RTK作图根控制测量在油气田工程勘测中的应用分析

张里南 何君

摘 要：（目的）为了验证利用RTK技术在油田图根控制测量作业应用，能否满足快速求得厘米级整周模糊度固定解的要求。（方法）用leica530在天津大港油田图根控制测量作业中的应用，对原有控制点精度检测分析，RTK实时动态测量系统，它是集计算机技术、数字通讯技术、无线电技术和GPS测量定位技术为一体的组合系统，它是GPS测量技术发展中的一个新突破，RTK定位精度高，全天候作业，每个点的误差均为不累积的随机偶然误差。（结果）检验得出RTK图根点实测精度完全达到了预设精度指标要求。RTK定位效率大大提高，并且能够满足多种地形测量的精度要求。（结论）与GPS静态相对定位、快速静态定位需要较长观测时间和事后进行数据处理相比，利用RTK实时动态测量系统可完成地形图测量、图根控制点加密、工程放样、管线特征点采集、油气田工程勘测中的应用等多种工作。

关键词：RTK；基准站；流动站

1引言：GPS定位技术以操作简便、无需通视、观测时间短、定位精度高、提供三维坐标及全天候作业等优良特性，广泛应用于各级控制网的布设。而GPS RTK技术的应用大幅减轻了野外测量的劳动强度，提高了工作效率和测绘成果的精度。本文介绍天津大港油田布设D级GPS控制点及图根控制点，分析了RTK图根控制点的布设及精度指标要求。

2 RTK测量原理简介

2.1 RTK系统的组成由基准站、流动站及无线电通讯系统三部分组成。基准站和流动站由GPS接收机、GPS天线、电源、基准站无线电通讯发射系统、流动站无线电通讯接收系统和控制器等。

2.2 RTK的基本原理为：基准站把接收到的所有卫星信息通过无线电通讯系统传递到流动站，流动站在接收卫星数据的同时也接收基准站传递的卫星数据，在流动站完成初始化后，把接收到的基准站信息传送到控制器内并将基准站的载波观测信号与本身接收到的载波观测信号进行差分处理，并实时求得未知点的坐标。RTK是通过载波相位差分算法实现厘米级的实时定位。

3 RTK测量的作业流程

3.1求定测区转换参数：RTK作业要求实时给出测区当地坐标，这使得坐标转换非常重要。选取测区已知控制点成果，所选的已知控制点具有统一的静态GPS控制网无约束平差的WGS84系坐标。利用控制点的两套坐标求取转换参数，流动站测量点的坐标可根据该转换参数换算得到流动站的地方坐标。操作如下：A 执行完点校正计算后的水平残差不得大于2cm，大于2cm时应重新选择合适的控制点进行点校正；B 点校正合格后，测量前应选取至少1个已知点进行检核，检核点的RTK测量坐标与已知坐标之差不得大于5cm；C 基准站需设于测区内参与校正的已知点上，电台的发射与流动站的接收频率一致；D 所有的观测应在RTK固定解稳定至毫米级精度后开始，流动站必须采用脚架对中；E 天线高量测应精确到毫米，且应重复量测两次，取其平均值。F 观测时其有效采样时间二级控制点不应低于3分钟、二级以下控制点不应低于30秒。

3.2基准站的选定原则：基准站可设立在已知点上，也可设在未知点上；应选择地势较高、无遮挡、电台有良好覆盖的地方，地质勘查测量首选测区中央的制高点；为防止数据链的丢失和多路径效应，周围应无GPS信号反射物，200m范围内无高压电线、无线电发射台等干扰源。

3.3 RTK施测步骤：野外作业时，基准站安置在选定的控制点上，打开接收机输入点号、天线高、坐标转换参数等。同时设置电台的通道和灵敏度，检查电台发射指示灯是否正常，基准站设置完成。流动站选择与基准站电台相匹配的电台频率，检查电台接收指示灯是否正常，检查接收卫星数≥4颗，流动站开始测量任务。先联测1～2个已知控制点，评定测量精度，满足设计要求则开始测量。

4 RTK测量实例

天津大港油田作业中的图根控制测量及1：500比例尺地形图测绘。测区内布设新的D级GPS控制点14个，图根控制点156个，测绘面积约为12K㎡.图根控制测量采用leica530、1230双频GPS接收机实时动态测量模式进行。

4.1原有测量资料的检验

测区内原有国家三等控制点6个，坐标系为1990年天津市任意直角坐标系；高程基准采用1972年天津市大沽高程系高程。采用RTK对测区原有控制点的坐标和高程进行了检测，检测结果见表1。

经过检测计算，原有三等控制点点位中误差mp=±1.24㎝，高程中误差mh=±0.83㎝，精度符合要求，可作为本测区的平面和高程起算数据。

4.2 坐标系转换参数的求取

本工程利用原有的控制点，在油田区范围布设新的D级GPS控制点14个作为测区的控制，利用五台leica530、1230GPS进行观测，通过《Trimble Geomatics Office》软件解算，精度良好，得到14个GPS点的WGS-84坐标系坐标、天津任意直角坐标系坐标及WGS-84高程、天津市大沽高程系高程。

利用14个点中在测区内分布较为均匀的6个GPS点的WGS-84坐标系坐标、天津任意直角坐标系坐标以及天津市大沽高程系高程，采用leica530、1230hipper接收机，将以上点坐标输入文件中，再利用“01 Determine coord system”程序，使用“MATCH”调整好匹配类型，匹配完成后精度好，即可求得精度高的转换参数。

4.3 RTK成果的实测检验

为了检验RTK图根点所能达到的精度，RTK测量结束后，用全站仪、水准仪对16个图根点进行了实测检查。检查工作共设测站16站，测边16条，测角10个，测高差15个，根据检测数据与RTK测量数据的较差和中误差计算公式m=± ，算得图根点测边、测角、测高差的中误差。在测站，假定测站点坐标、高程为已知数据，利用检测的角度、边长和高差，重新推算其它相邻点的坐标和三角高程，高程值同时利用水准仪按普通水准测量方法进行检验，根据检测数据与RTK测量数据的较差，可知最大较差值、最小较差值，还可算得图根点相对于相邻点点位中误差、高程中误差、边长中误差（见表2、3、4）。因此可以算得图根点点位中误差±0.97㎝，三角高程中误差±1.71㎝，水准高程中误差±0.70㎝，相邻图根点间边长中误差为±0.99㎝（见表4）；分别小于预设点位中误差±3㎝（规范规定±5㎝）和预设高程中误差±3㎝（规范规定±10㎝），RTK实测精度完全达到了预设精度指标。

5 结论

RTK测量具有定位精度高、观测时间短、自动化程度高、操作简便作业形式灵活、全天候作业等特点，应用于城市图根控制测量及油气田勘测工程中的地形图测绘，可以提高作业效率，极大地减轻劳动强度，尤其在通视困难的老城区更具有明显优势。RTK测量方式不仅能满足图根控制测量精度要求，而且误差没有积累，分布均匀，具有极大的优越性。RTK不仅广泛应用于图根控制测量，还可用于放样测量、断面测量及碎部测量等，而且在其他领域具有广阔的发展前景。

参考文献：

[1]王治军.GPS-RTK技术在数字化图根控制测量中的应用 [J].测绘与空间地理信息

[2]黎恩雄.简述GPS-RTK在图根控制测量中的应用 [J].大科技

[3]刘大杰.全球定位系統（GPS）的原理与数据处理[M].同济大学出版社

作者简介：

张里南（1978年12月-），男（汉族），青海湟中人，工程师，本科，2003年毕业于辽宁科技学院测绘工程专业，主要从事遥感地理信息相关工作。