程度的影響,該值越大,這種影響就越強烈,更有甚者會導致RTK功能的直接癱瘓。為了確保RTK數(shù)據(jù)信息的可信度,檢核是極為關鍵的一個手段,如果RTK 測量受到制約,致使不能正常工作時,就需要使用傳統(tǒng)處理方式了。不管是測量工作的實用性,抑或是時效性,RTK 技術在物探測量中都具有天然的優(yōu)勢,可以看得出來,在物探測量中使用GPS-RTK 技術是有很大的潛力的。伴隨著RTK 技術體系的不斷健全,它在物探測量中的價值體現(xiàn)將會越來越大。

        參考文獻:

        [1]張春毅,李亞平,張超.地球物理勘探對GPSRTK技術的應用[J]. 中國科技博覽,2014(24):396-396.

        [2]何建平.GPS-RTK技術在石油物探測量工作中的應用研究[J]. 工程技術:文摘版:00359-00359.

        [3]李劍.GPS-RTK技術在城市石油物探測量中的應用[J].中國石油和化工標準與質(zhì)量,2012,32(3):127-127.

        作者簡介:魏小海,2000年7月22,男,漢族,籍貫:四川省眉山市.

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