GPS快速静态技术在重力勘探中的应用

赵振兴,张亚东,白薇

(中国冶金地质总局 地球物理勘查院,河北 保定 071051)



GPS快速静态技术在重力勘探中的应用

赵振兴,张亚东,白薇

(中国冶金地质总局 地球物理勘查院,河北 保定 071051)

GPS快速静态定位技术作为一种高效实用的测量手段,在面广点稀、树高林密、数据链传输受阻的测区重力勘探点布设中广泛应用。本文结合工程实例,介绍了快速静态技术的原理方法和在重力勘探中的应用及测试精度分析。

GPS;快速静态;重力勘探

0 引 言

近几年来,GPS定位技术在诸多测绘领域得到了广泛应用,特别是随着GPS接收机价格的下降,在地质勘探行业已逐渐取代了传统的测量手段和精度较低的手持GPS定位。在勘探面积较大、点位比较稀疏的物探测网布设中,GPS快速静态技术更是以观测时间短、不受数据传输距离影响等优势,成为更加实用的测量手段[1]。

1 GPS测量模式优缺点对比

GPS测量模式可以分为静态测量模式、动态测量模式和快速静态测量模式[2]。静态测量模式的优点是测量精度高,缺点是观测时间较长,工作效率不高,主要应用于控制测量;动态测量(即RTK测量)的优点是实时、效率高,缺点是受障碍物和数据传输距离的限制,对工作环境的要求较高,主要用于工程点的定位、物理点的放样,以及地形测量和剖面测量等;快速静态测量模式优点是定位时间短,不受无线数据传输距离限制,缺点是单基站作业时,检核条件少,整网可靠性差,主要应用于控制网点的加密和工作区域面积较大、点与点之间距离较远、树林茂密、卫星信号差的测区。

2 GPS快速静态定位

2.1 定位原理

通俗的讲,GPS定位所需要的时间就是正确

解算整周模糊度所需要的时间[3]。GPS快速静态定位技术,就是以最快的速度来解算整周模糊度,从而缩短GPS定位时间、提高工作效率。基本方法是:在测区中部选择一个基准站,将一台GPS接收机安置在基准站上,对所有可见卫星进行连续跟踪观测,其余待测点上用一台或多台GPS接收机流动设站,至少跟踪4颗以上卫星,静态观测几分钟或十几分钟,使之快速解算整周未知数,

2.2 布网方式

GPS快速静态定位基本布网方式有三种:单基准站布网、双基准站布网和同步环布网。

1) 单基准站布网,如图1所示。在测区内选择一个点架设基准站,其余接收机作为流动站采集待测点数据,事后只解算基准站到流动站之间的基线向量。两台以上仪器就可以工作,速度最快,但检核条件少,网稳定性差。

图1 单基准站布网

2) 双基准站布网,如图2所示。测量时选择合适的位置架设两台基准站,其余接收机作为流动站采集待测点数据,处理数据时解算两台基准站到流动站之间的基线向量。至少需要三台仪器,效率不如单基准站法快,但整网可靠性较高。

图2 双基准站布网

3) 同步环布网方式跟经典静态测量模式一样,不设立基准站,在所有待测点架设接收机采集数据,解算所有基线向量,作业效率低,适用于较高精度的控制网加密[4]。

3 应用实例

3.1 工程概况

本次重力勘探工作在柬埔寨暹粒省,工区内树高林密、植被茂盛、交通不便,测区面积约100 km2,且重力勘探点布设网度较大,为400 m×400 m. 起初拟采用RTK进行勘探点的放样,经过实验,RTK的数据传输受到严重制约,即使频繁搬设基准站,也很难达到动态测量的基本条件,不仅工作效率低,而且浪费人力物力。

3.2 GPS快速静态定位技术的应用

根据本次技术设计要求,重力勘探点定位的点位偏差不超过10 %,快速静态测量一般采用手持GPS粗略定位,然后再采集数据求取实测坐标,很容易达到10 %的点位偏差要求。本项目点距400 m,线距400 m,按10%的偏差计算,限差均为40 m,手持GPS的精度即可满足。

在本次工作中,共使用3台GPS双星双频接收机,采用单基准站布网模式,一台作为基准站连续测量,两台作为流动站进行重力勘探点的数据采集,每天工作结束前重复观测1～2个点进行检核。某一天的测点分布如图3所示。

图3 单基准站布网测点分布图

3.3 快速静态测量不同长度基线的解算精度

由于施工区域人烟稀少,基准站位置的选择主要以营地为主,另外加上点线距较大,这使得基线长度不均匀,从几百米到几公里,甚至>10 km的基线都有。根据各点的卫星状态和净空条件,观测时间从5 ～20 min不等。

受数据传输影响,本次施工放弃了RTK作业模式。表1示出了快速静态模式与经典静态模式精度对比,表2示出了快速静态不同长度基线解算精度。

表1 快速静态与经典静态基线解算精度

表2 快速静态不同长度基线解算精度

通过表1、表2中的数据可以看出,GPS快速静态定位数据采集的重力勘探点,精度完全能够满足物探工程需要,在RTK观测条件受限的情况下,可以大幅度提高工作效率。

4 结束语

GPS 快速静态技术定位精度高、观测时间短、操作简便,特别适用于树林茂密,面广点稀的物探测网布设。在实际工作中,应根据不同的技术要求、观测条件和仪器设备数量,选择合适的布网方式,在保证定位精度的前提下尽量提高工作效率。同时还应注意一下几个问题:

1) 流动站到基准站的距离不宜超过20 km。

2) 实测过程中要注意观察卫星状态和PDOP值,保证观测质量。

3) 单基准站模式工作和短基线(<1 km)测量时,要增加重复设站次数,以便检核或保证基线解算质量。

4) 对各期观测成果进行统一的基线解算和平差处理,剔除或重测不合格基线和精度较低的基线

[1] 孟庆森,陶琳,李季秀,等.GPS快速静态定位技术在地质工程测量中的应用研究[J].吉林地质,2009,28(2):106-109.

[2] 苏恒,鲁皑,姚朝定,等.双基准站进行GPS快速静态定位的方法和可靠性分析[J].城市勘测,2013,2(1):111-113.

[3] 李征航,黄劲松.GPS测量与数据处理[M].2版.武汉:武汉大学出版社,2010.

[4] 吴迪.GPS快速静态定位在城市控制测量中的应用[J].建筑工程技术与设计,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

赵振兴 (1982-),男,青海西宁人,工程师,主要从事测绘内外业工作。

张亚东 (1981-),男,甘肃渭源人,工程师,工程硕士,一直从事测绘内外业工作。

联系人: 张亚东E-mail:zydww2000@163.com