淺析地震勘探測(cè)量中GPS—RTK技術(shù)的應(yīng)用

摘 要：針對(duì)某勘探區(qū)三維地震測(cè)量作業(yè)，闡述了GPS-RTK測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)備配置情況，以及在地震勘探測(cè)量中的作業(yè)流程。通過對(duì)已知點(diǎn)成果的對(duì)比檢驗(yàn)、復(fù)測(cè)同一點(diǎn)的檢驗(yàn)、RTK高程和四等水準(zhǔn)高程檢核、RTK成果外業(yè)檢核等，表明RTK測(cè)量作業(yè)成果精度達(dá)到了要求，同時(shí)也指出了目前RTK技術(shù)存在的不足之處。

關(guān)鍵詞：地震勘探；GPS—RTK；測(cè)量精度；勘探區(qū)

中圖分類號(hào)：TU244.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

某勘探區(qū)三維地震測(cè)區(qū)屬于高山丘陵地區(qū)。地勢(shì)起伏較大，溝壑比較多，且施工地點(diǎn)多分布灌木叢林。在這樣的前提下單獨(dú)靠全站儀模式是無(wú)法保證按時(shí)完成精確測(cè)量任務(wù)的。經(jīng)研究決定采用廣州南方公司的GPS—RTK（靈銳S80—1+3）的作業(yè)方法，同時(shí)配合兩組全站儀作業(yè)模式來(lái)完成本次測(cè)量任務(wù)。

1 GPS-RTK作業(yè)流程

1.1GPS-RTK測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)備配置

該工程所采用的RTK測(cè)量系統(tǒng)由一套基準(zhǔn)站和三套流動(dòng)站組成。基準(zhǔn)站主要包括：靈銳S80GPS雙頻接收機(jī)1臺(tái)、三角架一個(gè)、12V電瓶一個(gè)、數(shù)據(jù)電臺(tái)及天線。每套流動(dòng)站包括：靈銳$80GPS雙頻接收機(jī)1臺(tái)及電臺(tái)天線、數(shù)據(jù)采集手簿1臺(tái)、手持對(duì)中桿1個(gè)。

1.2收集資料

首先收集測(cè)區(qū)的控制點(diǎn)資料，包括坐標(biāo)系及控制點(diǎn)是屬常規(guī)控制網(wǎng)還是GPS網(wǎng)，以及成果表、點(diǎn)之記、展點(diǎn)圖、路線圖、計(jì)算說(shuō)明和技術(shù)總結(jié)等。收集資料時(shí)要查明施測(cè)年代、作業(yè)單位、依據(jù)規(guī)范、平高系統(tǒng)、施測(cè)等級(jí)和成果的精度評(píng)定。然后外業(yè)踏勘，檢查點(diǎn)位的保存情況。

1.3控制測(cè)量

如果收集的國(guó)家控制點(diǎn)比較少。分布不均勻時(shí)。可用靜態(tài)GPS加密首級(jí)控制：如果控制點(diǎn)教多，且分布均勻，就無(wú)需做首級(jí)控制。

1.4求定測(cè)區(qū)轉(zhuǎn)換參數(shù)

GPS—RTK測(cè)量是在WGS—84坐標(biāo)系中進(jìn)行的。而各種工程測(cè)量和定位是在地方或北京坐標(biāo)系中進(jìn)行的。他們之間存在著坐標(biāo)轉(zhuǎn)換問題。計(jì)算測(cè)區(qū)的轉(zhuǎn)換參數(shù)，需已知點(diǎn)至少3個(gè)以上，該點(diǎn)最好選在測(cè)區(qū)四周且均勻分布，能有效控制測(cè)區(qū)。為了檢驗(yàn)轉(zhuǎn)換參數(shù)的精度和可靠性，最好能利用最小二乘法選3個(gè)以上的點(diǎn)求解轉(zhuǎn)換參數(shù)。

1.5基準(zhǔn)站的安置

基準(zhǔn)站的安置是順利實(shí)施GPS—RTK的關(guān)鍵程序之一，安置應(yīng)滿足下列條件。

①周圍應(yīng)視野開闊，截止高度角應(yīng)超過150；周圍無(wú)信號(hào)反射物（大面積水域、大型建筑物等），以減少多路徑干擾。并要盡量避開交通要道、過往行人的干擾。

②基準(zhǔn)站應(yīng)盡量設(shè)置于相對(duì)制高點(diǎn)上，以方便播發(fā)差分改正信號(hào)。

③基準(zhǔn)站要遠(yuǎn)離微波塔、通信塔。等大型電磁發(fā)射源200m外，要遠(yuǎn)離高壓輸電線路、通訊線路50m外。

1.6野外作業(yè)

以靈銳$80GPS—RTK為例，實(shí)際操作步驟為：首先打開工程之星軟件，選擇菜單：工程-新建工程。依次按要求填寫或選取如下工程信息：工程名稱、橢球系名稱、投影參數(shù)、四參數(shù)設(shè)置等，完成工程新建。接著選擇菜單：工具校正向?qū)В匆筝斎牖鶞?zhǔn)站的坐標(biāo)和天線高，進(jìn)行點(diǎn)校正。最后逐個(gè)對(duì)所有點(diǎn)進(jìn)行放樣測(cè)量。為檢查RTK測(cè)量結(jié)果的質(zhì)量，每天開工的時(shí)候?qū)Σ糠譁y(cè)站重復(fù)觀測(cè)，其中復(fù)測(cè)138個(gè)點(diǎn)，占所布點(diǎn)數(shù)的5%，兩次觀測(cè)結(jié)果較差均滿足要求，取其平均數(shù)作為最后成果。

2 RTK測(cè)量成果檢核

RTK測(cè)量成果檢核包括與已知點(diǎn)成果的對(duì)比檢驗(yàn)、復(fù)測(cè)同一點(diǎn)的檢驗(yàn)、RTK高程和四等水準(zhǔn)高程檢核、RTK成果外業(yè)檢核等。

2.1 已知點(diǎn)對(duì)比檢驗(yàn)

在GPS網(wǎng)的布設(shè)。考慮利用了一定數(shù)量的原有控制點(diǎn)位，對(duì)8個(gè)新老坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行了重合比較（表1）。

表1 重合點(diǎn)新老坐標(biāo)成果對(duì)比表

點(diǎn)位校差最大值/m最小值/m平均值/m

△x0.0250.0120.018

△y0.0210.0070.014

△h0.0330.0090.021

式中，，，為坐標(biāo)校差；m，n為點(diǎn)數(shù)。

2.2 復(fù)測(cè)同一點(diǎn)檢驗(yàn)復(fù)測(cè)了138個(gè)同一點(diǎn)坐標(biāo)的校差（表2）。

表2 復(fù)測(cè)同一點(diǎn)坐標(biāo)校差統(tǒng)計(jì)表

點(diǎn)位校差最大值/m最小值/m平均值/m

△x0.0360.0110.016

△y0.0350.0300.016

△h0.0420.0400.024

式中，，，為坐標(biāo)校差；m，n為點(diǎn)數(shù)。

2.3 RTK高程和四等水準(zhǔn)高程檢核

在施測(cè)RTK高程的同時(shí)，對(duì)50個(gè)平地控制點(diǎn)施測(cè)了四等水準(zhǔn)（表3）其校差中的誤差為：

式中， 為高程；m，n為點(diǎn)數(shù)。

表3 RTK和四等水準(zhǔn)高程校差統(tǒng)計(jì)表

校差分布分為/m點(diǎn)數(shù)/個(gè)比例/%

0.000～0.019714

0.020～0.0392142

0.040～0.0591836

0.060～最大48

2.4 RTK成果外業(yè)檢核

外業(yè)檢測(cè)按照分布均勻、隨機(jī)抽樣（在保證通視的前提下）的原則進(jìn)行。外業(yè)檢測(cè)采用NIikon DTM—530全站儀，按照《煤炭資源勘探工程測(cè)量規(guī)程》的技術(shù)要求，共檢測(cè)了15個(gè)水平角，48個(gè)邊長(zhǎng)，8段高差，涉及56個(gè)RTK點(diǎn)，占所布點(diǎn)數(shù)的2%.檢測(cè)水平角最大校差值為-45（允許120），邊長(zhǎng)最大校差值為+11.6cm（允許50cm），高度最大校差值為+8.4cm，（允許50cm）。

以上各項(xiàng)檢核表明，該次RTK測(cè)量成果可靠，精度達(dá)到以上要求。

3 GPS-RTK測(cè)量系統(tǒng)的不足之處

RTK技術(shù)雖有定位精度高、速度快等優(yōu)點(diǎn)，但仍存在著不足之處（以靈銳S80為例）。

3.1在復(fù)雜地形下，容易造成衛(wèi)星信號(hào)失鎖，衛(wèi)星狀態(tài)的PDOP值對(duì)RTK有一定影響，特別是PDOP值過大時(shí)，將導(dǎo)致儀器不能正常工作。

3.2數(shù)據(jù)鏈傳輸受干擾和限制、實(shí)際作業(yè)半徑比標(biāo)稱距離小，在高山叢林中信號(hào)容易丟失等問題。PTK精度和穩(wěn)定性經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)異常值。PTK儀器偏重，尤其在山區(qū)。操作員勞動(dòng)強(qiáng)度過大；儀器耗電量也較大.容易產(chǎn)生電量不足的問題。

結(jié)語(yǔ)

RTK技術(shù)的應(yīng)用前景十分廣闊。但RTK技術(shù)的強(qiáng)大功能與潛力尚未被充分挖掘出來(lái)，一些問題還需要進(jìn)一步解決。隨著差分定位技術(shù)的不斷完善和發(fā)展，與GIS集成、實(shí)時(shí)控制、綜合自動(dòng)化作業(yè)是其未來(lái)的發(fā)展方向，它必將以其高精度、高效率、多功能的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域之中。

參考文獻(xiàn)

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