地球物理勘探對GPSRTK技術的應用

摘要：GPS全球定位系統屬于無線電衛星導航定位系統，它的運行必須要借助衛星來完成，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，優勢在于可以花費更少的時間，精度等級更高，不需要現場定位等。文章主要研究了GPS測量RTK技術在物探測量應用環節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、系統之間的坐標變換、相關參數的獲取等，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定位技術，它可以快速的、精準的測定目標位置的定位數據，相關數據顯示精度等級已經到達了厘米級。在系統中，基準站的作用就是借助數據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據處理。流動站的狀態是不定的，既可以是流動的，也可以是靜態的。它的作業流程一般是先初始化，再動態處理，其在動態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測，再加上一些關鍵的幾何圖形，那么流動站給出數據精度就能夠達到厘米級。RTK實時動態GPS定位技術應用必然能夠顯著減小外勤作業的時間，帶來作業效率上的優化，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定，在某種程度上促進了物探行業的發展，引發了一次技術革命。

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，于現場進行點位標志，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現場情況，借助先進技術，認真的落實好測繪任務，進而確保地震生產目標的順利達成。

RTK測量系統主要有兩大板塊，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域還可以搭建中繼站，基準站能夠捕獲到衛星信號，然后再向外傳遞。流動站不僅能夠收到衛星信號，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，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。考慮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，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，因此就會帶來數據信息上的變化，也就是說相關數據的檢測工作必須要列為重點，進而保證參考站數據的精準度。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。并且在兩個區域交界處，為了保證數據銜接良好，必須要增設一部分控制點。

三、坐標轉換問題

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，其需要轉化為北京54坐標，這個過程在流動站內部完成。使用RTK作業的時候，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加密控制網點與相應數目的北京54坐標已有點相匹配，使用一定方式解析系統間的坐標轉換參數。然后將加密的北京54坐標，通過該參數轉為WGS-84坐標，最后一步就是在參考站鍵入得到的WGS-84 坐標，流動站則鍵入轉換參數，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間的轉換。

四、坐標轉換參數問題

坐標轉換參數在GPS測量中扮演著重要的角色，其為WGS-84坐標向其他坐標轉換的根據。假設在施工地域已經布置了GPS測量控制網，那么就可以在有關單位直接得到相關點坐標和轉換參數。但是假如該區域要自己布置GPS控制網，那么其平差時應在WGS-84坐標系內進行。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中點，精度等級要盡量高，監測時間也要足夠長。由于轉換參數是極為重要的，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時，如果想得到精度等級比較高的物探測量結果，進而優化工作效率，除了解決好上文提及的問題之外，必須要考慮到衛星狀態分布的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數據信息的可信度，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.