新疆油田CORS系统的建立与应用

黄 健，华 磊，何 燕

(新疆油田公司数据公司，新疆克拉玛依834000)

新疆油田CORS系统的建立与应用

黄 健，华 磊，何 燕

(新疆油田公司数据公司，新疆克拉玛依834000)

新疆油田CORS基站网是我国首批针对整个油田应用的连续运行参考站网络系统，它在全准噶尔盆地13万km2范围内建立了永久性参考站，并进行精化似大地水准面的工作，以实现高精度三维测量，从而构成新一代的网络化的大地测量系统，可以向各级测绘用户提供高精度、连续的时间和空间基准，使油田井位测量、勘探踏勘、地面工程规划设计和空间数据采集等工作效率得到极大提高，成为数字新疆油田基础设施之一。

CORS系统;大地水准面;油田;测量

一、引 言

近几十年来，全球定位系统技术高速发展并得到广泛应用。目前，利用多基站网络RTK技术建立的连续运行参考站系统(continuously operating reference system，CORS)已成为GPS应用的发展热点之一。由于CORS系统突破了常规GPS差分作业系统分散、相互独立、临时性基准站频繁设置等问题，已经在测绘、规划建设、交通导航管理、气象辅助预报、地震监测等众多领域得到了广泛应用。新疆油田根据勘探开发区域人烟稀少、地形陌生、地域广阔的特点结合CORS系统技术优势，建立了覆盖准噶尔盆地的，由17个连续运行参考站、基准站网络、控制中心、用户应用、数字通信组成的CORS系统，并进行了大地水准面精化，使GPS技术结合高精度、高分辨率大地水准面模型，取代了传统水准测量方法来测定正常高，真正实现了GPS技术对几何和物理意义上的三维定位功能。新疆油田CORS系统已经应用在油田测绘的各个领域，油田测绘工作已经进入到全面数字化阶段。

二、系统建设历程

新疆油田在油田勘探开发过程中存在以下问题:①油田井位测量工作量大、人员少、装备落后;②地面工程空间数据采集技术要求高、工作效率低;③测量三角标破坏严重，维护费用高。随着信息技术的发展和生产方式的转变，为数字油田提供一个统一的、高精度动态测绘基准平台，来实现各种信息和数据的统一性、标准性的需求越来越迫切。新疆油田公司2007年启动了新疆油田CORS基站网建设项目。2007年11月第一期项目，完成了覆盖新疆油田西北缘区域7个基站的布设。2008年4月第二期项目，完成了覆盖新疆油田全部油区的10个基站网布设，并进行了全网联测。2010年12月完成了新疆油田CORS系统覆盖范围内大地水准面精化工作。

三、主要成果

1)建立了覆盖新疆油田的17个GPS基站。

新疆油田CORS系统由17个地面连续运行的GPS基站参考网、1个数据处理中心、1个定位导航数据播发系统、用户应用系统、数据传输系统(利用油田已建成的光纤网络)5个部分组成，是我国首个全油田级别的CORS系统，不仅可以向各级测绘用户提供高精度、连续的时间和空间基准，并可为导航、灾害预报等提供各种数据服务，是数字油田基础设施之一。如图1所示。

2)建立了由基准站网络、控制中心、用户应用、数字通信组成的CORS系统。

该CORS系统是以控制中心为中心节点的星形网络。系统的网络协议采用TCP/IP，服务器操作系统采用Windows 2003 Server，CORS系统由基准站网络、控制中心、用户应用系统、数字通信系统组成。根据以上所设计的信息流程，系统管理和网络RTK服务软件是新疆油田GPS基站网系统的核心部分，网络RTK管理和计算软件是美国天宝(Trimble)导航公司的GPS Net/RTK Net软件最新V2.6版本，如图2所示。主要技术指标:

图1 新疆油田CORS系统基站分布图

图2 系统组成图

a.覆盖范围。根据RTK定位测试结果，在域内只要可以接收5颗以上的卫星，有稳定的移动通信信号均可快速获得RTK固定解。

b.系统精度。RTK定位精度:西北缘区域平面精度为 ±0.028 m，其他区域平面精度精度为±0.065 m;DCORS精度为±0.279 m。

c.系统可用性。准噶尔盆地是中纬度地区，除14:00—16:00之间电离层变化较强外，其他时间的电离层变化较平稳。系统各基准站24小时内有效卫星数不少于7颗，系统全天可用性为99%。

d.兼容性。已完成Leica GX1230、Trimble 57/ 58/R7/R8/GEOXT6型号接收机兼容性测试。从系统测试情况看，所用的接收机只要支持RTCM2.0、RTCM2.3、RTCM3.0或CMR/CMR+及DCORS差分改正数据格式，均可接收到系统差分改正信息，从而进行RTK和DCORS测量。

3)构建了新疆油田精化似大地水准面。

在新疆油田CORS系统的基础上进行大地水准面精化工作。在国家空间坐标基准框架的基础上，结合准噶尔盆地GPS基站网，利用已有的GPS点水准、重力测量等资料，采用最新的区域似大地水准面建模方法，获得分米级的似大地水准面数值模型。似大地水准面是获取地理空间信息的高程基准面，准噶尔盆地似大地水准面计算中，使用了10 792个点重力数据和 615个 GPS水准资料，WDM94地球重力场模型作为参考重力场，由第2类Helmert凝集法完成了大地水准面的计算。615个GPS水准资料与重力似大地水准面独立比较精度为±0.084 m。

同时研究了Trimble、Leica等主流GPS接收机所采用的似大地水准面模型格式，并将准噶尔似大地水准面模型写成相应的GPS接收机所采用的模型格式，用户在外业作业时，可直接利用所加载的大地水准面模型实现由GPS测得的大地高向水准高的转换，实现GPS RTK与似大地水准面模型的有效结合，以满足 GPS用户实时获取水准高程的需求。

四、主要创新

1)解决了油田大范围沙漠戈壁恶劣条件建立CORS的难题。

研究制定科学布网设计方案，在新疆油田13万km2大范围内和恶劣沙漠戈壁地理条件下，率先成功建立了油田级别测绘控制网。充分利用油田现有通信网络和依托油田站、库进行建站，共建设17个GPS基准站，整体网络的35条基线平均站间距83 km左右。利用这种方案实现了无人值守、无需架设专门通信线路，使建设成本和后期维护成本大幅度降低，完成后网络不仅覆盖新疆油田全部油区，而且达到了系统运行最优。

2)大地水准面成果与CORS系统相结合，实现了高精度的三维测量。

获取的准噶尔盆地中西部油区高精度似大地水准面及高精度GPS网成果，不仅可以用于建立与国家大地测量坐标相一致的精确的区域大地测量平面控制框架，而且GPS技术结合高精度、高分辨率大地水准面模型，可实现通过GPS测量来代替低等级水准测量，即可以取代传统的水准测量方法测定正常高，从而真正实现GPS技术对几何和物理意义上的三维定位功能。这将极大地改善传统高程测量作业模式，从而使费用高、难度大、周期长的传统高精度水准测量工作量减少到最低限度，似大地水准面成果结合GPS测量可以满足石油勘探及工程建设对高程精度的需要。

3)改变了油田企业测绘工作模式，实现了高效的数字化测绘。

在CORS系统建立的基础上，建立了一套测控网终端数据采集、质检、处理、转换和地理信息发布的应用体系。目前新疆油田在油田井位测量、地面工程数据采集、地面建设规划等需要测绘的领域都采用了CORS系统，并组建了相应的数据采集队伍、建立了技术规范、管理制度，通过基础设施建设、标准规范和技术培训的工作，使新疆油田在数字化测绘方面取得了重大突破。

五、应用情况

新疆油田CORS建立后在油田井位测量、油田地面工程规划设计、油田地面工程数据信息采集等方面极大地提高了工作效率，并在数据采集过程中，减少了人员、车辆和劳动等成本，共计节约各类费用近100万元。准噶尔盆地CORS基站网系统不再新建测量标志和对原有测量标志的维护工作，节约维护费用投入近200万元。新疆油田的测绘工作全面向全数字化阶段迈进。

六、结束语

新疆油田CORS测控网采用Trimble VRS技术，能接收处理双星信号，RTK定位精度优于±0.1 m，在建设和运行过程中完成了控制系统建设、测控基站建设、用户服务系统建设、整网联测、坐标转换、管理及服务机制建立等内容，并进行了精化似大地水准面构建工作，实现了几何和物理意义上的三维测量。通过CORS测控网改变了传统的油田测量模式，为数字油田地理信息数据采集提供了方便快捷的技术手段。建成一年来，系统运行稳定，已在油田基础测量、地理信息数据采集中得到广泛应用。新疆油田CORS测控网已经成为数字油田基础设施之一，是数字油田建设历史上的一个重要里程碑。

［1］ 刘晖，时晓燕，杨沾吉，等.深圳市连续运行卫星定位服务系统的建立与试验［J］.测绘通报，2003(9):33-36.

［2］ 杨光，林鸿，欧海平，等.广州市亚厘米级高精度似大地水准面的确定［J］.测绘通报，2007(1):24-26.

［3］ 黄丁发，丁建伟.差分GPS连续运行参考站(网)建设研究［J］.西南交通大学学报，2000，35(4):375-378.

［4］ 陈俊勇，张鹏，武军郦，等.关于中国构建全球导航卫星国家级连续运行站系统的思考［J］.测绘学报，2007，36(4):366-369.

Establishment and Application of the Xinjiang Oilfield CORS

HUANG Jian，HUA Lei，HE Yan

0494-0911(2012)08-0031-02

P228.4

B

2012-05-11

黄 健(1974—)，男，四川自贡人，工程师，主要从事信息项目管理等工作。