RTK作圖根控制測量在油氣田工程勘測中的應用分析

張里南 何君

摘 要：（目的）為了驗證利用RTK技術在油田圖根控制測量作業應用，能否滿足快速求得厘米級整周模糊度固定解的要求。（方法）用leica530在天津大港油田圖根控制測量作業中的應用，對原有控制點精度檢測分析，RTK實時動態測量系統，它是集計算機技術、數字通訊技術、無線電技術和GPS測量定位技術為一體的組合系統，它是GPS測量技術發展中的一個新突破，RTK定位精度高，全天候作業，每個點的誤差均為不累積的隨機偶然誤差。（結果）檢驗得出RTK圖根點實測精度完全達到了預設精度指標要求。RTK定位效率大大提高，并且能夠滿足多種地形測量的精度要求。（結論）與GPS靜態相對定位、快速靜態定位需要較長觀測時間和事后進行數據處理相比，利用RTK實時動態測量系統可完成地形圖測量、圖根控制點加密、工程放樣、管線特征點采集、油氣田工程勘測中的應用等多種工作。

關鍵詞：RTK；基準站；流動站

1引言：GPS定位技術以操作簡便、無需通視、觀測時間短、定位精度高、提供三維坐標及全天候作業等優良特性，廣泛應用于各級控制網的布設。而GPS RTK技術的應用大幅減輕了野外測量的勞動強度，提高了工作效率和測繪成果的精度。本文介紹天津大港油田布設D級GPS控制點及圖根控制點，分析了RTK圖根控制點的布設及精度指標要求。

2 RTK測量原理簡介

2.1 RTK系統的組成由基準站、流動站及無線電通訊系統三部分組成。基準站和流動站由GPS接收機、GPS天線、電源、基準站無線電通訊發射系統、流動站無線電通訊接收系統和控制器等。

2.2 RTK的基本原理為：基準站把接收到的所有衛星信息通過無線電通訊系統傳遞到流動站，流動站在接收衛星數據的同時也接收基準站傳遞的衛星數據，在流動站完成初始化后，把接收到的基準站信息傳送到控制器內并將基準站的載波觀測信號與本身接收到的載波觀測信號進行差分處理，并實時求得未知點的坐標。RTK是通過載波相位差分算法實現厘米級的實時定位。

3 RTK測量的作業流程

3.1求定測區轉換參數：RTK作業要求實時給出測區當地坐標，這使得坐標轉換非常重要。選取測區已知控制點成果，所選的已知控制點具有統一的靜態GPS控制網無約束平差的WGS84系坐標。利用控制點的兩套坐標求取轉換參數，流動站測量點的坐標可根據該轉換參數換算得到流動站的地方坐標。操作如下：A 執行完點校正計算后的水平殘差不得大于2cm，大于2cm時應重新選擇合適的控制點進行點校正；B 點校正合格后，測量前應選取至少1個已知點進行檢核，檢核點的RTK測量坐標與已知坐標之差不得大于5cm；C 基準站需設于測區內參與校正的已知點上，電臺的發射與流動站的接收頻率一致；D 所有的觀測應在RTK固定解穩定至毫米級精度后開始，流動站必須采用腳架對中；E 天線高量測應精確到毫米，且應重復量測兩次，取其平均值。F 觀測時其有效采樣時間二級控制點不應低于3分鐘、二級以下控制點不應低于30秒。

3.2基準站的選定原則：基準站可設立在已知點上，也可設在未知點上；應選擇地勢較高、無遮擋、電臺有良好覆蓋的地方，地質勘查測量首選測區中央的制高點；為防止數據鏈的丟失和多路徑效應，周圍應無GPS信號反射物，200m范圍內無高壓電線、無線電發射臺等干擾源。

3.3 RTK施測步驟：野外作業時，基準站安置在選定的控制點上，打開接收機輸入點號、天線高、坐標轉換參數等。同時設置電臺的通道和靈敏度，檢查電臺發射指示燈是否正常，基準站設置完成。流動站選擇與基準站電臺相匹配的電臺頻率，檢查電臺接收指示燈是否正常，檢查接收衛星數≥4顆，流動站開始測量任務。先聯測1～2個已知控制點，評定測量精度，滿足設計要求則開始測量。

4 RTK測量實例

天津大港油田作業中的圖根控制測量及1：500比例尺地形圖測繪。測區內布設新的D級GPS控制點14個，圖根控制點156個，測繪面積約為12K㎡.圖根控制測量采用leica530、1230雙頻GPS接收機實時動態測量模式進行。

4.1原有測量資料的檢驗

測區內原有國家三等控制點6個，坐標系為1990年天津市任意直角坐標系；高程基準采用1972年天津市大沽高程系高程。采用RTK對測區原有控制點的坐標和高程進行了檢測，檢測結果見表1。

經過檢測計算，原有三等控制點點位中誤差mp=±1.24㎝，高程中誤差mh=±0.83㎝，精度符合要求，可作為本測區的平面和高程起算數據。

4.2 坐標系轉換參數的求取

本工程利用原有的控制點，在油田區范圍布設新的D級GPS控制點14個作為測區的控制，利用五臺leica530、1230GPS進行觀測，通過《Trimble Geomatics Office》軟件解算，精度良好，得到14個GPS點的WGS-84坐標系坐標、天津任意直角坐標系坐標及WGS-84高程、天津市大沽高程系高程。

利用14個點中在測區內分布較為均勻的6個GPS點的WGS-84坐標系坐標、天津任意直角坐標系坐標以及天津市大沽高程系高程，采用leica530、1230hipper接收機，將以上點坐標輸入文件中，再利用“01 Determine coord system”程序，使用“MATCH”調整好匹配類型，匹配完成后精度好，即可求得精度高的轉換參數。

4.3 RTK成果的實測檢驗

為了檢驗RTK圖根點所能達到的精度，RTK測量結束后，用全站儀、水準儀對16個圖根點進行了實測檢查。檢查工作共設測站16站，測邊16條，測角10個，測高差15個，根據檢測數據與RTK測量數據的較差和中誤差計算公式m=± ，算得圖根點測邊、測角、測高差的中誤差。在測站，假定測站點坐標、高程為已知數據，利用檢測的角度、邊長和高差，重新推算其它相鄰點的坐標和三角高程，高程值同時利用水準儀按普通水準測量方法進行檢驗，根據檢測數據與RTK測量數據的較差，可知最大較差值、最小較差值，還可算得圖根點相對于相鄰點點位中誤差、高程中誤差、邊長中誤差（見表2、3、4）。因此可以算得圖根點點位中誤差±0.97㎝，三角高程中誤差±1.71㎝，水準高程中誤差±0.70㎝，相鄰圖根點間邊長中誤差為±0.99㎝（見表4）；分別小于預設點位中誤差±3㎝（規范規定±5㎝）和預設高程中誤差±3㎝（規范規定±10㎝），RTK實測精度完全達到了預設精度指標。

5 結論

RTK測量具有定位精度高、觀測時間短、自動化程度高、操作簡便作業形式靈活、全天候作業等特點，應用于城市圖根控制測量及油氣田勘測工程中的地形圖測繪，可以提高作業效率，極大地減輕勞動強度，尤其在通視困難的老城區更具有明顯優勢。RTK測量方式不僅能滿足圖根控制測量精度要求，而且誤差沒有積累，分布均勻，具有極大的優越性。RTK不僅廣泛應用于圖根控制測量，還可用于放樣測量、斷面測量及碎部測量等，而且在其他領域具有廣闊的發展前景。

參考文獻：

[1]王治軍.GPS-RTK技術在數字化圖根控制測量中的應用 [J].測繪與空間地理信息

[2]黎恩雄.簡述GPS-RTK在圖根控制測量中的應用 [J].大科技

[3]劉大杰.全球定位系統（GPS）的原理與數據處理[M].同濟大學出版社

作者簡介：

張里南（1978年12月-），男（漢族），青海湟中人，工程師，本科，2003年畢業于遼寧科技學院測繪工程專業，主要從事遙感地理信息相關工作。