常规RTK和VRSRTK的兼容性作业探讨

常规RTK和VRSRTK的兼容性作业探讨

郭丙华胡彦凯张艳坤刘彦沖

东方地球物理公司装备服务处华北作业部河北任丘062552

摘要：本文就某三维城区石油物探测量作业中，针对常规电台RTK与VRSRTK的兼容性联合作业，在施工组织模式及施工方法上进行探讨。

关键词：电台RTKVRSRTK兼容性作业

一、引言

目前，物探施工大面积三维区块越来越多，特定的作业模式加上多区块连续不间断的施工，致使测量组一套参考站不能满足生产需求，同时传统的RTK作业也存在某些局限性；VRS技术日益成熟，以其虚拟原理弥补了对参考站的需求。两者具有兼容和互补性，联合作业可充分各自优势，提高测量施工质量和效率。

二、GPSRTK简介：

RTK测量技术是以载波相位观测为依据的实时差分GPS测量技术，原理是将一台接收机作为基准站，其他接收机作为流动站，基准站和流动站同步观测同一组GPS卫星，通过无线电传输设备将基准站所接收的观测数据实时地发送给流动站接收机，流动站接收到基准站传输的改正数据以后，根据相对定位原理，实时地解算整周模糊度未知数，并计算出用户站的三维坐标及精度。

2.1GPSRTK具备的优势

RTK技术具有作业效率高、观测成果精度高、全天候作业及自动化作业程度高、操作简单的优点；其中控制网、基准站、数据链、接收机性能等系列问题尤为关键.

2.2GPSRTK技术缺陷：

2.2.1GPS系统自身的缺陷：

GPS卫星信号的强度弱，GPS信号无法穿越高大建筑及树林。

2.2.2建立GPS网费时费力，同时又受控制点的限制。受建筑物、树木、高压线、无线电发射塔等遮挡和干扰，严重影响数据的采集；

2.2.3受电离层折射影响：电离层引起电磁波传播延迟从而产生误差，使卫星的信噪比下降，严重时可发生卫星信号跟踪中断，引起定位精度的下降，甚至长时间不能初始化；

2.2.4数据链的影响：数据链在传输过程中遇高大建筑物、无线电波（电磁）干扰时衰减严重，这些将延长流动站初始化时间，缩小作业半径；

2.2.5受观测时段和观测环境遮挡时卫星星座结构影响；

2.3、提高RTK作业效率的方法

针对RTK技术缺陷,通过多年的实践，总结摸索出以下几条优化施测方法，弥补RTK技术的不足,提高作业效率。

1、根据任务需求做好充分的准备，采用高精度的控制点，得到高精度的成果和转换参数。

2、掌握仪器特性：掌握仪器的稳定性和各种环境下的初始化时间等等,以便应用时得心应手。

3、选择最佳的基准位置，应根据工区情况在环境不良地区加密一些控制点。

4、选择最佳作业时段

通过下载星历文件了解测区的卫星分布情况，编制可行的作业计划，尽量避开卫星信号盲区和中午电离层干扰大的时段，提高观测质量和作业效率。

5、选择合理的作业流程

在茂密的树林、高大的峡谷等对空通视受限的测区,通常采用PPK事后处理差分技术及全站仪和GPSRTK联合施工充分发挥RTK与全站仪各自的优势，以提高生产效率。

三、VRS简介

Trimble公司提出的VRS是基于多参考站网络环境下的GPS实时动态定位技术。利用地面布设的多个参考站组成，GPS连续运行参考站网络，接受卫星信号并以当地网络运营商的无线信号为媒介，实时传送到控制中心；同时流动站用户在工作前，先向控制中心发送一个概略位置坐标，控制中心根据流动站位置，综合多个参考站的观测信息，将高精度的差分信号发给流动站。相当于在流动站附近模拟产生一个物理上并不存在的差分虚拟参考站的观测数据，与流动站进行载波相位差分改正，实现实时RTK。动态用户只需采用常规RTK技术就能与虚拟基准站进行实时相对定位，从而获得较准确的定位结果。

四、项目实施

目前物探施工工区面积大，测量组要配备更多的设备和人员才能满足物探队生产需求，地震勘探进行多区块连续施工时，测量组的有限资源不能满足施工需求；大区块工区、纵返排列施工需要测量组有多台参考站，从效益出发日益成熟的VRSRTK技术被广泛应用到物探测量中。以三维A区块为例：工区南北长28.37KM，东西宽19.9KM，在树林、城区作业Leica530单星系统初始化比较困难，因此我们利用双星TrimbleR7+VRS模块专门测量树林、城区内的物理点，既保证了生产进度又弥补了远离参考站数据链信号弱的不足，同时节约了一台中转站的费用；地震队采用分片纵返排列方式施工，工区布设2基准站点，测量施工满足了地震队的后续生产，参考站从南部的1号点搬迁到北部的2号点，传统的RTK施工数据链制约了生产，测量补点采用TrimbleR7加VRS模块；测量施工完立刻搬迁另外一B块三维施工，留下一名内业和一名操作员使用TrimbleR7加VRS模块后续补点，弥补了一套参考站的不足，三维A区块共计67395个物理点，其中TrimbleR7+VRS模块补测4130个点；

五、应用效果分析

1、应用VRSRTK作业，节省了电台、车辆、GPS参考站，节约了成本；

2、改进了初始化时间、扩大了作业半径；

3、采用连续基站可以有效消除系统误差和周跳提高了可靠性；用户可随时作业，使用方便提高了工作效率；

4、使用固定可靠的数据链减少了噪声及其它干扰，覆盖范围更大。

5、城区测量中由于高大建筑物遮挡常规RTK的电台线号有盲区，无线电干扰也较大流动站初始化延迟。VRSRTK使用网络信号可以做到无缝链接。提高了工作速度和质量。

六、结论

VRSRTK在作业时采用的是WGS84坐标系统，但最终要转换到地方坐标系，因此在作业时就涉及到坐标系统的转换。通过实践可知，网络RTK作业所使用的坐标转换参数的确定非常关键，VRSRTK对数据进行实时解算，不可能采用传统RTK的事后解算方法，在卫星高度角的截取、不健康卫星的剔除等方面还需要改进；但传统RTK的转换参数通常是通过GPS控制网覆盖施工区域且分布均匀的控制点求得，数据处理时弥补了以上不足，所以在同一工区VRS使用精确的常规GPS网求取的转换参数经过与传统RTK仪器的一致性检验对比后联合施工，确保了观测精度。

通过几年的联合应用，GPSRTK和VRSRTK技术具有独立性、兼容性和可操作性：在同一工区两种作业模式可以相互独立同步进行；两个系统不会相互影响和干扰体现了其优异的兼容性；在同一台接收机上可以方便地采用VRS模块和内置电台进行更换实现作业模式的互换而独立作业，可操作性强，满足了环境、生产模式的需求。

参考文献

[1]李秀山等SY/T5171-2011陆上石油物探测量规范．石油工业出版社。2011年11月北京第一版

[2]SY/T5314-2011陆上石油地震勘探资料采集技术规范

[3]《全球卫星导航系统的发展现状》科技信息2009年第一期