淺析GPS-RTK技術(shù)在某煤田地震勘探中的應(yīng)用

田林楓

摘要：隨著全球定位系統(tǒng)（GPS）技術(shù)不斷完善及計(jì)算計(jì)技術(shù)和相應(yīng)科學(xué)的發(fā)展，GPS-RTK技術(shù)在測(cè)繪領(lǐng)域中不斷擴(kuò)展應(yīng)用范圍。本文從GPS-RTK技術(shù)的相關(guān)理論入手，依次介紹了GPS-RTK技術(shù)測(cè)量原理及應(yīng)用特點(diǎn)；測(cè)區(qū)條件與任務(wù)、測(cè)量?jī)x器設(shè)備及人員配置、GPS-RTK控制測(cè)量、定線測(cè)量。在論文的最后寫出了GPS-RTK技術(shù)在煤田地地震勘探測(cè)量中的心得體會(huì)。

關(guān)鍵字：煤田，地震勘，GPS-RTK，控制測(cè)量，定線測(cè)量

Abstract:With the development of global positioning system (GPS) technology continues to improve and the computer technology and the development of science, GPS-RTK technology continues to expand the scope of application in the field of Surveying and mapping.

In this paper, starting from the relevant theory of GPS-RTK technology, introduces the measurement principle and application features of GPS-RTK technology; measurement conditions and tasks, measuring instruments and equipment and personnel allocation, GPS-RTK control survey,alignment measurement. At the end of the thesis to write the experience of GPS-RTK technology in Coal Seismic Prospecting Surveying experience.

Keywords:coalfield seismic prospecting, GPS-RTK, control survey, location survey

中圖分類號(hào)：P228.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào):

引言

目前,實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)(Real Time Kinematic,簡(jiǎn)稱RTK)以其實(shí)時(shí)、高效、不受通視條件限制等優(yōu)點(diǎn), 已廣泛應(yīng)用于工程控制測(cè)量、像片控制測(cè)量、施工放樣測(cè)量及地形碎部測(cè)量等諸多方面,倍受用戶青睞。RTK技術(shù)的定位精度已能達(dá)到厘米級(jí)，完全可以滿足一般工程測(cè)量的精度要求。

本文以某煤田地地震勘探中的測(cè)量工作為實(shí)例，介紹GPS-PTK技術(shù)在地震勘探中的應(yīng)用。

1GPS-RTK技術(shù)原理及特點(diǎn)

GPS是全球定位系統(tǒng)（Global Position System）的簡(jiǎn)稱，它是以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無(wú)線電衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，具有全球性、全天候、連續(xù)性、實(shí)時(shí)性導(dǎo)航定位和定時(shí)功能，能夠提供精密的三維坐標(biāo)、速度和時(shí)間，而且具有良好的抗干擾性和保密性。GPS由三部分組成：空間衛(wèi)星、地面監(jiān)控系統(tǒng)以及用戶的衛(wèi)星接收設(shè)備。

實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)（Real Time Kinematic，RTK）也稱為實(shí)時(shí)載波相位差分技術(shù)，是實(shí)時(shí)處理兩個(gè)測(cè)站載波相位觀測(cè)量的差分方法，能夠在野外實(shí)時(shí)地提供測(cè)站點(diǎn)在指定坐標(biāo)系中三維坐標(biāo)定點(diǎn)結(jié)果，并達(dá)到厘米級(jí)的精度。

測(cè)量系統(tǒng)通過(guò)一臺(tái)基準(zhǔn)站和若干臺(tái)移動(dòng)站組成，基準(zhǔn)站和移動(dòng)站之間使用無(wú)線數(shù)據(jù)鏈進(jìn)行連接。在RTK作業(yè)模式下，基準(zhǔn)站通過(guò)無(wú)線電，將基準(zhǔn)站接收機(jī)實(shí)時(shí)的觀測(cè)數(shù)據(jù)（偽距觀測(cè)值、相位觀測(cè)值）及已知數(shù)據(jù)，傳輸給移動(dòng)站的接收機(jī)。移動(dòng)站通過(guò)無(wú)線電接收來(lái)自基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)，并且采集GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)，在系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測(cè)值進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，通過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)轉(zhuǎn)換得出移動(dòng)站每個(gè)點(diǎn)的平面坐標(biāo)X、Y和高程H，實(shí)現(xiàn)高精度定位。

GPS-RTK技術(shù)特點(diǎn)明顯，工作效率高、定位精度高、全天候作業(yè)、RTK測(cè)量自動(dòng)化、集成化程度高，數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單，易于使用，數(shù)據(jù)輸入、存儲(chǔ)、處理、轉(zhuǎn)換和輸出能力強(qiáng)，能方便地與計(jì)算機(jī)、其他測(cè)量?jī)x器通信。

2 測(cè)區(qū)條件與任務(wù)

2.1測(cè)區(qū)概況

此測(cè)區(qū)位于哈密市東南70km處，屬哈密市管轄。礦井外部交通方便。

本區(qū)地形地貌為較為平緩的戈壁荒漠,無(wú)地表水體，氣候干燥少雨，晴天多,光照豐富,年、日溫差大，春季多風(fēng)，冷暖多變，夏季酷熱，蒸發(fā)強(qiáng)烈，秋季晴朗，降溫迅速，冬季寒冷。

井田及其它周邊20千米范圍內(nèi)無(wú)地表水系，也無(wú)其它地表水體，生態(tài)環(huán)境脆弱。

本區(qū)共布置三維勘探線束33束，設(shè)計(jì)滿覆蓋面積為13.88km2，一次覆蓋面積為16.17km２，施工面積為17.68km２，總計(jì)物理點(diǎn)10606個(gè)。

2.2測(cè)區(qū)已有資料的利用

該區(qū)測(cè)量控制成果由哈密礦方提供GPS點(diǎn)19個(gè)（E級(jí)）。此成果為1980年北京坐標(biāo)系，高程為1985年國(guó)家高程系。

通過(guò)控制點(diǎn)在設(shè)計(jì)圖上展點(diǎn)、實(shí)地踏勘發(fā)現(xiàn)，控制點(diǎn)分布于本勘探區(qū)北部，其中H015、H016、H017、H018、H019等五個(gè)控制點(diǎn)在勘探區(qū)范圍內(nèi)可以利用，施工前應(yīng)實(shí)地踏勘控制點(diǎn)點(diǎn)位，看是否保存完好。并在進(jìn)一步檢核后才可使用。

在以上五個(gè)控制點(diǎn)的基礎(chǔ)上在測(cè)區(qū)南部再做加密控制2-3個(gè)控制點(diǎn)，采用靜態(tài)GPS聯(lián)測(cè)平差方法。

2.3測(cè)量?jī)x器設(shè)備

本次共投入南方公司生產(chǎn)的靈銳S86型雙頻GPS（RTK）接收機(jī)5臺(tái)/套（一拖四），戴爾筆記本電腦 2臺(tái)、惠普1020打印機(jī)1臺(tái)。

經(jīng)簽定，儀器各項(xiàng)指標(biāo)符合規(guī)范要求，能滿足本區(qū)GPS實(shí)時(shí)相位差分（RTK）的施測(cè)需要。

3 GPS-RTK控制測(cè)量

本工程采用GPS靜態(tài)定位技術(shù)進(jìn)行平面控制測(cè)量。

3.1 GPS控制網(wǎng)觀測(cè)技術(shù)指標(biāo)

衛(wèi)星高度角：>150

數(shù)據(jù)采集間隔：20s

觀測(cè)時(shí)間：≥45min

點(diǎn)位幾何強(qiáng)度因子（GDOP）：≤6

觀測(cè)時(shí)段：2

有效衛(wèi)星總數(shù)：≥4

3.2 技術(shù)依據(jù)

1、GB/T 18314-2001《全球定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)量規(guī)范》

2、原煤炭部1987年頒布的《煤炭資源勘探工程測(cè)量規(guī)程》

3、MT/T 897-2000《煤炭煤層氣地震勘探規(guī)范》

4、《某測(cè)區(qū)首采區(qū)三維地震勘探設(shè)計(jì)》

5、本測(cè)區(qū)《施工工程布置圖》

6、《某測(cè)區(qū)一號(hào)井控制點(diǎn)成果表》

3.3坐標(biāo)系統(tǒng)

1、平面坐標(biāo)采用1980年西安坐標(biāo)系，中央子午線93°，3°帶高斯投影。

2、高程系統(tǒng)采用1985年國(guó)家高程基準(zhǔn)。

4 定線測(cè)量

4.1測(cè)量設(shè)計(jì)要求

本次施工采用GPS實(shí)時(shí)差分(RTK)方法進(jìn)行測(cè)線的布設(shè)。

炮點(diǎn)、檢波點(diǎn)放樣測(cè)量在E級(jí)GPS控制（首級(jí)控制）測(cè)量完成的基礎(chǔ)上進(jìn)行，測(cè)量時(shí)有效衛(wèi)星觀測(cè)個(gè)數(shù)必須在5個(gè)以上，其水平校正殘差△S≤±0.03m，垂直校正殘差△Z≤±0.02m。在個(gè)別隱蔽、衛(wèi)星信號(hào)不易接收的地區(qū)可采用全站儀布設(shè)支導(dǎo)線點(diǎn)，但支導(dǎo)線總長(zhǎng)不得超過(guò)1km，邊長(zhǎng)不得超過(guò)500m，測(cè)站不得超過(guò)3站，且最后一站必須要用其他已知點(diǎn)進(jìn)行檢查合格。