复杂地形RTK定位中GNSS主机杆高精度解决办法

复杂地形RTK定位中GNSS主机杆高精度解决办法

   谭军 黎勇 谢小军 李建荣 王可

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.