摘要:GNSS以其全天候、全球覆盖、高精度等特点,在测量、导航、定位等领域得到了广泛应用。RTK技术作为GNSS高精度定位的重要手段,已在众多领域发挥了重要作用。然而,在复杂地形环境下,如山区、森林、城市峡谷等,由于信号遮挡、多路径效应等因素,RTK定位精度往往受到严重影响。因此,研究复杂地形RTK定位中GNSS主机杆的高精度解决办法具有重要的实际意义。
关键词:物探测量; 高程误差; 高程精度;激光测距
一、高程误差对勘探成果的影响
1、高程误差会直接影响地震勘探中地震波的传播路径和速度。在地震勘探中,地震波的传播特性是推断地下岩层性质和形态的关键依据【1】。高程误差会导致地震波传播路径的偏差,使得接收到的地震波信号与实际情况产生差异,从而影响对地下岩层的准确判断。
2、高程误差还会影响地震勘探的深度和分辨率。高程误差的存在可能导致勘探深度的偏差,使得勘探结果无法准确反映地下岩层的真实情况。同时,高程误差也会降低地震勘探的分辨率,使得对地下岩层的精细构造研究变得困难,影响勘探成果的精细度和准确性。
3、高程误差还可能对地震勘探的数据处理和解释产生负面影响。在数据处理阶段,高程误差可能导致地震波信号的畸变和失真,使得后续的数据解释工作变得复杂和困难。在解释阶段,高程误差可能导致对地下岩层性质和形态的误判,从而影响勘探成果的可靠性和有效性。
二、导致高程误差的几个因素
(一)、信号遮挡
RTK定位技术的精度受到卫星信号的影响。在川渝地区这样地形复杂、山脉众多的区域,卫星信号的接收可能受到干扰,尤其是在山区和高地,信号遮挡和反射可能导致信号质量下降,进而影响RTK定位的准确性,从而可能产生高程误差。
(二)、转换参数
转换参数的精度也是影响RTK定位高程误差的重要因素。RTK测量时必须进行坐标转换,将WGS-84坐标系转换成地方坐标系。转换参数的精度直接影响到测量的精度。如果转换参数不准确或存在误差,那么RTK定位的结果也可能出现偏差,包括高程误差。
(三)、误差传播
RTK基准站与流动站之间的误差传播也可能导致高程误差。RTK定位技术是建立在流动站与基准站误差非常类似的基础上的,如果两者之间的误差未能得到很好的控制或补偿【2】,那么这种误差就可能传播到高程测量中,造成高程误差。
(四)、人为误差
人为误差是导致高程误差的主要因素,川渝地区地形复杂,植被茂密,在RTK定位中对信号遮挡严重,很多时候都需要将定位仪器主机伸出遮挡物已获取卫星信号,有时可能会爬到很高的树上,也可能站在房顶上,还有的在陡崖边上,当高度超出对中杆最大高度时,对天线高的误差将直接影响到所测物理点的准确高程。
三、提高高程精度的常规解决办法
(一)优化接收机设计
针对复杂地形信号遮挡的问题,可以通过优化接收机天线设计,如采用多频段、多极化天线,提高接收机的信号捕获能力和抗干扰能力。同时,增强接收机的信号处理能力,如采用先进的信号滤波和降噪技术【3】,可以有效提高定位精度。
(二)完善参考站布局
在复杂地形环境下,合理的参考站布局对于提高RTK定位精度至关重要。通过增加参考站数量、优化参考站位置分布等方式,可以提高整个定位系统的可靠性和稳定性。同时,采用多基站CORS(连续运行参考站系统)技术,可以实现更大范围内的高精度定位。
(三)选择适当的基准站位置
基准站的位置对于RTK定位精度至关重要。在选择基准站位置时,应避开电磁波干扰源,如高压线、无线电发射塔等,同时确保基准站周围地形开阔,无遮挡物,以便接收到尽可能多的卫星信号。
(四)优化GNSS主机杆设置
确保GNSS主机杆安装稳定,避免振动和晃动对定位精度的影响。此外,根据具体需求调整主机杆的高度和角度,以优化接收卫星信号的效果。
以上几点能有效提高一般情况下的高程精度,但还是无法解决复杂地形因伸高杆造成的尺高误差,为了避免这种情况发生,通过市场调查和结合野外测量施工实际情况,可以采用红外激光测距的方法来精确定位测定杆高精度。
四、利用激光测距仪精确定位和测量RTK主机杆高值
(一)、激光测距仪工作原理
激光测距仪通过发射激光脉冲并测量其反射回来的时间来计算距离。当激光脉冲照射到目标物体并反射回来时,测距仪的接收器会记录下激光脉冲的往返时间。根据光速恒定的原理,我们可以计算出激光脉冲从测距仪到目标物体的距离。
(二)、激光测距仪测量RTK主机杆高工作步骤
1. 将激光测距仪放置在稳定的水平面上,确保其垂直于地面。这样可以确保测量结果的准确性。
2. 将激光测距仪的发射器对准RTK定位主机的底部。确保激光束能够准确照射到主机底部,避免照射到其他物体或产生散射。
3. 按下激光测距仪的测量按钮,开始测量。测距仪会发射激光脉冲并等待其反射回来。 当激光脉冲反射回来并被测距仪的接收器接收时,测距仪会自动计算出距离值并显示在屏幕上。
通过这种方法,我们可以快速、准确地获取RTK定位主机杆高的值。需要注意的是,为了确保测量结果的准确性,我们应在测量前对激光测距仪进行校准,并在测量过程中保持测距仪的稳定性和激光束的对准精度。
此外,还可以考虑一些其他因素来提高测量精度。例如,在测量过程中避免强光干扰或遮挡物的影响;在不同的位置和方向进行多次测量并取平均值以减小误差等。
(三)、利用激光测距仪倾角显示精确定位目标位置
激光测距仪的倾角显示功能通常是通过内置的倾角传感器实现的。这种传感器能够实时测量激光测距仪相对于水平面的角度,并将这个角度值显示在仪器的显示屏上。通过准确测量倾角,可以减少因目标倾斜或仪器摆放不当而带来的误差,提高定位的精确性。利用激光测距仪的倾角显示功能,用户可以更精确地定位目标位置,提高测量精度和工作效率。
结束语
随着技术的不断进步,石油勘探中对物探测量数据的准确性和可靠性的要求越来越高,特别是测量成果的高程正确与否对采集的地震资料影响很大,物探测量中杆高误差和定位误差是长期困扰我们的一大难题,自从有了激光测距仪后,这一难题将迎刃而解,同时,我们还可以利用激光测距仪的其他功能(面积测量、周长测量、)在更多领域发挥重要作用。
参考文献
[1]贺旭东.地震成像技术在油气浅层勘探中的应用意义及应用策略探究[J].化工设计通讯,2024,50(04):41-44.
[2]刘洪,郑楠,葛少云,等.内嵌需求响应与优化运行策略的主动配电系统源网协同规划[J].电力系统自动化,2020,44(3):89-97.
[3]程远,李亚聪,杨玉孔.基于SINS/GNSS松组合导航的列车定位算法[J/OL].光学与光电技术:1-8[2024-05-14].https://doi.org/10.19519/j.cnki.1672-3392.20240429.009.