GPS技術(shù)在山區(qū)石油勘測(cè)開采中的應(yīng)用研究

摘 要:通過(guò)分析GPS靜態(tài)測(cè)量與RTK技術(shù)在山區(qū)石油勘測(cè)開采過(guò)程的測(cè)前準(zhǔn)備、精度分析與數(shù)據(jù)處理等方面的應(yīng)用，給出了提高山區(qū)石油勘測(cè)開采作業(yè)精度及對(duì)質(zhì)量的有效控制方法，詳細(xì)介紹了GPS技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展情況。

關(guān)鍵詞:GPS技術(shù);山區(qū)石油;勘測(cè)開采;應(yīng)用;發(fā)展

中圖分類號(hào):TB

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1672-3198(2010)19-0358-01

1 勘測(cè)開采區(qū)的GPS控制網(wǎng)的建立

山區(qū)石油勘探開采的測(cè)量通常采用同步圖形的擴(kuò)展式，即將多臺(tái)接收機(jī)置于不同測(cè)站實(shí)行同步監(jiān)測(cè)，在完成一各時(shí)段同步監(jiān)測(cè)后，再將其遷移至別的測(cè)站繼續(xù)進(jìn)行同步監(jiān)測(cè)，每次的同步監(jiān)測(cè)都可產(chǎn)生一個(gè)同步圖形。在測(cè)量的過(guò)程中，不同同步圖形間通常會(huì)有多個(gè)公共點(diǎn)相連接，整個(gè)GPS網(wǎng)則由這些同步圖形共同構(gòu)成。相鄰?fù)綀D形間通常最少有一條邊相連。其作業(yè)步驟為:測(cè)前的準(zhǔn)備、測(cè)量實(shí)施及數(shù)據(jù)處理。測(cè)前的準(zhǔn)備包括對(duì)資料的搜集和整理，對(duì)儀器的校檢等。測(cè)量實(shí)施包括進(jìn)行實(shí)地測(cè)區(qū)情況的了解、選點(diǎn)、布網(wǎng)及外業(yè)觀測(cè)。數(shù)據(jù)處理則包括加工、基線向量結(jié)算、預(yù)處理及網(wǎng)平差等。

效率與成本也是進(jìn)行勘測(cè)開采需考慮的問題。提前對(duì)國(guó)控點(diǎn)進(jìn)行收集并實(shí)施踏勘確認(rèn)可很好提高勘測(cè)開采效率。另外，對(duì)布網(wǎng)方案進(jìn)行優(yōu)化和進(jìn)行合理的作業(yè)調(diào)度也可減少施工的天數(shù)，提高工作效率，節(jié)約成本。

2 數(shù)據(jù)處理

2.1 基線處理

基線解算是通過(guò)運(yùn)用多個(gè)測(cè)站GPS同步觀測(cè)的數(shù)據(jù)來(lái)確定測(cè)站間坐標(biāo)差的一個(gè)過(guò)程。影響其結(jié)果的因素有許多，主要有:基線在進(jìn)行解算時(shí)設(shè)置的起點(diǎn)坐標(biāo)不夠準(zhǔn)確;在所觀測(cè)時(shí)段里，多路徑效應(yīng)相對(duì)嚴(yán)重，觀測(cè)值改正數(shù)通常偏大;少數(shù)衛(wèi)星進(jìn)行觀測(cè)的時(shí)間太短;在全部的觀測(cè)時(shí)段里，個(gè)別時(shí)間段或個(gè)別衛(wèi)星的周跳太多，導(dǎo)致周跳修復(fù)的不完善;對(duì)流層及電離層的折射影響較大等。其它影響因素有:衛(wèi)星軌道的誤差較大、地球潮汐與自轉(zhuǎn)、數(shù)學(xué)模型問題、衛(wèi)星姿態(tài)和天線的相位中心問題等。

針對(duì)影響其結(jié)果的原因不同來(lái)分別使用相應(yīng)的方法來(lái)進(jìn)行判別解決。衛(wèi)星觀測(cè)時(shí)間可通過(guò)衛(wèi)星的可見性圖進(jìn)行判別。如圖1所示，若SV1的觀測(cè)時(shí)問較短，則可進(jìn)行直接刪掉。

圖1 衛(wèi)星可見性圖

周跳判別可運(yùn)用殘差圖來(lái)完成如圖2所示，通過(guò)3幅雙差殘差圖對(duì)SV12存在的周跳進(jìn)行判別。若多路徑效應(yīng)嚴(yán)重，則可采用殘差圖來(lái)進(jìn)行判別。電離層或?qū)α鲗拥恼凵溆绊戇^(guò)大，也可通過(guò)殘差圖來(lái)進(jìn)行快速的判別。若只有個(gè)別子時(shí)段的觀測(cè)值殘差出現(xiàn)異常可截時(shí)段完成;若衛(wèi)星起落部分觀測(cè)值殘差存在異常，可改變其截止高度角。通過(guò)這些方法可以來(lái)減少有效觀測(cè)數(shù)據(jù)，從而減弱其圖形強(qiáng)度。

圖2 雙差殘差圖

2.2 GPS基線網(wǎng)平差

山區(qū)石油的勘測(cè)開采的測(cè)量通常進(jìn)行的是三維約束平

差。當(dāng)各項(xiàng)質(zhì)量檢驗(yàn)均符合相關(guān)要求后，便可將所有基線組合成閉合的圖形，用三維基線向量和其相應(yīng)的方差協(xié)方差陣來(lái)作為觀測(cè)的信息，再利用兩個(gè)已知的高精度控制點(diǎn)的坐標(biāo)來(lái)作為起算數(shù)據(jù)，完成GPS網(wǎng)無(wú)約束平差。

3 RTK放樣物理點(diǎn)

RTK是在載波相位的觀測(cè)值基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的定位技術(shù)，它可以實(shí)時(shí)提供測(cè)站點(diǎn)在特定坐標(biāo)系中三維定位的結(jié)果，并達(dá)到厘米級(jí)的精度。

山區(qū)RTK系統(tǒng)是由基準(zhǔn)站、中繼站、流動(dòng)站及室內(nèi)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)這四部分構(gòu)成?；鶞?zhǔn)站則由數(shù)據(jù)發(fā)射電臺(tái)1部、GPS接收機(jī)1臺(tái)和別的附屬設(shè)備。利用RTK來(lái)進(jìn)行測(cè)線放樣，即是將設(shè)計(jì)的炮點(diǎn)理論坐標(biāo)與檢波點(diǎn)等進(jìn)行逐個(gè)放樣到實(shí)地。首先應(yīng)將其設(shè)計(jì)的測(cè)線理論坐標(biāo)運(yùn)用一定軟件設(shè)計(jì)出其工作區(qū)內(nèi)的所有物理點(diǎn)的理論坐標(biāo)，然后再在實(shí)地按照石油物探測(cè)量的規(guī)范要求來(lái)進(jìn)行放樣，對(duì)其準(zhǔn)確位置進(jìn)行標(biāo)定，并對(duì)各物理點(diǎn)高程數(shù)據(jù)及實(shí)測(cè)坐標(biāo)進(jìn)行采集，最后對(duì)室內(nèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，對(duì)資料進(jìn)行整理，提供用于勘測(cè)開采的各項(xiàng)測(cè)量成果。

4 GPS在山區(qū)石油的勘測(cè)開采測(cè)量中的進(jìn)展

隨GPS技術(shù)的不斷提高和產(chǎn)品的不斷升級(jí)，GPS在山區(qū)石油的勘測(cè)開采測(cè)量中得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。由最初的只作靜態(tài)測(cè)量到現(xiàn)今的基本取代全站儀來(lái)進(jìn)行物理點(diǎn)放樣，施工方法變得越來(lái)越成熟，精度也越來(lái)越高，勘測(cè)開采的效率也得到了極大的提高。例如由美國(guó)Trimble公司所研制生產(chǎn)的GPS設(shè)備，從Trimble 4700到Trimble 5700，再到R7和Trimble 5800直至最新的R8GNSS，都伴隨著石油勘測(cè)開采技術(shù)的更新而不斷完善，也為石油的勘測(cè)開采的發(fā)展發(fā)揮了重大的作用。

參考文獻(xiàn)

[1]魏二虎，黃勁松.GPS測(cè)量操作與數(shù)據(jù)處理[M].武漢:武漢大學(xué)出版社，2004.

[2]張秀勝，李德民.GPS測(cè)量在石油地球物理勘探中的應(yīng)用[J].東北測(cè)繪，2002，(3).