GPS静态测量技术在地震勘探测量中的应用

■王君先

（甘肃煤田地质局一四九队甘肃兰州730000）

GPS静态测量技术在地震勘探测量中的应用

■王君先

（甘肃煤田地质局一四九队甘肃兰州730000）

地震勘探离不开测量工作，测量是地震勘探作业的前提，GPS静态测量技术可以极大的提高地震勘探测量的准确性，提高生产效益。本文简单的介绍了GPS静态测量技术在地震勘探测量中的实际应用。

GPS静态测量地震勘探

1　引言

GPS定位技术的定位速度快、省费用、操作简单、全天候工作、精度高等特点在控制测量中应用广泛。相对于经典的测量技术GPS测量技术的优势主要有以下几点：

（1）定位精度高

（2）作业时控制点之间不需要通视

（3）数据处理结果为三维坐标

（4）观测时间短

（5）能够全天候工作

（6）接收机轻巧、操作简单

2　GPS静态测量技术实施

2.1已有成果资料及利用

测区外围有国家三角点3个，为1954年北京平面直角坐标系（6°，L0=99°），高程为1956年黄海高程系，使用时换算成3°带成果（L0=102°），资料来自甘肃地理信息中心，成果精度可靠。

2.2作业方法及精度

2.2.1生产设备

用于生产的测量仪器，在施工前均按计量法有关规定进行周期检验，并取得合格证书。设备投入表如下：

2.2.2坐标系统

测区平面控制采用3°（L0=102°）的1954北京坐标系，高程采用1956黄海高程系，

2.2.3D级GPS网施测

（1）布网原则：GPS网根据测区实际需要和交通状况进行布设的；考虑到常规方法加密时的应用，每点至少有两个以上的通视方向时的应用；GPS网，由软件自动挑选独立基线构成环路。

（2）选点与标石埋设：点位的选择符合规范要求，并有利于其它测量手段进行扩展与联测；点位基础坚实稳定，易于长期保存，并有利于安全作业；便于安置接收设备和操作，视野开阔，被测卫星的地平高度角均大于15°，交通便于作业；GPS点点命名按矿井名称命名。GPS点标石是用混凝土在现场浇灌的，其规格符合有关《规范》要求。

（3）观测方法及要求：用广州中海达HD-8200E GPS接收机以快速静态法施测GPS控制网，施测时保证每站的卫星高度角大于15°，有效观测卫星数不少于4颗，观测时段长度大于40分钟；GPS点位几何强度因子PDOP值均小于6。作业组在进入测区观测前，事先编制了GPS卫星可见性预报表。预报表包括可见卫星号、卫星高度角和方位角、最佳观测卫星组最佳观测时间、点位几何图形强度因子等内容；编制预报表所用概略位置坐标为测区中心位置的经、纬度，预报时间选用作业期的中间时间。由于测区较小，故只采用一组概略星历。作业组在观测前根据作业的接收机台数，GPS网形设计及卫星预报表编制作业调度表，其内容包括观测时间、测站号、测站名称及接收机号等项。观测时以罗盘测定方位，确保接收机天线定向标志指向正北，定向误差未超过±5°。每时段开机前实地量取天线高度，关机后再量取一次天线高作校核，两次天线高互差不大于3毫米。

下列是野外观测时所执行的技术要求：

（1）数据处理：数据后处理用HD-8200E随机软件HDS2003进行。

（2）基线解算：基线解算是由软件自动设置进行的。卫星广播星历坐标值是基线解的起算数据。基线解算中所需的起算点坐标是测区内不少于观测60分钟的单点定位结果的平差值提供的WGS-84系坐标。在软件界面中可观察到同步环和异步环闭合差值。

（3）基线解算的质量检验：同一时段观测值基线处理中，数据采用率不低于90%。对于采用不同数学模型的基线解，其同步时段中任一三边同步环的坐标分量闭合差和全长相对闭合差按独立环闭合差要求检验。无论采用单基线模式或多基线模式解算基线，都在整个GPS网中选取一组完全的独立基线构成闭合环，环的最大坐标分量闭合差精度见下表。

相对误差最大值

绝对误差最大值

各独立环的坐标分量闭合差和全长闭合差符合下式的规定：

式中n—独立环中的边数

σ—标准差（基线向量的弦长中误差㎜）；

固定误差（㎜）；

比例系数误差（1×10-6）；

相邻点间的距离。

互差满足GB/T18314-2001《规范》12.2.3的规定。

（4）GPS网平差处理：基线解算的各项质量检验符合要求后，以所有独立基线组成闭合图形，以三维基线向量及其相应方差协方差阵作为观测信息，以一个点的WGS-84系下的三维坐标作为起算依据，进行GPS网的无约束平差。无约束平差提供各控制点在WGS-84系下的三维坐标，各基线向量三个坐标差观测值的总改正数，基线边长以及点位和边长的精度信息。WGS-84系下自由网平差通过了数理统计的两项基本检验：即Χ2（α=95%）置信检验和τ检验。在无约束平差确定的有效观测量基础上，以谭家坡、马营沟煤矿坐标作为强制约束的固定值，在1954北京坐标系下进行二维约束平差，高程以平面拟合法进行高程拟合。平差结果输出在1954北京坐标系中的二维坐标和高程，基线向量改正数，基线边长、方位及其精度信息。基线最弱边相对中误差，最弱点平面中误差见下表。

基线最弱边相对中误差

最弱点平面中误差

3　结束语

GPS静态测量技术大大的减少了传统测量所需要的控制点数量和全站仪的搬站次数，大大的提高了工作效率，节约成本，GPS也有其相应的缺点，GPS接收机主要靠接收信号，对信号的依赖性很强，在一些有遮挡的地方容易发生信号失锁，不能进行准确测量，应此在选择点位的时候，需考虑影响GPS接受信号的因素。

［1］田青文，刘万林.控制测量学.西安：西安地图出版社，2004.

［2］孔祥元，梅是义.控制测量学.武汉：武汉测绘科技大学出版社，1996.

［3］徐绍铨，吴祖仰.大地测量学.武汉：武汉测绘科技大学出版社，1996.

［4］李基余 全球定位系统原理及其应用.1993

P2［文献码］ B

1000-405X（2016）-8-298-2

王君先（1966～），男，工程师，研究方向为测量技术。