RTK作圖根控制測量在油氣田工程勘測中的應(yīng)用分析

張里南 何君

摘 要：（目的）為了驗證利用RTK技術(shù)在油田圖根控制測量作業(yè)應(yīng)用，能否滿足快速求得厘米級整周模糊度固定解的要求。（方法）用leica530在天津大港油田圖根控制測量作業(yè)中的應(yīng)用，對原有控制點精度檢測分析，RTK實時動態(tài)測量系統(tǒng)，它是集計算機技術(shù)、數(shù)字通訊技術(shù)、無線電技術(shù)和GPS測量定位技術(shù)為一體的組合系統(tǒng)，它是GPS測量技術(shù)發(fā)展中的一個新突破，RTK定位精度高，全天候作業(yè)，每個點的誤差均為不累積的隨機偶然誤差。（結(jié)果）檢驗得出RTK圖根點實測精度完全達到了預(yù)設(shè)精度指標要求。RTK定位效率大大提高，并且能夠滿足多種地形測量的精度要求。（結(jié)論）與GPS靜態(tài)相對定位、快速靜態(tài)定位需要較長觀測時間和事后進行數(shù)據(jù)處理相比，利用RTK實時動態(tài)測量系統(tǒng)可完成地形圖測量、圖根控制點加密、工程放樣、管線特征點采集、油氣田工程勘測中的應(yīng)用等多種工作。

關(guān)鍵詞：RTK；基準站；流動站

1引言：GPS定位技術(shù)以操作簡便、無需通視、觀測時間短、定位精度高、提供三維坐標及全天候作業(yè)等優(yōu)良特性，廣泛應(yīng)用于各級控制網(wǎng)的布設(shè)。而GPS RTK技術(shù)的應(yīng)用大幅減輕了野外測量的勞動強度，提高了工作效率和測繪成果的精度。本文介紹天津大港油田布設(shè)D級GPS控制點及圖根控制點，分析了RTK圖根控制點的布設(shè)及精度指標要求。

2 RTK測量原理簡介

2.1 RTK系統(tǒng)的組成由基準站、流動站及無線電通訊系統(tǒng)三部分組成?；鶞收竞土鲃诱居蒅PS接收機、GPS天線、電源、基準站無線電通訊發(fā)射系統(tǒng)、流動站無線電通訊接收系統(tǒng)和控制器等。

2.2 RTK的基本原理為：基準站把接收到的所有衛(wèi)星信息通過無線電通訊系統(tǒng)傳遞到流動站，流動站在接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)的同時也接收基準站傳遞的衛(wèi)星數(shù)據(jù)，在流動站完成初始化后，把接收到的基準站信息傳送到控制器內(nèi)并將基準站的載波觀測信號與本身接收到的載波觀測信號進行差分處理，并實時求得未知點的坐標。RTK是通過載波相位差分算法實現(xiàn)厘米級的實時定位。

3 RTK測量的作業(yè)流程

3.1求定測區(qū)轉(zhuǎn)換參數(shù)：RTK作業(yè)要求實時給出測區(qū)當?shù)刈鴺?，這使得坐標轉(zhuǎn)換非常重要。選取測區(qū)已知控制點成果，所選的已知控制點具有統(tǒng)一的靜態(tài)GPS控制網(wǎng)無約束平差的WGS84系坐標。利用控制點的兩套坐標求取轉(zhuǎn)換參數(shù)，流動站測量點的坐標可根據(jù)該轉(zhuǎn)換參數(shù)換算得到流動站的地方坐標。操作如下：A 執(zhí)行完點校正計算后的水平殘差不得大于2cm，大于2cm時應(yīng)重新選擇合適的控制點進行點校正；B 點校正合格后，測量前應(yīng)選取至少1個已知點進行檢核，檢核點的RTK測量坐標與已知坐標之差不得大于5cm；C 基準站需設(shè)于測區(qū)內(nèi)參與校正的已知點上，電臺的發(fā)射與流動站的接收頻率一致；D 所有的觀測應(yīng)在RTK固定解穩(wěn)定至毫米級精度后開始，流動站必須采用腳架對中；E 天線高量測應(yīng)精確到毫米，且應(yīng)重復(fù)量測兩次，取其平均值。F 觀測時其有效采樣時間二級控制點不應(yīng)低于3分鐘、二級以下控制點不應(yīng)低于30秒。

3.2基準站的選定原則：基準站可設(shè)立在已知點上，也可設(shè)在未知點上；應(yīng)選擇地勢較高、無遮擋、電臺有良好覆蓋的地方，地質(zhì)勘查測量首選測區(qū)中央的制高點；為防止數(shù)據(jù)鏈的丟失和多路徑效應(yīng)，周圍應(yīng)無GPS信號反射物，200m范圍內(nèi)無高壓電線、無線電發(fā)射臺等干擾源。

3.3 RTK施測步驟：野外作業(yè)時，基準站安置在選定的控制點上，打開接收機輸入點號、天線高、坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)等。同時設(shè)置電臺的通道和靈敏度，檢查電臺發(fā)射指示燈是否正常，基準站設(shè)置完成。流動站選擇與基準站電臺相匹配的電臺頻率，檢查電臺接收指示燈是否正常，檢查接收衛(wèi)星數(shù)≥4顆，流動站開始測量任務(wù)。先聯(lián)測1～2個已知控制點，評定測量精度，滿足設(shè)計要求則開始測量。

4 RTK測量實例

天津大港油田作業(yè)中的圖根控制測量及1：500比例尺地形圖測繪。測區(qū)內(nèi)布設(shè)新的D級GPS控制點14個，圖根控制點156個，測繪面積約為12K㎡.圖根控制測量采用leica530、1230雙頻GPS接收機實時動態(tài)測量模式進行。

4.1原有測量資料的檢驗

測區(qū)內(nèi)原有國家三等控制點6個，坐標系為1990年天津市任意直角坐標系；高程基準采用1972年天津市大沽高程系高程。采用RTK對測區(qū)原有控制點的坐標和高程進行了檢測，檢測結(jié)果見表1。

經(jīng)過檢測計算，原有三等控制點點位中誤差mp=±1.24㎝，高程中誤差mh=±0.83㎝，精度符合要求，可作為本測區(qū)的平面和高程起算數(shù)據(jù)。

4.2 坐標系轉(zhuǎn)換參數(shù)的求取

本工程利用原有的控制點，在油田區(qū)范圍布設(shè)新的D級GPS控制點14個作為測區(qū)的控制，利用五臺leica530、1230GPS進行觀測，通過《Trimble Geomatics Office》軟件解算，精度良好，得到14個GPS點的WGS-84坐標系坐標、天津任意直角坐標系坐標及WGS-84高程、天津市大沽高程系高程。

利用14個點中在測區(qū)內(nèi)分布較為均勻的6個GPS點的WGS-84坐標系坐標、天津任意直角坐標系坐標以及天津市大沽高程系高程，采用leica530、1230hipper接收機，將以上點坐標輸入文件中，再利用“01 Determine coord system”程序，使用“MATCH”調(diào)整好匹配類型，匹配完成后精度好，即可求得精度高的轉(zhuǎn)換參數(shù)。

4.3 RTK成果的實測檢驗

為了檢驗RTK圖根點所能達到的精度，RTK測量結(jié)束后，用全站儀、水準儀對16個圖根點進行了實測檢查。檢查工作共設(shè)測站16站，測邊16條，測角10個，測高差15個，根據(jù)檢測數(shù)據(jù)與RTK測量數(shù)據(jù)的較差和中誤差計算公式m=± ，算得圖根點測邊、測角、測高差的中誤差。在測站，假定測站點坐標、高程為已知數(shù)據(jù)，利用檢測的角度、邊長和高差，重新推算其它相鄰點的坐標和三角高程，高程值同時利用水準儀按普通水準測量方法進行檢驗，根據(jù)檢測數(shù)據(jù)與RTK測量數(shù)據(jù)的較差，可知最大較差值、最小較差值，還可算得圖根點相對于相鄰點點位中誤差、高程中誤差、邊長中誤差（見表2、3、4）。因此可以算得圖根點點位中誤差±0.97㎝，三角高程中誤差±1.71㎝，水準高程中誤差±0.70㎝，相鄰圖根點間邊長中誤差為±0.99㎝（見表4）；分別小于預(yù)設(shè)點位中誤差±3㎝（規(guī)范規(guī)定±5㎝）和預(yù)設(shè)高程中誤差±3㎝（規(guī)范規(guī)定±10㎝），RTK實測精度完全達到了預(yù)設(shè)精度指標。

5 結(jié)論

RTK測量具有定位精度高、觀測時間短、自動化程度高、操作簡便作業(yè)形式靈活、全天候作業(yè)等特點，應(yīng)用于城市圖根控制測量及油氣田勘測工程中的地形圖測繪，可以提高作業(yè)效率，極大地減輕勞動強度，尤其在通視困難的老城區(qū)更具有明顯優(yōu)勢。RTK測量方式不僅能滿足圖根控制測量精度要求，而且誤差沒有積累，分布均勻，具有極大的優(yōu)越性。RTK不僅廣泛應(yīng)用于圖根控制測量，還可用于放樣測量、斷面測量及碎部測量等，而且在其他領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展前景。

參考文獻：

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[3]劉大杰.全球定位系統(tǒng)（GPS）的原理與數(shù)據(jù)處理[M].同濟大學(xué)出版社

作者簡介：

張里南（1978年12月-），男（漢族），青海湟中人，工程師，本科，2003年畢業(yè)于遼寧科技學(xué)院測繪工程專業(yè)，主要從事遙感地理信息相關(guān)工作。