星站差分技術(shù)在物探測(cè)量中的應(yīng)用

張亞東，白 薇

（中國(guó)冶金地質(zhì)總局地球物理勘查院，河北保定071051）

星站差分技術(shù)在物探測(cè)量中的應(yīng)用

張亞東，白 薇

（中國(guó)冶金地質(zhì)總局地球物理勘查院，河北保定071051）

星站差分技術(shù)與傳統(tǒng)的RTK測(cè)量技術(shù)相比，不僅具有精度高、速度快的定位特點(diǎn)，而且擺脫了基準(zhǔn)站的束縛，不受數(shù)據(jù)鏈的影響，單機(jī)作業(yè)范圍更廣。本文通過介紹南方S760型高精度手持GIS數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在物探測(cè)量中的應(yīng)用，分析了該系統(tǒng)的優(yōu)越性，以期為業(yè)內(nèi)提供參考。

星站差分；GPS；物探測(cè)量

0 引 言

面對(duì)全球性的資源緊缺問題，以及我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，尋找和發(fā)現(xiàn)新的資源區(qū)塊的方向也轉(zhuǎn)移到了施工條件復(fù)雜的山區(qū)、林區(qū)、戈壁等地區(qū)。那么，傳統(tǒng)RTK技術(shù)在施工方法、設(shè)備性能等方面就顯得有些不足[1］。主要表現(xiàn)在地形起伏較大時(shí)，RTK作業(yè)距離明顯縮短，只能靠頻繁支站來解決數(shù)據(jù)鏈的衰減問題。有些地區(qū)架設(shè)基準(zhǔn)站比較困難，需要提前選點(diǎn)，還得將儀器、電瓶等運(yùn)送到點(diǎn)位，不僅體現(xiàn)不了RTK的優(yōu)越性，反而增加了生產(chǎn)成本，降低了工作效率。

1 廣域差分增強(qiáng)系統(tǒng)（SBAS）

SBAS是利用地球靜止軌道衛(wèi)星建立的地區(qū)性廣域差分增強(qiáng)系統(tǒng)。SBAS系統(tǒng)由地面參考站、主控站、上傳站和地球同步衛(wèi)星四部分組成，目前全球發(fā)展的有：

1）歐空局接收衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（EGNOS），覆蓋歐洲大陸。

2）美國(guó)的差分GPS（DGPS），美國(guó)雷聲公司的廣域增強(qiáng)系統(tǒng)（WAAS），覆蓋美洲大陸。

3）日本的多功能衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)（MSAS），覆蓋亞洲大陸。

4）印度的GPS輔助型靜地軌道增強(qiáng)導(dǎo)航（GAGAN）。

四者具有完全兼容的互操作性，其特點(diǎn)是：

1）通過地球靜止衛(wèi)星（GEO）發(fā)布包括GPS衛(wèi)星星歷誤差改正、衛(wèi)星鐘差改正和電離層改正的信息。

總之，將發(fā)現(xiàn)法應(yīng)用到教學(xué)中，能培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的實(shí)踐能力，并能夠拓寬學(xué)生的知識(shí)面，在徐州醫(yī)科大學(xué)超聲診斷學(xué)的教學(xué)的應(yīng)用，已經(jīng)取得了較好的治療效果。發(fā)現(xiàn)法與其它教學(xué)方法相結(jié)合，在《超聲診斷學(xué)》教學(xué)中會(huì)發(fā)揮更加有效的作用。

2）通過GEO衛(wèi)星發(fā)播GPS和GEO衛(wèi)星完整的數(shù)據(jù)。

3）GEO衛(wèi)星的導(dǎo)航載荷發(fā)射GPS L1測(cè)距信號(hào)。

2 基于MSAS的星站差分系統(tǒng)

MSAS是日本的多功能衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)，在我國(guó)境內(nèi)應(yīng)用較廣泛。該系統(tǒng)由兩顆多功能傳輸衛(wèi)星（MTSat）組成，分別位于東經(jīng)140°和145°上，采用Ku波段和L波段兩個(gè)載波，其中L波段與GPS L1波段頻率相同，主要用于導(dǎo)航服務(wù)；而Ku波段主要用于播放氣象數(shù)據(jù)。

如圖1所示，MSAS系統(tǒng)的地面部分主要包括：兩個(gè)主控站位于神戶和常陸太田，四個(gè)地面監(jiān)測(cè)站分別位于東京、福岡、札幌和那霸，兩個(gè)監(jiān)測(cè)測(cè)距站分別位于夏威夷和澳大利亞。

圖1 MSAS系統(tǒng)組成

3 應(yīng)用與分析

3.1 儀器介紹

南方S760型高精度手持GIS數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，是具有星站差分功能的手持型GPS接收機(jī)。集成程度高，SBAS模式下可以實(shí)現(xiàn)亞米級(jí)的定位，同時(shí)配置500萬像素的照相機(jī)可以邊測(cè)量邊對(duì)沿途巖石進(jìn)行拍照。單機(jī)作業(yè)，靈活方便。定位精度高，誤差分布均勻[2］。非常適合地形起伏較大地區(qū)面積性物探測(cè)量定位。

3.2 應(yīng)用分析

S760和傳統(tǒng)的RTK一樣，可以輸入四參數(shù)或七參數(shù)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。表1示出了輸入七參數(shù)后，RTK與S760在已知控制點(diǎn)上進(jìn)行對(duì)比測(cè)量的結(jié)果。

通過表1的對(duì)比可以看出，RTK測(cè)量時(shí)最大坐標(biāo)較差｜dx｜＝0.012m，｜dy｜＝0.03m；采用星站差分的手持機(jī)測(cè)量時(shí)最大坐標(biāo)較差為｜dx｜＝0.589m，｜dy｜＝0.549m，依據(jù)《規(guī)范》[3］，星站差分手持機(jī)S760完全能夠滿足物探測(cè)量定位的精度要求。2014年6月，我單位在緬甸板瓦進(jìn)行1∶100 00高精度地面磁測(cè)工作，工作區(qū)面積9km2，地表起伏劇烈，植被發(fā)育，最低高程2 200m，最高3 200m，相對(duì)高差近1 000m.該地區(qū)屬多雨的亞熱帶氣候，每天數(shù)次的降雨對(duì)工作帶來極大不便。測(cè)線東西方向，線距100m，點(diǎn)距20m，要求定位精度高。施工中采用了南方S760高精度手持GIS數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，經(jīng)七參數(shù)修正后，差分3D狀態(tài)下定位精度1m左右。同時(shí)無需架設(shè)基準(zhǔn)站的優(yōu)點(diǎn)，使得在雨停的間隙開機(jī)就能測(cè)量，比傳統(tǒng)RTK更加靈活，不僅提高了定位精度而且大大改善了工作效率。

表1 RTK與S760測(cè)量結(jié)果對(duì)比

4 結(jié)束語

與傳統(tǒng)的GPS RTK技術(shù)相比，星站差分技術(shù)擺脫了基準(zhǔn)站的束縛，不受距離限制，單機(jī)就能完成傳統(tǒng)RTK的工作，大幅度降低了測(cè)量人員的外業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度。

該系統(tǒng)定位精度高、觀測(cè)速度快，并且無需每天在已知點(diǎn)校正，可滿足多種物探測(cè)量的要求。

對(duì)于日本的MSAS系統(tǒng)，中國(guó)東部地區(qū)可以全時(shí)段搜索到該信號(hào)，最高可使GPS達(dá)到1m左右的精度，但是中、西部用戶SBAS的可用性和可靠性較差，而目前的SBAS系統(tǒng)只支持GPS系統(tǒng)，對(duì)新興的星系（如我國(guó)的北斗系統(tǒng)）尚不支持?？紤]到我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)防建設(shè)，以及為國(guó)內(nèi)用戶提供更加完善的導(dǎo)航定位服務(wù)，建立中國(guó)自己的廣域差分增強(qiáng)系統(tǒng)顯得十分重要和必要[4］。隨著我國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的快速發(fā)展和完善，相信不久就可以用上自己的廣域增強(qiáng)系統(tǒng)。

[1]王艷梅，孫旭民.GPS新技術(shù)在石油物探測(cè)量及油田建設(shè)中的應(yīng)用展望[J］.物探裝備，2005，15（3）：210－213.

[2]楊懷春.星站差分GPS定位技術(shù)介紹[J］.物探裝備，2004，14（3）：198－201.

[3]國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量規(guī)范.中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，GB/T 18341－2001[M］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2001.

[4]何玉晶，楊 力，李 平，等.我國(guó)廣域增強(qiáng)系統(tǒng)的基準(zhǔn)站布局及數(shù)量分析[J］.測(cè)繪工程，2006，15（3）：70－73.

作者簡(jiǎn)介

張亞東 （1981－），男，甘肅渭源人，工程師，主要從事GPS技術(shù)的應(yīng)用與研究。

白 薇（1981－），女，寧夏中寧人，工程師，主要從事GPS技術(shù)的應(yīng)用與研究。

Satellite Difference Technology Application in Geophysical Survey

ZHANG Yadong，BAI Wei
（The Institute of Geophysical Survey of China Metallurgical Goelogy Bureau，Baoding071051，China）

Satellite difference technology compared with conventional RTK measurement techniques，not only has high precision and fast speed，but can get rid of the shackles of the base station.It is not affected by the data chain，and has a wider range of stand－alone operation.This paper describes the application of gefophysical survey S760，analyzes the advantages of the system，and provides a reference for the industry.

Satellite difference；GPS；geophysical surve y

P228.4

A

1008－9268（2015）01－0076－03

10.13442/j.gnss.1008－9268.2015.01.017

2014－09－02

聯(lián)系人：張亞東E－mail：zydww2000＠163.com