Trimble R8 GNSS在石油物探測量中的應(yīng)用與探討

暢 鑫 暢 毅

(1.武漢大學(xué)測繪學(xué)院 湖北武漢) (2.中國石油集團(tuán)東方地球物理勘探有限責(zé)任公司 寧夏銀川)

Trimble R8 GNSS在石油物探測量中的應(yīng)用與探討

暢 鑫1暢 毅2

(1.武漢大學(xué)測繪學(xué)院 湖北武漢) (2.中國石油集團(tuán)東方地球物理勘探有限責(zé)任公司 寧夏銀川)

文章重點(diǎn)介紹了Trimble R8 GNSS在石油物探測量中的應(yīng)用情況,并對其進(jìn)行了深入的探討和分析,肯定了Trimble R8 GNSS的先進(jìn)性,同時也對其不足作了說明,以期共同探討和改進(jìn)。

石油勘探測量;Trimble R8 GNSS;應(yīng)用;探討

0 引 言

近年來,各國及各大石油公司為了增加石油探明儲量,采用了許多先進(jìn)設(shè)備和先進(jìn)技術(shù)來加大物探工作的力度。本文針對Trimble R8 GNSS在石油勘探測量中的應(yīng)用情況及出現(xiàn)的問題等,有針對性地進(jìn)行了重點(diǎn)分析和探討。

1 Trimble R8 GNSS簡介

Trimble R8 GNSS是Trimble公司于2006年推向市場的一款多通道、多頻帶的集接收機(jī)、天線和數(shù)傳電臺于一體的GNSS(Global Navigation Satellite System)系統(tǒng)。它是能提供72信道GNSS全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng),追蹤現(xiàn)有全部衛(wèi)星信號的未來型的接收機(jī)[1]。其技術(shù)指標(biāo)及性能如下。

1.1 主 機(jī)

(1)通道:雙頻RTK 72通道;支持 GPS L1 C/A碼,L2C,L1/L2/L5全周載波。支持俄羅斯 G LONSS L1 C/A碼,L1P碼,L2P碼,L1/L2全周載波。

(2)技術(shù)指標(biāo)

平面靜態(tài):5 mm+0.5 ppm,高程靜態(tài):5 mm+1.0 ppm

平面動態(tài):10 mm+1.0 ppm,高程動態(tài):20 mm+1.0 ppm

(3)硬件:R8 GNSS采用了最新的R-Track跟蹤技術(shù),主機(jī)主要包括內(nèi)部無線電和標(biāo)準(zhǔn)甚高頻天線、控制器等,主機(jī)具有單鍵操作功能。

(4)環(huán)境要求:符合防水要求、濕度100%不凝結(jié)、完全防塵、防沙、防潮、防震,堅固耐用、壽命長。

(5)工作溫度:-40℃～+65℃,存儲溫度:-40℃～+75℃。

(6)通訊和數(shù)據(jù)存儲:R8 GNSS全集成、全密封,藍(lán)牙通訊,無電纜連接。支持RTK和VRS工作的GSM、移動電話和CDPD modem。數(shù)據(jù)可以直接記錄于接收機(jī)11M內(nèi)存中。

1.2 軟 件

(1)內(nèi)業(yè)軟件:TGO測量后處理軟件(含網(wǎng)平差及道路放樣、土方量計算模塊),簡體中文版,全開放免加密漢化版?zhèn)鬏斠约昂筇幚碥浖?/p>

(2)外業(yè)軟件:SurveyController軟件可以進(jìn)行后處理動態(tài),實(shí)時動態(tài)等多種模式的測量工作;全中文圖形化操作方便快捷。終生免費(fèi)升級。

2 Trimble R8 GNSS在石油物探測量中的應(yīng)用與探討

常規(guī)的 GPS測量方法有靜態(tài)、快速靜態(tài)、RTK、PPK等,Trimble R8 GNSS在石油物探測量中的應(yīng)用也離不開這些方法,目前RTK方法是應(yīng)用最多的。

2.1 在蘇里格南非縱物探放樣應(yīng)用中的精度分析

2008年,在蘇里格南非縱勘探項目中首次引進(jìn)Trimble R8 GNSS接收機(jī),施工過程中,對Trimble R8 GNSS和Trimble 5700接收機(jī)作業(yè)情況進(jìn)行試驗對比。

(1)針對工區(qū)的不同地形,選擇能充分反映工區(qū)地貌的農(nóng)田村莊區(qū)(樹林覆蓋區(qū))、黃土塬區(qū)和高大山體區(qū),對其水平精度、垂直精度、衛(wèi)星數(shù)、PDOP值、RMS值等精度進(jìn)行了對比統(tǒng)計[2],見表1。

從表1對比結(jié)果可以看出,使用TrimbleR8 GNSS接收機(jī),水平精度、垂直精度有所提高,PDOP值、RMS值減小,衛(wèi)星數(shù)明顯增多,由于改善了衛(wèi)星的幾何圖形,從而提高了測量成果精度,其各項精度指標(biāo)均高于GPS接收機(jī)系統(tǒng)。

表1 蘇里格南非縱勘探R8&5700接收機(jī)RTK放樣精度統(tǒng)計表

(2)在已知控制點(diǎn)上做RTK和快速靜態(tài)的精度對比,見表2。表2是Trimble R8 GNSS和Trimble 5700接收機(jī)在已知控制點(diǎn)上做RTK和快速靜態(tài)檢核成果對比,從坐標(biāo)和高程的互差可以看出,使用Trimble R8 GNSS

表2 已知控制點(diǎn)上RTK和快速靜態(tài)檢核表

接收機(jī)測量精度較Trimble 5700均有所提高。

2.2 在石油物探放樣作業(yè)中的初始化速度對比分析

在確保Trimble R8 GNSS放樣精度的前提下,我們再來討論其初始化速度。表3、表4分別是不少于5顆GPS衛(wèi)星的情況下各種地形R8&5700初始化對比表和不同距離R8&5700初始化對比表。

由表3可以看出 ,在黃土塬、山溝等條件下 ,Trimble R8 GNSS初始化要比Trimble 5700系統(tǒng)快得多 ,在村莊等樹林覆蓋區(qū)TrimbleR8 GNSS初始化的成功率和速度與Trimble 5700沒多大區(qū)別,但是Trimble R8 GNSS在開闊地初始化完成后進(jìn)入密集樹林不易失鎖,可以進(jìn)行差分測量,而Trimble 5700進(jìn)入密林區(qū)就會失鎖。由表4可見,在無遮擋衛(wèi)星條件下只要有數(shù)傳電臺信號穩(wěn)定,距離對初始化的影響不大,總體來說,TrimbleR8 GNSS的初始化較之Trimble 5700等單一GPS系統(tǒng)接收機(jī)要快得多。

表3 不少于5顆GPS衛(wèi)星的情況下各種地形R8&5700初始化對比表

表4 不同距離R8&5700初始化對比表

2.3 在石油物探放樣作業(yè)中的作業(yè)穩(wěn)定性分析

對工區(qū)內(nèi)因衛(wèi)星原因不能初始化或無數(shù)傳電臺信號情況下,所做快速靜態(tài)測量的物理點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計分析。

表5是在蘇里格南非縱工區(qū)施工中,Trimble R8GNSS和Trimble 5700快速靜態(tài)測點(diǎn)的統(tǒng)計與分析?？焖凫o態(tài)測點(diǎn)是指所需要放樣的物理點(diǎn)因衛(wèi)星信號或無數(shù)傳電臺信號等原因,不能進(jìn)行RTK測量,需要做一定時間的靜態(tài),經(jīng)后處理才能獲得此點(diǎn)的坐標(biāo)和大地高。山地的快速靜態(tài)測點(diǎn)大多為沒有數(shù)據(jù)鏈電臺信號(差分信號),而村莊內(nèi)的快速靜態(tài)測點(diǎn)都是衛(wèi)星原因不能進(jìn)行初始化所測的物理點(diǎn),做一個快速靜態(tài)測點(diǎn)最少需要8 min,4顆GPS衛(wèi)星最少需要20 min,后處理時不一定能處理出結(jié)果,有時需重測。由表5的數(shù)據(jù)可以看出,使用Trimble R8 GNSS接收機(jī),快速靜態(tài)測點(diǎn)的數(shù)量明顯減少,說明RTK作業(yè)的范圍擴(kuò)大。

表5 蘇里格南非縱工區(qū)快速靜態(tài)測點(diǎn)統(tǒng)計分析表

3 Trimble R8 GNSS的使用特點(diǎn)及經(jīng)驗

3.1 Trimble R8 GNSS使用的特點(diǎn)

1)反應(yīng)速度快,RTK初始化一般小于10 s,重捕獲時間小于1 s。

2)主機(jī)、天線及數(shù)據(jù)鏈電臺的一體化,加之藍(lán)牙技術(shù)的使用,真正實(shí)現(xiàn)了無線通訊,減少了主機(jī)、天線、手薄及數(shù)據(jù)鏈電臺間的電纜連接,提高了生產(chǎn)效率。

3)全面兼容,可以和其它廠家的GPS接收機(jī)共同作業(yè)。

4)Trimble R8 GNSS系統(tǒng)的靈敏度、穩(wěn)定性和精度方面都優(yōu)于單獨(dú)使用GPS或G LONASS系統(tǒng)。

雖然Trimble R8 GNSS接收機(jī)宣稱采用Trimble R-跟蹤技術(shù),能接收和測量 GPS L2-C碼和L5信號以及 G LONASS信號,但其只不過是一種既能接收GPS信號,又能接收G LONASS信號的雙系統(tǒng)信號接收機(jī),而不是能夠接收所有在軌工作的導(dǎo)航衛(wèi)星信號的接收機(jī)。依筆者之見,只有能夠接收所有在軌工作的導(dǎo)航衛(wèi)星信號的接收機(jī),才是真正的GNSS接收機(jī)。

3.2 Trimble R8 GNSS使用的幾點(diǎn)經(jīng)驗及建議

1)由于衛(wèi)星原因,在密林中不能進(jìn)行初始化時,只要在開闊地帶初始化完成后再進(jìn)入密林,初始化不易丟失,可以進(jìn)行RTK測量。

2)在山地或密林RTK測量,當(dāng)觀測衛(wèi)星較少且集中在天頂或某一局部天空時,初始化困難,初始化成功后PDOP值大。

3)當(dāng)衛(wèi)星較多時,即達(dá)到18顆時,基準(zhǔn)站不發(fā)射差分信號。

4)盡管GNSS觀測直接提高觀測結(jié)果的精度不是很明顯,但可以改善一些改正模型(如對流層延遲模型和電離層延遲模型等),間接提高觀測成果的精度。

5)儀器主機(jī)內(nèi)存略小:儀器只有11M的物理內(nèi)存,我們在多次動態(tài)試驗過程中發(fā)生儀器內(nèi)存不夠而導(dǎo)致作業(yè)中斷的現(xiàn)象,因為在某些時候,數(shù)據(jù)記錄在手簿并不是最好的選擇。

6)主機(jī)電池扣容易損壞:主機(jī)電池卡子插、拔次數(shù)多以后會松動,發(fā)生掉電情況,所以會導(dǎo)致反復(fù)初始化,降低了作業(yè)效率。

4 結(jié)束語

具有全球?qū)Ш蕉ㄎ荒芰Φ娜蛐l(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)(GNSS,它包含了美國的GPS、俄羅斯的G LONASS、中國的Compass(北斗)、歐盟的Galileo系統(tǒng)),已經(jīng)成為當(dāng)今社會人們生產(chǎn)、生活的重要工具,尤其是GPS技術(shù)應(yīng)用[3]。

現(xiàn)代物探工作由于要找的地下圈閉構(gòu)造幅度越來越小,故要在物探測量中采用高密度采集,對物理點(diǎn)加密,通過對物理點(diǎn)的加密提高單位面積物探精度;增加勘探剖面,即減少剖面間距,提高物探分析解釋精度。這樣就要求采用先進(jìn)的、精度高的測量設(shè)備來進(jìn)行物探測量采集工作。

本文通過對石油物探測量作業(yè)對高新測量技術(shù)和設(shè)備需求的描述,就Trimble R8 GNSS在石油物探測量中的應(yīng)用情況進(jìn)行了深入的探討和分析,肯定了Trimble R8 GNSS的先進(jìn)性,同時也對其不足提出了建議,以期與廣大同行一起來共同探討和改進(jìn)。

[1] [奧]伯恩哈德·霍夫曼-韋倫霍夫,赫伯特·利希特內(nèi)格爾,埃爾馬·瓦斯勒著,程鵬飛等譯.全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)GPS,G LONASS,Galileo及其他系統(tǒng)[M].北京,測繪出版社,2009

[2] 李征航,黃勁松.GPS測量與數(shù)據(jù)處理[M].武漢:武漢大學(xué)出版社,2005

[3] 寧津生,陳俊勇,李德仁等.測繪學(xué)概論[M].武漢:武漢大學(xué)出版社,2004

P631.4

B

1004-9134(2011)04-0080-03

暢 鑫,男,1990年生,武漢大學(xué)測繪學(xué)院在讀大四學(xué)生,現(xiàn)主要從事GNSS技術(shù)應(yīng)用與研究工作。郵編:430079

2011-02-17編輯姜 婷)

·開發(fā)設(shè)計·