单基站技术在松辽盆地区块物探测量中的应用.doc

单基站技术在松辽盆地区块物探测量中的应用王向阳，杨国东（大庆钻探工程公司地球物理勘探二公司测绘中心）摘要：本文对单基站技术在松辽盆地区块物探测量中的实际应用，进行了总结，包括取得的经验及遇到的实际问题。单基站系统有着相当广泛的用途，作为传统RTK作业方式的替代技术，应用到物探测量领域，不仅节约了大量的人力、物力成本，而且大大提高了生产效率，已取得初步成果，供同行借鉴。9单基站网络测量技术作为GPS新技术的延伸，替代传统RTK作业模式，是将GPS卫星定位技术、计算机Internet互联网技术、移动通讯GPRS与CDMA技术三者有机结合起来，使测量作业可以不仅仅依赖电台作为数据链传输数据为唯一方式，而采用移动通讯的网络覆盖技术来传输数据，大大扩展了作业范围，实现了远距离、单机单人作业、使用效率显著。1 传统RTK技术与单基站技术对比1.1 传统RTK技术特点GPS卫星定位系统传统的实时差分技术（RTK技术）有其不足的技术特点，采用电台做数据链链接模式，受多种地形地貌等因素影响，作业距离一般在10公里左右，同时，抗干扰性能弱，容易受到楼房、密林、水域、多路径效应等因素干扰，另外，每到一个工区均要求首先布设GPS首级控制网，GPS控制点要求分布均匀，并且GPS控制点间距也很密集，要求在RTK作业有效距离覆盖范围内，这些技术特点是制约传统RTK技术发展的瓶颈。1.2 单基站技术具有如下特点 设备使用效率得到最大发挥单基站系统建成之后，原有的GPS接收机只需保留一个作为长期运行基准站，其余的都可作为流动站使用，可实现单人作业。 人员施工效率发挥至极大作业时间大为缩短，因为不需要再额外架设基站，覆盖区域内任何地方都可快速得到固定解。另外不需要编组作业，一人单杆模式即可达到要求的作业任务。 作业区域大为扩展作者简介：王向阳，测绘中心副主任，89年毕业于河北石油物探学校工程测量专业，后就读于大庆石油学院计算机软件系，一直从事物探测量工作。通讯地址：大庆钻探工程公司物探二公司测绘中心，邮编：138000，联系电话：6225708单基站系统是由GSM或GPRS网络取代传统的数据电台方式，差分数据传输距离不再受到限制，只要有手机信号的地方即可以进行作业操作。 施工质量大为提高使用GPRS或GSM通讯方式，只要电信的信号能覆盖的地方就能接通网络，传输速率较快，数据质量能够得到保证，初始化速度也大大缩短。由于不使用传统数据电台，传统RTK方式存在的电台信号串扰现象将不再存在，此外，GSM网络使用的是公众电话网，通过单基站系统，将不需要再向频率管制委员会申请单独的频率通道，数据传输将是点对点的传输，数据保密性大大增强。单基站系统软件可进行数据完好性监控，降低了传统模式下流动站对单个基准站数据质量的依赖性。流动站可现场进行施工质量检验，降低了返工的风险。 为远期网络VRS建设奠定基础单基站系统可以实现向网络VRS技术升级。单基站建设中涉及到的所有投资对于网络VRS系统来说都是仍然有效的。这里包括基准站的建设、软件的投资等。2 大庆物探二公司单基站技术的实际应用2009至2010年度松辽盆地伊通地堑靠山东与万昌三维工区，测线布设采用的是传统测量技术（RTK技术），与网络单基站技术相结合的测线布设模式，也就是布设测线时，随时可以切换两种模式，距离RTK基站较近，在RTK电台信号覆盖范围内，可采用传统RTK方式布设测线，不在RTK电台覆盖范围内，可切换为单基站方式，继续布设测线，不影响正常施工，为了使单基站点位布设精度能够达到设计要求，在单基站技术投入使用前，进行了一系列对比试验。2.1 传统RTK技术与单基站技术采集同一测点对比试验传统RTK技术基站架设，在三维工区统一布设的GPS首级控制网内选择一个GPS控制点作为基准站点；单基站技术的基站架设，是由统一布设的GPS首级控制网发展的一个GPS控制点（驻地楼顶发展点），采用同一转换参数，如下方法七参数绕X轴旋转00002.321742绕Y轴旋转00002.193000绕Z轴旋转-00002.279652沿x轴转换75.631m沿Y轴转换127.270m沿Z轴转换139.242m比例因子(ppm)-6.781（GPS首级控制网图形）采用随机采点方式，对比两种采点方法，采集同一点的对比精度，就是用两台仪器分别采用传统的RTK技术和单基站技术，在同一随机点位上采点，对比精度，或者采用一台仪器采用切换方式，采用两种技术在同一点位上采点，对比精度。单基站位置4839544.560 705172.180 255.850 单基站位置4839544.560 705172.180 255.850 RTK基站位置4815509.750 685830.360 254.940 单基站随机采点4823828.720 683071.408 230.517 基站与采点间距27118.845 米单基站随机采点4823828.720 683071.408 230.517 RTK基站位置4815509.750 685830.360 254.940 RTK随机采点4823828.516 683071.235 230.661 RTK随机采点4823828.516 683071.235 230.661 差值0.204 0.173 -0.144 基站与采点间距8764.396 米随机采点点位与传统RTK基站距离，与单基站基站（驻地楼顶发展点）距离对比，随机采点的点位数据分别来自RTK基站数据，和单基站的基站数据，对比距离。（见上表）2.2 长距离单基站精度对比试验单基站的基站架设在大庆物探二公司测绘中心楼顶，试验点是分布在长春南伊通地堑09年度万昌三维工区内的国家已知三角点。基站与试验点间理论距离为：点名XYh备注测绘楼西4998801.6640952.55143.673单基站采用的基站赵公店4836463.4708639.61237.9国家三角点理论距离175884.18点名XYh备注测绘楼西4998801.6640952.55143.673单基站采用的基站城墙4845126.7713820.27228国家三角点理论距离170075.53点名XYh备注测绘楼西4998801.6640952.55143.673单基站采用的基站圆顶山4863151.8729109.85241.2国家三角点理论距离161780.36与基站距离点名XYh备注测绘楼西4998801.6640952.55143.673单基站采用的基站小王家屯4830626700000.96252.5国家三角点理论距离178240.71与基站距离采用基站点区域转换参数，也就是基站点附近（即松原区域）控制网的转换参数，采用单基站方式测试试验点精度方法七参数绕X轴旋转-00009.587557绕Y轴旋转00003.886844绕Z轴旋转-00005.795996沿x轴转换171.456m沿Y轴转换433.642m沿Z轴转换-46.035m比例因子(ppm)-7.863点名XYh备注城墙4845126.71713820.27228国家三角点实测城墙4845126.579713819.32233.675采用单基站检核差值0.1310.95-5.675长基线精度对比理论距离170075.53与基站距离点名XYh备注圆顶山4863151.79729109.85241.2国家三角点实测圆顶山4863150.637729109.757245.788采用单基站检核差值1.1530.093-4.588长基线精度对比理论距离161780.36与基站距离点名XYh备注小王家屯4830626.02700000.96252.5国家三角点实测小王家屯4830625.898699999.75259.751采用单基站检核差值0.1221.21-7.251长基线精度对比理论距离178240.71与基站距离采用测试点所在区域的转换参数（即长春南伊通地堑09年度万昌三维工区转换参数，并将基站点参与测试点区域联合布网，及参与自由网平差计算），采用单基站方式测试试验点精度方法七参数绕X轴旋转00002.321742绕Y轴旋转00002.193000绕Z轴旋转-00002.279652沿x轴转换75.631m沿Y轴转换127.270m沿Z轴转换139.242m比例因子(ppm)-6.781点名XYh备注测绘楼西4998801.628640952.551143.673单基站采用的基站赵公店4836463.38708639.61237.9国家三角点理论距离175884.18点名XYh备注赵公店4836463.38708639.61237.9国家三角点实测赵公店4836462.609708639.544237.775采用单基站检核差值0.7710.0660.125长基线精度对比理论距离175884.18与基站距离点名XYh备注测绘楼西4998801.628640952.551143.673单基站采用的基站城墙4845126.71713820.27228国家三角点理论距离170075.53点名XYh备注城墙4845126.71713820.27228国家三角点实测城墙4845125.925713820.101227.615采用单基站检核差值0.7850.1690.385长基线精度对比理论距离170075.53与基站距离试验结论采用网络单基站技术长基线远距离采点或找点，使用采点或找点附近区域的转换参数，会明显提高采点或找点的点位精度；如果使用基站点附近区域的转换参数，精度会明显降低。2.3 单基站技术在物探测线布设中的实际应用同一台流动站接收机采用传统RTK布设测线方式与单基站布设测线方式相互转换采集测线点位图形，通过这个图形，可以很容易了解到，两种技术在实际测线布设中的灵活运用相互切换及两种技术的互补作用。单基站RTK采用传统RTK方式布设1904测线的精度统计，是采用RTK技术在伊通地堑三维测线布设中的实际测线。RTK基站测量比较（1904线）点号实测X实测Y实测H理论X理论YXYS与基站S10914813924.63 688305.80 251.48 4813924.29 688305.72 -0.33 -0.08 0.34 2939.46 10924813956.43 688281.83 250.65 4813956.24 688281.65 -0.19 -0.18 0.26 2902.15 10934813988.05 688257.81 250.12 4813988.18 688257.57 0.13 -0.23 0.27 2864.97 10944814020.00 688233.52 249.55 4814020.13 688233.50 0.13 -0.02 0.13 2827.46 10954814051.92 688209.48 247.99 4814052.08 688209.43 0.16 -0.05 0.16 2790.24 10964814084.00 688185.51 246.33 4814084.02 688185.36 0.02 -0.16 0.16 2753.09 10974814115.80 688161.46 244.35 4814115.97 688161.28 0.17 -0.17 0.24 2716.09 10984814147.77 688137.46 242.55 4814147.91 688137.21 0.14 -0.24 0.28 2679.12 10994814179.86 688113.03 241.11 4814179.86 688113.14 -0.01 0.11 0.11 2641.81 11004814211.88 688088.84 240.23 4814211.80 688089.07 -0.07 0.23 0.24 2604.84 11014814243.75 688065.28 238.37 4814243.75 688064.99 0.00 -0.29 0.29 2568.58 11024814275.87 688040.89 237.64 4814275.69 688040.92 -0.17 0.03 0.18 2531.58 11034814307.75 688016.88 237.17 4814307.64 688016.85 -0.11 -0.03 0.11 2495.13 11044814339.62 687992.86 237.10 4814339.58 687992.78 -0.04 -0.08 0.09 2458.78 11054814371.47 687968.70 236.83 4814371.53 687968.70 0.06 0.00 0.06 2422.44 11064814403.55 687944.52 236.88 4814403.47 687944.63 -0.08 0.11 0.13 2386.07 11074814435.69 687920.62 236.85 4814435.42 687920.56 -0.27 -0.06 0.28 2350.06 11084814467.37 687896.35 236.73 4814467.37 687896.49 0.00 0.13 0.13 2314.06 11094814499.30 687872.45 236.99 4814499.31 687872.41 0.01 -0.04 0.04 2278.41 11104814531.35 687848.36 237.17 4814531.26 687848.34 -0.10 -0.02 0.10 2242.67 11114814563.04 687824.60 237.49 4814563.20 687824.27 0.16 -0.33 0.37 2207.54 11124814594.97 687800.24 237.00 4814595.15 687800.20 0.18 -0.04 0.18 2171.92 11134814627.00 687776.19 237.53 4814627.09 687776.12 0.09 -0.07 0.11 2136.70 11144814659.32 687752.04 238.64 4814659.04 687752.05 -0.28 0.01 0.28 2101.45 11154814691.03 687728.00 238.90 4814690.98 687727.98 -0.04 -0.02 0.05 2066.72 11164814722.96 687704.01 239.25 4814722.93 687703.90 -0.03 -0.10 0.10 2032.14 11174814754.78 687679.92 239.45 4814754.87 687679.83 0.10 -0.08 0.13 1997.71 11184814786.88 687655.83 239.19 4814786.82 687655.76 -0.06 -0.07 0.10 1963.39 RTK的基站位置XYh4815509.75 685830.36 254.94 中误差XYh0.10 0.10 0.14 采用单基站方式布设1910测线的精度统计，是采用单基站技术在伊通地堑三维测线布设中的实际测线。单机站测量比较（1910线）点号实测X实测Y实测H理论X理论YXYS与基站S11164814867.43 687895.63 236.13 4814867.36 687895.58 -0.06 -0.05 0.08 30123.75 11174814899.35 687871.38 235.79 4814899.31 687871.50 -0.04 0.13 0.13 30111.53 11184814931.23 687847.39 235.92 4814931.26 687847.43 0.02 0.05 0.05 30099.24 11194814963.18 687823.46 236.26 4814963.20 687823.36 0.02 -0.10 0.11 30086.91 11204814995.17 687799.31 236.70 4814995.15 687799.29 -0.02 -0.03 0.04 30074.72 11214815027.18 687775.28 238.13 4815027.09 687775.21 -0.09 -0.06 0.11 30062.50 11224815058.95 687751.20 239.71 4815059.04 687751.14 0.09 -0.06 0.10 30050.55 11234815090.98 687727.03 242.53 4815090.98 687727.07 0.00 0.04 0.04 30038.49 11244815122.89 687702.98 243.04 4815122.93 687703.00 0.03 0.01 0.04 30026.50 11254815154.80 687678.89 244.56 4815154.87 687678.92 0.07 0.03 0.08 30014.59 11264815186.70 687654.73 246.10 4815186.82 687654.85 0.12 0.12 0.17 30002.77 11274815218.83 687630.85 247.54 4815218.76 687630.78 -0.07 -0.07 0.10 29990.65 11284815250.76 687606.69 248.02 4815250.71 687606.71 -0.05 0.01 0.05 29978.91 11294815282.61 687582.60 247.51 4815282.66 687582.63 0.05 0.03 0.06 29967.25 11304815314.70 687558.69 246.09 4815314.60 687558.56 -0.10 -0.12 0.16 29955.32 11314815346.51 687534.52 245.10 4815346.55 687534.49 0.03 -0.03 0.05 29943.82 11324815378.46 687510.44 245.04 4815378.49 687510.42 0.03 -