GPS快速靜態(tài)技術在重力勘探中的應用

趙振興,張亞東,白薇

(中國冶金地質(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)技術在重力勘探中的應用

趙振興,張亞東,白薇

(中國冶金地質(zhì)總局 地球物理勘查院,河北 保定 071051)

GPS快速靜態(tài)定位技術作為一種高效實用的測量手段,在面廣點稀、樹高林密、數(shù)據(jù)鏈傳輸受阻的測區(qū)重力勘探點布設中廣泛應用。本文結合工程實例,介紹了快速靜態(tài)技術的原理方法和在重力勘探中的應用及測試精度分析。

GPS;快速靜態(tài);重力勘探

0 引 言

近幾年來,GPS定位技術在諸多測繪領域得到了廣泛應用,特別是隨著GPS接收機價格的下降,在地質(zhì)勘探行業(yè)已逐漸取代了傳統(tǒng)的測量手段和精度較低的手持GPS定位。在勘探面積較大、點位比較稀疏的物探測網(wǎng)布設中,GPS快速靜態(tài)技術更是以觀測時間短、不受數(shù)據(jù)傳輸距離影響等優(yōu)勢,成為更加實用的測量手段[1]。

1 GPS測量模式優(yōu)缺點對比

GPS測量模式可以分為靜態(tài)測量模式、動態(tài)測量模式和快速靜態(tài)測量模式[2]。靜態(tài)測量模式的優(yōu)點是測量精度高,缺點是觀測時間較長,工作效率不高,主要應用于控制測量;動態(tài)測量(即RTK測量)的優(yōu)點是實時、效率高,缺點是受障礙物和數(shù)據(jù)傳輸距離的限制,對工作環(huán)境的要求較高,主要用于工程點的定位、物理點的放樣,以及地形測量和剖面測量等;快速靜態(tài)測量模式優(yōu)點是定位時間短,不受無線數(shù)據(jù)傳輸距離限制,缺點是單基站作業(yè)時,檢核條件少,整網(wǎng)可靠性差,主要應用于控制網(wǎng)點的加密和工作區(qū)域面積較大、點與點之間距離較遠、樹林茂密、衛(wèi)星信號差的測區(qū)。

2 GPS快速靜態(tài)定位

2.1 定位原理

通俗的講,GPS定位所需要的時間就是正確

解算整周模糊度所需要的時間[3]。GPS快速靜態(tài)定位技術,就是以最快的速度來解算整周模糊度,從而縮短GPS定位時間、提高工作效率。基本方法是:在測區(qū)中部選擇一個基準站,將一臺GPS接收機安置在基準站上,對所有可見衛(wèi)星進行連續(xù)跟蹤觀測,其余待測點上用一臺或多臺GPS接收機流動設站,至少跟蹤4顆以上衛(wèi)星,靜態(tài)觀測幾分鐘或十幾分鐘,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:單基準站布網(wǎng)、雙基準站布網(wǎng)和同步環(huán)布網(wǎng)。

1) 單基準站布網(wǎng),如圖1所示。在測區(qū)內(nèi)選擇一個點架設基準站,其余接收機作為流動站采集待測點數(shù)據(jù),事后只解算基準站到流動站之間的基線向量。兩臺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 單基準站布網(wǎng)

2) 雙基準站布網(wǎng),如圖2所示。測量時選擇合適的位置架設兩臺基準站,其余接收機作為流動站采集待測點數(shù)據(jù),處理數(shù)據(jù)時解算兩臺基準站到流動站之間的基線向量。至少需要三臺儀器,效率不如單基準站法快,但整網(wǎng)可靠性較高。

圖2 雙基準站布網(wǎng)

3) 同步環(huán)布網(wǎng)方式跟經(jīng)典靜態(tài)測量模式一樣,不設立基準站,在所有待測點架設接收機采集數(shù)據(jù),解算所有基線向量,作業(yè)效率低,適用于較高精度的控制網(wǎng)加密[4]。

3 應用實例

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)樹高林密、植被茂盛、交通不便,測區(qū)面積約100 km2,且重力勘探點布設網(wǎng)度較大,為400 m×400 m. 起初擬采用RTK進行勘探點的放樣,經(jīng)過實驗,RTK的數(shù)據(jù)傳輸受到嚴重制約,即使頻繁搬設基準站,也很難達到動態(tài)測量的基本條件,不僅工作效率低,而且浪費人力物力。

3.2 GPS快速靜態(tài)定位技術的應用

根據(jù)本次技術設計要求,重力勘探點定位的點位偏差不超過10 %,快速靜態(tài)測量一般采用手持GPS粗略定位,然后再采集數(shù)據(jù)求取實測坐標,很容易達到10 %的點位偏差要求。本項目點距400 m,線距400 m,按10%的偏差計算,限差均為40 m,手持GPS的精度即可滿足。

在本次工作中,共使用3臺GPS雙星雙頻接收機,采用單基準站布網(wǎng)模式,一臺作為基準站連續(xù)測量,兩臺作為流動站進行重力勘探點的數(shù)據(jù)采集,每天工作結束前重復觀測1～2個點進行檢核。某一天的測點分布如圖3所示。

圖3 單基準站布網(wǎng)測點分布圖

3.3 快速靜態(tài)測量不同長度基線的解算精度

由于施工區(qū)域人煙稀少,基準站位置的選擇主要以營地為主,另外加上點線距較大,這使得基線長度不均勻,從幾百米到幾公里,甚至>10 km的基線都有。根據(jù)各點的衛(wèi)星狀態(tài)和凈空條件,觀測時間從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)模式精度對比,表2示出了快速靜態(tài)不同長度基線解算精度。

表1 快速靜態(tài)與經(jīng)典靜態(tài)基線解算精度

表2 快速靜態(tài)不同長度基線解算精度

通過表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,精度完全能夠滿足物探工程需要,在RTK觀測條件受限的情況下,可以大幅度提高工作效率。

4 結束語

GPS 快速靜態(tài)技術定位精度高、觀測時間短、操作簡便,特別適用于樹林茂密,面廣點稀的物探測網(wǎng)布設。在實際工作中,應根據(jù)不同的技術要求、觀測條件和儀器設備數(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。同時還應注意一下幾個問題:

1) 流動站到基準站的距離不宜超過20 km。

2) 實測過程中要注意觀察衛(wèi)星狀態(tài)和PDOP值,保證觀測質(zhì)量。

3) 單基準站模式工作和短基線(<1 km)測量時,要增加重復設站次數(shù),以便檢核或保證基線解算質(zhì)量。

4) 對各期觀測成果進行統(tǒng)一的基線解算和平差處理,剔除或重測不合格基線和精度較低的基線

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

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

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

[4] 吳迪.GPS快速靜態(tài)定位在城市控制測量中的應用[J].建筑工程技術與設計,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,主要從事測繪內(nèi)外業(yè)工作。

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

聯(lián)系人: 張亞東E-mail:zydww2000@163.com