RTK技术在石油物探测量中的应用.doc

RTK技术在石油物探测量中的应用西部探矿工程2007年第12期量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度.而RFK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法,它采用了载波相位动态实时差分(Realtimekinematic)方法,是GPS应用的重大里程碑,它的出现为工程放样,地形测图,各种控制测量带来了新曙光,极大地提高了外业作业效率.高精度的GPS测量必须采用载波相立观测随,RTK定位技术就是基于载波相位观测值的实时动态定位技术,它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果,并达到厘米级精度.在Rq,K作业模式下,基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站.流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据,还要采集GPS观测数据,并在系统内组成差分观测值进行实时处理,同时给出厘米级定位结果,历时不到一秒钟.流动站可处于静止状态,也可处于运动状态;可在固定点上先进行初始化后再进入动态作业,也可在动态条件下直接开机,并在动态环境下完成周模糊度的搜索求解.在整周末知数解固定后,即可进行每个历元的实时处理,只要能保持四颗以上卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形,则流动站可随时给出厘米级定位结果.通常使用RTK技术进行地震勘探物理点放样的测量方法是首先利用厂家软件或自编软件计算出整个工区的物理点设计坐标数据,将坐标数据上装到野外施工的测量控制器中,然后到实地放样物理点并采集测量数据,回到内业后进行数据下载,内业通过实测坐标数据和设计坐标数据的对照来进行放样质量的检查.这种施工模式对于无障碍地区如沙漠或者戈壁使用起来很方便,但在地物和地貌比较复杂的山区也就是上面所讲到的要进行物理点位置合理偏移时,野外施工进行很困难,因为地震测线不都是零方位,其偏移不能从坐标数据上显示出来,地震测线的方位是根据地质构造的展布来布置的,是不确定的,可以是任意的方位.为了方便外业的放样施工,我单位从1998年引进的Trimble4700GPS时就开始了这方面的摸索和探讨,最终确定了外业采用直线放样,内业加强质量检查的方法来进行地震测量的施工,通过几年来实践,该方法因其简易,方便,灵活的特点已经成为了地震测量主要的施工方法,得到了物探测量同行们的认可和推广.以下结合不同厂家GPS功能的特点,介绍使用RTK技术进行地震测线的直线放样的方法和要点.(1)使用Frimble(4700,5700)GPS的RTK技术进行地震测线的直线放样首先必须设计一条与地震测线特征相同的直线,这一步骤操作员可以在lrimble的ISC1测量控制器中直接完成,其设计方法是在ISC1电子手簿的键入菜单中,选择直线输入,然后按照栏目的要求逐一填写内容.完成后就可进行测线的放样施工.施:=时通过输入桩号或加减桩号的方式就可进行物探测线点位的放样了,这期问必须注意的要点是:为了减少地球曲率对直线放样的影响.输入的测线起始点坐标尽量接近施工区域的施工段,高度应尽量接近施工段的平均高度;输入的起始点桩号必须是设计点位在测线上的米桩号,且输入的桩号间距也必须与测线物理点的点间距一致;在选择直线放样时,为了很直观的看出点位的沿偏和垂偏,放样模式应选择Stationontheline;为防止物理点点号地面标记出错,放样时应随时使用公式:米桩号/点间距一物理点号进行计算检查.(2)使用AshtechZXGPS的RTK技术进行地震测线的直线放样可以通过控制器中的直线放样功能直接完成,其施工要点与Trimble仪器一样,但放样时的点位选择不是通过输入桩号或加减桩号的方式来进行的,而是通过放样屏幕上的米桩号显示人为计算来确定的,计算方式同上.上述两种仪器的施工方法的优点是:野外施工不用受上装数据的制约,可随时的按照要求在野外进行施工作业的调整;在放样屏幕上能够实时的知道站立点到放样物理点的距离投影到测线方向上的位置关系,即沿偏和垂偏;缺点是:容易人为的将桩号推算错误,导致地面标记出错.(3)使用I.eica1200GPS的RTK技术进行地震测线的直线放样需要进行数据的上装,因为该套系统中没有直线放样的功能,只能进行点位放样,为了达到物理点的放样要求,我们引入了参考线的方法,就是制作一条与物探测线特征相同的参考线,在点位放样时,将放样信息(站立点到目标点的位置关系)正交的投影到参考线上,从而在屏幕上实时的显示沿偏和垂偏.Ieica仪器的这种参考线技术要更优于上述两种仪器的直线放样技术,首先数据上装使用的是128M的CF卡,可以装入整个工区的数据;其次上两种仪器直线放样的优点它都具备;最后它不需要进行桩号推算检查,不存在人为误差.3放样质量的内业监控方法使用以上方法采集的野外原始数据回到内业必须对其放样质量及时进行检查,原理是对原始数据进行坐标转换,利用两种坐标系问数据的转换公式:X一(X-)cosa+(yyo)sinaY一(yyC)cosa一(X-Xo)sina式中:a一一物探测线方位角;2007年第12期西部探矿工程Xo,yc一工区设定的原点坐标.采用自编软件或MicrosoftExcel软件进行计算,将野外采集的北京5,l系统坐标数据转换为以物探测线沿偏为纵轴和垂偏为横轴的假定坐标系的坐标数据.表l,表2,表3分别是三种不同仪器采集的原始数据进行坐标转换后的成果表;表1imble系列仪器数据坐标转换成果表(单位:m)注:P表示RTK测量模式的固定解.表2Ashtech系列仪器数据坐标转换成果表(单位:m)表内的物理点号,转换后X,转换后Y,沿偏和垂偏均是计算后的成果,其中转换后X就是96西部探矿工程2007年第12期该点在测线上实际的米桩号,利用物探测线点位编号与该点在测线上的米桩号一一对应的关系,即上述公式物婵点号点间距=该点住删线上的米桩号就可汁算出该点的物理点号;沿偏就是实测米桩号减去理论米桩号差值;垂偏就是转换后的Y值(通常的沿偏和垂偏的允许范围:二维物探测线沿偏是十分之一点间距,垂偏是一个点问距,就是说一条点问距为40m的物探测线放样点位偏离设计位置沿测线方向允许范围是4m,垂直测线方向允许范围是40m;三维物探测线允许偏离范围是以设计位置为中心5m画圆).通过对转换后数据的计算和整理,将实际计算出的沿偏值和垂偏值与物探设计规定的限差进行对照来检查放样物理点的沿偏或垂偏是否超限;以上计算和检查的过程其实也是物探测量资料整理的过程.为了方便处理检查结果,可以对外业施工的若干个测量组人为规定其在采集原始数据时原始记录点名输入的特征,如表中就是以操作员姓名拼音起始字母开头为序列号的逐一加1的原始记录点名.汁算,检查时保留原始记录点名,通过对于原始记录点名,计算出来的物理点号和野外原始记录班报(野外施工中用于填写物理点号,点位所属的行政管辖地的小地名,点位所在位置是何种农作物以及点位偏离设计位置过大或超限原因记载的一种有固定格式的文据)一一对应分析可检查出外业漏测,测错和野外桩号推算出错等的错误.发现问题及时反馈给该测量组进行补测或重测,以达到质量监控的真正目的.表3ica系列仪器数据坐标转换成果表(单位:m)4结束语石油物探测量是为石油勘探项目工程服务的,由于近几年来国家对石油勘探投入的力度加大,使得每个地震勘探项目任务所需要的物理点均达到数万个,常规测量已无法完成如此繁重的工作任务,取而代之的是Rq,K测量技术.为了使R,rK技术的优越性在地震勘探施工中得到极大的发挥,本文作者通过多年来对该技术的使用和研究,结合多种GPS仪器的功能制定了上述一套适合于石