新疆油田CORS系統的建立與應用

黃 健，華 磊，何 燕

(新疆油田公司數據公司，新疆克拉瑪依834000)

新疆油田CORS系統的建立與應用

黃 健，華 磊，何 燕

(新疆油田公司數據公司，新疆克拉瑪依834000)

新疆油田CORS基站網是我國首批針對整個油田應用的連續運行參考站網絡系統，它在全準噶爾盆地13萬km2范圍內建立了永久性參考站，并進行精化似大地水準面的工作，以實現高精度三維測量，從而構成新一代的網絡化的大地測量系統，可以向各級測繪用戶提供高精度、連續的時間和空間基準，使油田井位測量、勘探踏勘、地面工程規劃設計和空間數據采集等工作效率得到極大提高，成為數字新疆油田基礎設施之一。

CORS系統;大地水準面;油田;測量

一、引 言

近幾十年來，全球定位系統技術高速發展并得到廣泛應用。目前，利用多基站網絡RTK技術建立的連續運行參考站系統(continuously operating reference system，CORS)已成為GPS應用的發展熱點之一。由于CORS系統突破了常規GPS差分作業系統分散、相互獨立、臨時性基準站頻繁設置等問題，已經在測繪、規劃建設、交通導航管理、氣象輔助預報、地震監測等眾多領域得到了廣泛應用。新疆油田根據勘探開發區域人煙稀少、地形陌生、地域廣闊的特點結合CORS系統技術優勢，建立了覆蓋準噶爾盆地的，由17個連續運行參考站、基準站網絡、控制中心、用戶應用、數字通信組成的CORS系統，并進行了大地水準面精化，使GPS技術結合高精度、高分辨率大地水準面模型，取代了傳統水準測量方法來測定正常高，真正實現了GPS技術對幾何和物理意義上的三維定位功能。新疆油田CORS系統已經應用在油田測繪的各個領域，油田測繪工作已經進入到全面數字化階段。

二、系統建設歷程

新疆油田在油田勘探開發過程中存在以下問題:①油田井位測量工作量大、人員少、裝備落后;②地面工程空間數據采集技術要求高、工作效率低;③測量三角標破壞嚴重，維護費用高。隨著信息技術的發展和生產方式的轉變，為數字油田提供一個統一的、高精度動態測繪基準平臺，來實現各種信息和數據的統一性、標準性的需求越來越迫切。新疆油田公司2007年啟動了新疆油田CORS基站網建設項目。2007年11月第一期項目，完成了覆蓋新疆油田西北緣區域7個基站的布設。2008年4月第二期項目，完成了覆蓋新疆油田全部油區的10個基站網布設，并進行了全網聯測。2010年12月完成了新疆油田CORS系統覆蓋范圍內大地水準面精化工作。

三、主要成果

1)建立了覆蓋新疆油田的17個GPS基站。

新疆油田CORS系統由17個地面連續運行的GPS基站參考網、1個數據處理中心、1個定位導航數據播發系統、用戶應用系統、數據傳輸系統(利用油田已建成的光纖網絡)5個部分組成，是我國首個全油田級別的CORS系統，不僅可以向各級測繪用戶提供高精度、連續的時間和空間基準，并可為導航、災害預報等提供各種數據服務，是數字油田基礎設施之一。如圖1所示。

2)建立了由基準站網絡、控制中心、用戶應用、數字通信組成的CORS系統。

該CORS系統是以控制中心為中心節點的星形網絡。系統的網絡協議采用TCP/IP，服務器操作系統采用Windows 2003 Server，CORS系統由基準站網絡、控制中心、用戶應用系統、數字通信系統組成。根據以上所設計的信息流程，系統管理和網絡RTK服務軟件是新疆油田GPS基站網系統的核心部分，網絡RTK管理和計算軟件是美國天寶(Trimble)導航公司的GPS Net/RTK Net軟件最新V2.6版本，如圖2所示。主要技術指標:

圖1 新疆油田CORS系統基站分布圖

圖2 系統組成圖

a.覆蓋范圍。根據RTK定位測試結果，在域內只要可以接收5顆以上的衛星，有穩定的移動通信信號均可快速獲得RTK固定解。

b.系統精度。RTK定位精度:西北緣區域平面精度為 ±0.028 m，其他區域平面精度精度為±0.065 m;DCORS精度為±0.279 m。

c.系統可用性。準噶爾盆地是中緯度地區，除14:00—16:00之間電離層變化較強外，其他時間的電離層變化較平穩。系統各基準站24小時內有效衛星數不少于7顆，系統全天可用性為99%。

d.兼容性。已完成Leica GX1230、Trimble 57/ 58/R7/R8/GEOXT6型號接收機兼容性測試。從系統測試情況看，所用的接收機只要支持RTCM2.0、RTCM2.3、RTCM3.0或CMR/CMR+及DCORS差分改正數據格式，均可接收到系統差分改正信息，從而進行RTK和DCORS測量。

3)構建了新疆油田精化似大地水準面。

在新疆油田CORS系統的基礎上進行大地水準面精化工作。在國家空間坐標基準框架的基礎上，結合準噶爾盆地GPS基站網，利用已有的GPS點水準、重力測量等資料，采用最新的區域似大地水準面建模方法，獲得分米級的似大地水準面數值模型。似大地水準面是獲取地理空間信息的高程基準面，準噶爾盆地似大地水準面計算中，使用了10 792個點重力數據和 615個 GPS水準資料，WDM94地球重力場模型作為參考重力場，由第2類Helmert凝集法完成了大地水準面的計算。615個GPS水準資料與重力似大地水準面獨立比較精度為±0.084 m。

同時研究了Trimble、Leica等主流GPS接收機所采用的似大地水準面模型格式，并將準噶爾似大地水準面模型寫成相應的GPS接收機所采用的模型格式，用戶在外業作業時，可直接利用所加載的大地水準面模型實現由GPS測得的大地高向水準高的轉換，實現GPS RTK與似大地水準面模型的有效結合，以滿足 GPS用戶實時獲取水準高程的需求。

四、主要創新

1)解決了油田大范圍沙漠戈壁惡劣條件建立CORS的難題。

研究制定科學布網設計方案，在新疆油田13萬km2大范圍內和惡劣沙漠戈壁地理條件下，率先成功建立了油田級別測繪控制網。充分利用油田現有通信網絡和依托油田站、庫進行建站，共建設17個GPS基準站，整體網絡的35條基線平均站間距83 km左右。利用這種方案實現了無人值守、無需架設專門通信線路，使建設成本和后期維護成本大幅度降低，完成后網絡不僅覆蓋新疆油田全部油區，而且達到了系統運行最優。

2)大地水準面成果與CORS系統相結合，實現了高精度的三維測量。

獲取的準噶爾盆地中西部油區高精度似大地水準面及高精度GPS網成果，不僅可以用于建立與國家大地測量坐標相一致的精確的區域大地測量平面控制框架，而且GPS技術結合高精度、高分辨率大地水準面模型，可實現通過GPS測量來代替低等級水準測量，即可以取代傳統的水準測量方法測定正常高，從而真正實現GPS技術對幾何和物理意義上的三維定位功能。這將極大地改善傳統高程測量作業模式，從而使費用高、難度大、周期長的傳統高精度水準測量工作量減少到最低限度，似大地水準面成果結合GPS測量可以滿足石油勘探及工程建設對高程精度的需要。

3)改變了油田企業測繪工作模式，實現了高效的數字化測繪。

在CORS系統建立的基礎上，建立了一套測控網終端數據采集、質檢、處理、轉換和地理信息發布的應用體系。目前新疆油田在油田井位測量、地面工程數據采集、地面建設規劃等需要測繪的領域都采用了CORS系統，并組建了相應的數據采集隊伍、建立了技術規范、管理制度，通過基礎設施建設、標準規范和技術培訓的工作，使新疆油田在數字化測繪方面取得了重大突破。

五、應用情況

新疆油田CORS建立后在油田井位測量、油田地面工程規劃設計、油田地面工程數據信息采集等方面極大地提高了工作效率，并在數據采集過程中，減少了人員、車輛和勞動等成本，共計節約各類費用近100萬元。準噶爾盆地CORS基站網系統不再新建測量標志和對原有測量標志的維護工作，節約維護費用投入近200萬元。新疆油田的測繪工作全面向全數字化階段邁進。

六、結束語

新疆油田CORS測控網采用Trimble VRS技術，能接收處理雙星信號，RTK定位精度優于±0.1 m，在建設和運行過程中完成了控制系統建設、測控基站建設、用戶服務系統建設、整網聯測、坐標轉換、管理及服務機制建立等內容，并進行了精化似大地水準面構建工作，實現了幾何和物理意義上的三維測量。通過CORS測控網改變了傳統的油田測量模式，為數字油田地理信息數據采集提供了方便快捷的技術手段。建成一年來，系統運行穩定，已在油田基礎測量、地理信息數據采集中得到廣泛應用。新疆油田CORS測控網已經成為數字油田基礎設施之一，是數字油田建設歷史上的一個重要里程碑。

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Establishment and Application of the Xinjiang Oilfield CORS

HUANG Jian，HUA Lei，HE Yan

0494-0911(2012)08-0031-02

P228.4

B

2012-05-11

黃 健(1974—)，男，四川自貢人，工程師，主要從事信息項目管理等工作。