张志伟，宗占江，李星伟，刘海光
中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司，宁夏银川 750000
摘要：针对山区物探测量中使用常规测量方法具有耗时、费力、周期长的缺点，提出了当下流行的GPS-RTK测量技术。结合应用实例，对GPS-RTK技术在山区物探测量中如何进行控制网的布设、联测、解算以及施工放样等实际操作进行了介绍，总结了其在山区物探测量中应用具有节时、省力、精度高、成本低等优势以及存在的一些使用限制因素,希望能为广大同行提供借鉴。
关键词：山区；GPS-RTK；物探测量；放样
1引言
我国大多数矿产资源集中在西部地区，但这些地区多为丘陵山区，给物探工作带来了挑战和困难。传统的物探测量方法不仅施工周期长、效率低，而且精度误差较大，已经难以满足现代高分辩率三维地震勘探的需求。目前，物探测量已进入GPS-RTK全球定位技术的测绘时代，高质量、高效率、低成本的GPS-RTK辅以其他常规测绘仪器的模式在世界范围内广受欢迎，其已成为当前地球物理测量界非常经济、快速、有效的方法。
2物探测量
物探测量是一种为地震勘探服务的测绘工作，其根据地震勘探的具体要求，将物理点放样到野外实地位置，绘制物理点草图并提供准确可靠的物理点测量成果。物探测量采用多种测量方法将设计好的地球物理测量线放样到实地，为下一步的勘探工作提供场地标志和坐标位置。具体来说，就是根据预先设计好的物理点坐标，按照一定的精度要求，在现场位置做点标记，并测量出标记位置的坐标。物探测量是地震勘探的第一步工作，测量人员要参照测区的实际情况，运用先进的测绘手段，并在测量结果的准确性和及时性上做足功课，以便更好地为地震生产服务，确保地震生产任务的顺利完成。
3GPS-RTK技术
RTK（Real-Time Kinematic）实时差分技术是GPS定位技术的前沿技术，它拥有许多传统GPS所没有的优点，目前，其已在测绘领域得到了广泛的应用并逐渐被用户所认可，它使测绘技术实现了一次技术飞跃，在物探测量中发挥出了巨大的作用。
高精度GPS能够测量到载波相位观测值，GPS-RTK定位技术就是一种基于载波相位观测值的实时动态定位技术，它能快速、实时地提供指定坐标系下的三维定位结果，精度可以达到厘米级。在GPS-RTK工作模式下，参考站通过数据链将其观测值和站坐标信息传送给移动站，移动站不仅通过数据链接收到参考站的数据，还能同时采集GPS观测数据，并在系统中形成差分观测值进行实时处理。移动站可以处于静态或移动状态，它可以在进入动态操作之前在固定点进行初始化，也可以在动态条件下直接启动，整周模糊度搜索解决方案可以在动态环境下完成。在数据固定后，可以对每个历元进行实时处理，只要能跟踪四个以上的卫星相位观测值，并能保持必要的几何图形，就可以移动该站随时给出厘米级的定位结果。
GPS-RTK实时动态定位技术具有便携性、灵活性、高精度、全局性、全天候、实时性、高效性等特点，不仅缩短了野外作业时间，提高了工作效率，而且由于移动站可以直接掌握定位结果的质量，避免了人工干预测量后的返工过程，其精度满足了地震勘探相关规范的要求，极大地推动了物探行业的技术进步，掀起了巨大的技术和效益革命。
GPS-RTK测量系统由参考站和移动站组成，一个参考站（基准站）可以在允许的发射距离范围内携带多个移动站，中继站可设在信号较弱的地区。基准站接收卫星信号，经过数据链，移动站接收卫星信号和参考站信息，定位计算出三维位置坐标。
随着科学技术的发展，GPS-RTK定位技术作为一种成熟的技术，已经完全取代了传统的测量方法，并逐渐应用于各个测绘领域。GPS-RTK定位技术由于其高精度、实时性和高效性，在石油、煤炭等勘探领域得到越来越广泛的应用。
4应用实例
4.1GPS-RTK控制网的布设、联测及解算
测区位于地形起伏较大的山区，最高点地面高程2312.12m，最低地面高程987m，相对高差大于1325M，一般高差约500m，部分地段灌木、低矮松树较多，给测量工作带来很大困难。控制测量使用的测量仪器是南方银河1号单频GPS接收机，平差软件是南方平差易2005，共收集到国家级控制点12个。根据现场调查，保存完好的5个点分别是银首山（四等）、小三房（四等）、大王寨（四等）、三房营（四等）、小寨村（四等），分布比较均匀，可作为本工程的控制起算点。
本测区控制网采用点连、边接的方式，共设置24个5”级别的控制点，依次命名为G1、G2、G3---G24。同时，利用三台GPS-RTK仪器进行观测，将采集到的数据传输到计算机并转换成标准格式，然后，在南方平差易2005软件上进行统一平差。这样只引入了位置基准信息，不会引起观测值的变形和修正。三维无约束调整的结果属于地心坐标系，根据需要，三维约束平差基线向量网是对上述已知坡度点的坐标进行计算，并对大地方位角进行固定，确定空间弦长，得到大地坐标系坐标，同时生成网平差报告文件，对点位精度进行评定，计算公差执行相应规范的要求。
4.2施工放样
施工放样采用广州南方公司生产的南方银河1双频GPS接收机，采用仪器的动态测量模式，首先设置固定基站的参数，包括参考椭球体系统、投影参数、四参数、七参数、高程拟合参数和修正参数，然后输入固定基站的大地坐标。再利用手簿进行参数设置，包括移动站的存储设置、卫星高度角设定和天线高度设置。然后进入点放样菜单，打开放样文件.DAT，选择放样点进行放样，放样点周围有四个圆，表示距设定点的距离范围。这样，当当前位置与设定点的距离在设定范围内时，会有声音提示（即进入或离开设定范围时会有声音提示），最小值表示最小圆上的点与放样点之间的距离为0.2m，最大值表示最大圆上的点与放线点的距离为0.8m，当点位精度满足要求时，可以进行存储，然后通过传输数据线传送到计算机进行数据整理，也可以选择线放样进行放样，以及方法与点放样相同。
4.3GPS-RTK测量技术综述
在施工放样中使用GPS-RTK有很多优点，它的基站一般需要设置在测区的制高点上，可以在路边、大树旁，甚至在庭院或平房的屋顶上，其点位放样精度可根据工程精度要求设定。当您输入精度要求的范围时，会有相应的声音提示，表示该点应该已经满足要求，可以在下一个点进行存储、标记和测量。它的点位误差不会积累，也就是说，它不再适用误差传播规律，也不会有像导线放样那样最薄弱的点位误差问题。精度相对较高，一般可达厘米级，通过测量点的绝对误差和控制点的精度分别进行评定，这些复测点可以就近选取，特别是在山区，大大节省了人力和劳动强度。
5结束语
GPS-RTK技术在山区物探测量中应用具有精度高、速度快、灵活性强等优点，使用中我们也发现它也有一些缺点，例如，对卫星信号的过度依赖导致在某些时间间隔内无法获得固定解，这种现象在山区树林密集区特别明显。相信随着科学的进步和技术的发展，GPS-RTK技术将克服以上不足，在物探测量行业会开辟更加广阔的应用前景。
参考文献：
[1]张健,GPS-RTK技术在山区物探测量中的应用[J].中国煤炭地质,2008,20(z1)：118-118,121.
[2]畅毅，陈信华，王征强．施工困难地区物探测量作业方法与思路探讨[J]．物探装备，2012(4)：263—266．
[3]王卓,姜德明.GPS-RTK技术在石油物探测量工作中的应用研究[J]．
科学与财富,2017, (17):94.
[4]王翔.测量控制和物探放样的作业方法探究[J]. 中国石油和化工标准与质量，2018, 38(4):41-42.