GPS快速靜態(tài)技術(shù)在重力勘探中的應(yīng)用

趙振興,張亞?wèn)|,白薇

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

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GPS快速靜態(tài)技術(shù)在重力勘探中的應(yīng)用

趙振興,張亞?wèn)|,白薇

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

GPS快速靜態(tài)定位技術(shù)作為一種高效實(shí)用的測(cè)量手段,在面廣點(diǎn)稀、樹(shù)高林密、數(shù)據(jù)鏈傳輸受阻的測(cè)區(qū)重力勘探點(diǎn)布設(shè)中廣泛應(yīng)用。本文結(jié)合工程實(shí)例,介紹了快速靜態(tài)技術(shù)的原理方法和在重力勘探中的應(yīng)用及測(cè)試精度分析。

GPS;快速靜態(tài);重力勘探

0 引 言

近幾年來(lái),GPS定位技術(shù)在諸多測(cè)繪領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,特別是隨著GPS接收機(jī)價(jià)格的下降,在地質(zhì)勘探行業(yè)已逐漸取代了傳統(tǒng)的測(cè)量手段和精度較低的手持GPS定位。在勘探面積較大、點(diǎn)位比較稀疏的物探測(cè)網(wǎng)布設(shè)中,GPS快速靜態(tài)技術(shù)更是以觀(guān)測(cè)時(shí)間短、不受數(shù)據(jù)傳輸距離影響等優(yōu)勢(shì),成為更加實(shí)用的測(cè)量手段[1]。

1 GPS測(cè)量模式優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

GPS測(cè)量模式可以分為靜態(tài)測(cè)量模式、動(dòng)態(tài)測(cè)量模式和快速靜態(tài)測(cè)量模式[2]。靜態(tài)測(cè)量模式的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量精度高,缺點(diǎn)是觀(guān)測(cè)時(shí)間較長(zhǎng),工作效率不高,主要應(yīng)用于控制測(cè)量;動(dòng)態(tài)測(cè)量(即RTK測(cè)量)的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)時(shí)、效率高,缺點(diǎn)是受障礙物和數(shù)據(jù)傳輸距離的限制,對(duì)工作環(huán)境的要求較高,主要用于工程點(diǎn)的定位、物理點(diǎn)的放樣,以及地形測(cè)量和剖面測(cè)量等;快速靜態(tài)測(cè)量模式優(yōu)點(diǎn)是定位時(shí)間短,不受無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸距離限制,缺點(diǎn)是單基站作業(yè)時(shí),檢核條件少,整網(wǎng)可靠性差,主要應(yīng)用于控制網(wǎng)點(diǎn)的加密和工作區(qū)域面積較大、點(diǎn)與點(diǎn)之間距離較遠(yuǎn)、樹(shù)林茂密、衛(wèi)星信號(hào)差的測(cè)區(qū)。

2 GPS快速靜態(tài)定位

2.1 定位原理

通俗的講,GPS定位所需要的時(shí)間就是正確

解算整周模糊度所需要的時(shí)間[3]。GPS快速靜態(tài)定位技術(shù),就是以最快的速度來(lái)解算整周模糊度,從而縮短GPS定位時(shí)間、提高工作效率?；痉椒ㄊ?在測(cè)區(qū)中部選擇一個(gè)基準(zhǔn)站,將一臺(tái)GPS接收機(jī)安置在基準(zhǔn)站上,對(duì)所有可見(jiàn)衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)跟蹤觀(guān)測(cè),其余待測(cè)點(diǎn)上用一臺(tái)或多臺(tái)GPS接收機(jī)流動(dòng)設(shè)站,至少跟蹤4顆以上衛(wèi)星,靜態(tài)觀(guān)測(cè)幾分鐘或十幾分鐘,使之快速解算整周未知數(shù),

2.2 布網(wǎng)方式

GPS快速靜態(tài)定位基本布網(wǎng)方式有三種:單基準(zhǔn)站布網(wǎng)、雙基準(zhǔn)站布網(wǎng)和同步環(huán)布網(wǎng)。

1) 單基準(zhǔn)站布網(wǎng),如圖1所示。在測(cè)區(qū)內(nèi)選擇一個(gè)點(diǎn)架設(shè)基準(zhǔn)站,其余接收機(jī)作為流動(dòng)站采集待測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù),事后只解算基準(zhǔn)站到流動(dòng)站之間的基線(xiàn)向量。兩臺(tái)以上儀器就可以工作,速度最快,但檢核條件少,網(wǎng)穩(wěn)定性差。

圖1 單基準(zhǔn)站布網(wǎng)

2) 雙基準(zhǔn)站布網(wǎng),如圖2所示。測(cè)量時(shí)選擇合適的位置架設(shè)兩臺(tái)基準(zhǔn)站,其余接收機(jī)作為流動(dòng)站采集待測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù),處理數(shù)據(jù)時(shí)解算兩臺(tái)基準(zhǔn)站到流動(dòng)站之間的基線(xiàn)向量。至少需要三臺(tái)儀器,效率不如單基準(zhǔn)站法快,但整網(wǎng)可靠性較高。

圖2 雙基準(zhǔn)站布網(wǎng)

3) 同步環(huán)布網(wǎng)方式跟經(jīng)典靜態(tài)測(cè)量模式一樣,不設(shè)立基準(zhǔn)站,在所有待測(cè)點(diǎn)架設(shè)接收機(jī)采集數(shù)據(jù),解算所有基線(xiàn)向量,作業(yè)效率低,適用于較高精度的控制網(wǎng)加密[4]。

3 應(yīng)用實(shí)例

3.1 工程概況

本次重力勘探工作在柬埔寨暹粒省,工區(qū)內(nèi)樹(shù)高林密、植被茂盛、交通不便,測(cè)區(qū)面積約100 km2,且重力勘探點(diǎn)布設(shè)網(wǎng)度較大,為400 m×400 m. 起初擬采用RTK進(jìn)行勘探點(diǎn)的放樣,經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn),RTK的數(shù)據(jù)傳輸受到嚴(yán)重制約,即使頻繁搬設(shè)基準(zhǔn)站,也很難達(dá)到動(dòng)態(tài)測(cè)量的基本條件,不僅工作效率低,而且浪費(fèi)人力物力。

3.2 GPS快速靜態(tài)定位技術(shù)的應(yīng)用

根據(jù)本次技術(shù)設(shè)計(jì)要求,重力勘探點(diǎn)定位的點(diǎn)位偏差不超過(guò)10 %,快速靜態(tài)測(cè)量一般采用手持GPS粗略定位,然后再采集數(shù)據(jù)求取實(shí)測(cè)坐標(biāo),很容易達(dá)到10 %的點(diǎn)位偏差要求。本項(xiàng)目點(diǎn)距400 m,線(xiàn)距400 m,按10%的偏差計(jì)算,限差均為40 m,手持GPS的精度即可滿(mǎn)足。

在本次工作中,共使用3臺(tái)GPS雙星雙頻接收機(jī),采用單基準(zhǔn)站布網(wǎng)模式,一臺(tái)作為基準(zhǔn)站連續(xù)測(cè)量,兩臺(tái)作為流動(dòng)站進(jìn)行重力勘探點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集,每天工作結(jié)束前重復(fù)觀(guān)測(cè)1～2個(gè)點(diǎn)進(jìn)行檢核。某一天的測(cè)點(diǎn)分布如圖3所示。

圖3 單基準(zhǔn)站布網(wǎng)測(cè)點(diǎn)分布圖

3.3 快速靜態(tài)測(cè)量不同長(zhǎng)度基線(xiàn)的解算精度

由于施工區(qū)域人煙稀少,基準(zhǔn)站位置的選擇主要以營(yíng)地為主,另外加上點(diǎn)線(xiàn)距較大,這使得基線(xiàn)長(zhǎng)度不均勻,從幾百米到幾公里,甚至>10 km的基線(xiàn)都有。根據(jù)各點(diǎn)的衛(wèi)星狀態(tài)和凈空條件,觀(guān)測(cè)時(shí)間從5 ～20 min不等。

受數(shù)據(jù)傳輸影響,本次施工放棄了RTK作業(yè)模式。表1示出了快速靜態(tài)模式與經(jīng)典靜態(tài)模式精度對(duì)比,表2示出了快速靜態(tài)不同長(zhǎng)度基線(xiàn)解算精度。

表1 快速靜態(tài)與經(jīng)典靜態(tài)基線(xiàn)解算精度

表2 快速靜態(tài)不同長(zhǎng)度基線(xiàn)解算精度

通過(guò)表1、表2中的數(shù)據(jù)可以看出,GPS快速靜態(tài)定位數(shù)據(jù)采集的重力勘探點(diǎn),精度完全能夠滿(mǎn)足物探工程需要,在RTK觀(guān)測(cè)條件受限的情況下,可以大幅度提高工作效率。

4 結(jié)束語(yǔ)

GPS 快速靜態(tài)技術(shù)定位精度高、觀(guān)測(cè)時(shí)間短、操作簡(jiǎn)便,特別適用于樹(shù)林茂密,面廣點(diǎn)稀的物探測(cè)網(wǎng)布設(shè)。在實(shí)際工作中,應(yīng)根據(jù)不同的技術(shù)要求、觀(guān)測(cè)條件和儀器設(shè)備數(shù)量,選擇合適的布網(wǎng)方式,在保證定位精度的前提下盡量提高工作效率。同時(shí)還應(yīng)注意一下幾個(gè)問(wèn)題:

1) 流動(dòng)站到基準(zhǔn)站的距離不宜超過(guò)20 km。

2) 實(shí)測(cè)過(guò)程中要注意觀(guān)察衛(wèi)星狀態(tài)和PDOP值,保證觀(guān)測(cè)質(zhì)量。

3) 單基準(zhǔn)站模式工作和短基線(xiàn)(<1 km)測(cè)量時(shí),要增加重復(fù)設(shè)站次數(shù),以便檢核或保證基線(xiàn)解算質(zhì)量。

4) 對(duì)各期觀(guān)測(cè)成果進(jìn)行統(tǒng)一的基線(xiàn)解算和平差處理,剔除或重測(cè)不合格基線(xiàn)和精度較低的基線(xiàn)

[1] 孟慶森,陶琳,李季秀,等.GPS快速靜態(tài)定位技術(shù)在地質(zhì)工程測(cè)量中的應(yīng)用研究[J].吉林地質(zhì),2009,28(2):106-109.

[2] 蘇恒,魯皚,姚朝定,等.雙基準(zhǔn)站進(jìn)行GPS快速靜態(tài)定位的方法和可靠性分析[J].城市勘測(cè),2013,2(1):111-113.

[3] 李征航,黃勁松.GPS測(cè)量與數(shù)據(jù)處理[M].2版.武漢:武漢大學(xué)出版社,2010.

[4] 吳迪.GPS快速靜態(tài)定位在城市控制測(cè)量中的應(yīng)用[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì),2014(3):571-571.

The Application of GPS Rapid Static Technology in Gravity Prospecting

ZHAO Zhenxing,ZHANG Yadong,BAI Wei

(TheInstituteofGeophysicalSurveyofChinaMetallurgicalGoelogyBureau,Baoding071051,China)

GPS rapid static positioning technology as a kind of efficient and practical measurements, is widely used in the layout with dilute at area wide、tree belt collins、data link transmission of gravity prospecting point part of the surveyed area. In this paper, combined with the engineering example, this paper introduces the principle of rapid static technique method and its application in gravity prospecting in the need to pay attention to the problem,and test accuracy analysis.

GPS; rapid static; gravity prospecting

10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.02.025

2017-01-18

P228.4

A

1008-9268(2016)00-0110-03

趙振興 (1982-),男,青海西寧人,工程師,主要從事測(cè)繪內(nèi)外業(yè)工作。

張亞?wèn)| (1981-),男,甘肅渭源人,工程師,工程碩士,一直從事測(cè)繪內(nèi)外業(yè)工作。

聯(lián)系人: 張亞?wèn)|E-mail:zydww2000@163.com